콘텐츠
효소는 생물학적 시스템의 단백질로, 효소의 도움이없는 것보다 훨씬 느리게 일어나는 반응을 따라 속도를 돕습니다. 따라서 이들은 일종의 촉매제입니다. 다른 비 생물학적 촉매는 산업 및 다른 곳에서 역할을한다 (예를 들어, 화학 촉매는 가솔린 연소를 도와 가스 구동 엔진의 성능을 향상시킨다). 그러나 효소는 촉매 작용 메커니즘에서 독특합니다. 반응물의 에너지 상태 (화학 반응의 입력) 또는 생성물 (출력)의 변화없이 반응의 활성화 에너지를 낮추는 방식으로 작동합니다. 대신, 제품 형태로 "반환"을 받기 위해 "투자"해야하는 에너지의 양을 줄임으로써 반응물에서 제품으로의 매끄러운 경로를 만듭니다.
효소의 역할과 이러한 자연 발생 단백질 중 다수가 인간 치료 용도로 공동 채택되었다는 사실을 고려할 때 (예 : 수백만 명의 인체가 생산하지 못하는 우유 설탕의 소화를 돕는 효소 인 락타 제), 생물학자가 특정 효소가 주어진 알려진 조건 하에서 얼마나 잘 작업을 수행하는지, 즉 촉매 효율을 결정하는 공식 도구를 고안 한 것은 놀라운 일이 아닙니다.
효소 기초
효소의 중요한 특성은 특이성입니다. 일반적으로 말하면, 효소는 인체 내에서 항상 펼쳐지는 수백 가지의 생화학 적 대사 반응 중 하나만을 촉매하는 역할을합니다. 따라서, 주어진 효소는 로크 (lock)로 생각 될 수 있으며, 기질로 불리는 효소가 작용하는 특정 화합물이 열쇠에 비유 될 수있다. 기질이 상호 작용하는 효소의 일부는 효소의 활성 부위로 알려져있다.
효소는 모든 단백질과 마찬가지로 긴 아미노산 스트링으로 구성되며,이 중 인간 시스템에는 약 20 개가 있습니다. 따라서, 효소의 활성 부위는 일반적으로 아미노산 잔기, 또는 주어진 아미노산의 화학적으로 불완전한 덩어리로 구성되는데, 이는 양성자 또는 다른 원자를 "누락"하여 결과적으로 순 전하를 전달할 수있다.
결정적으로 효소는 촉매 반응에서 변하지 않으며 적어도 반응이 끝난 후에도 변하지 않습니다. 그러나 반응 자체가 진행되는 동안 필요한 기능인 반응 자체에서 일시적인 변화를 겪습니다. 잠금-키 유사성을 추가로 수행하기 위해, 기질이 주어진 반응에 필요한 효소를 "발견"하고 효소 활성 부위 ( "키 삽입")에 결합 할 때, 효소-기질 복합체는 변화된다 ( "키 회전" ")로 인해 새로 형성된 제품이 출시됩니다.
효소 역학
주어진 반응에서 기질, 효소 및 생성물의 상호 작용은 다음과 같이 나타낼 수 있습니다.
E + S ⇌ ES → E + P이리, 이자형 효소를 나타내고 에스 기판이며 피 제품입니다. 따라서, 모델링 점토 덩어리와 거의 유사하게 프로세스를 상상할 수 있습니다.에스) 완전히 형성된 그릇 (피)는 인간 장인의 영향을 받아 (이자형). 장인의 손은이 사람이 구현하는 "효소"의 활성 부위로 생각 될 수 있습니다. 덩어리 업 점토가 사람 손에 "결합"될 때, 그들은 점토가 결합 된 손의 작용에 의해 점토가 다른 미리 결정된 형태로 성형되는 동안 "복합체"를 형성한다 (ES). 그런 다음 그릇이 완전히 모양을 만들고 더 이상의 작업이 필요하지 않으면 손 (이자형) 그릇을 놓습니다 (피) 및 프로세스가 완료되었습니다.
이제 위 다이어그램의 화살표를 고려하십시오. 당신은 단계 사이에 이자형 + 에스 과 ES 효소와 기질이 함께 결합하여 효소-기질 복합체를 형성 할 수있는 것처럼,이 복합체는 다른 방향으로 분리되어 효소와 그 기질을 원래 형태로 방출 할 수 있음을 의미한다.
단방향 화살표 ES 과 피반면에 피 자발적으로 생성을 담당하는 효소와 결합하지 않습니다. 이는 이전에 언급 된 효소의 특이성에 비추어 의미가있다 : 효소가 주어진 기질에 결합하는 경우, 또한 효소는 생성 된 생성물에 결합하지 않거나 효소는 두 기질에 특이 적이 어서 전혀 특이 적이 지 않을 것이다. 또한 상식적인 관점에서, 주어진 효소가 주어진 반응을 더 유리하게 만드는 것은 의미가 없습니다. 양자 모두 지도; 이것은 오르막과 내리막 모두에서 똑같이 쉽게 굴리는 자동차와 같습니다.
속도 상수
이전 섹션의 일반적인 반응을 세 가지 다른 경쟁 반응의 합으로 생각하십시오.
1) ; E + S → ES 2) ; ES → E + S 3) ; ES → E + P이러한 개별 반응 각각에는 주어진 반응이 얼마나 빨리 진행되는지 측정하는 자체 속도 상수가 있습니다. 이들 상수는 특정 반응에 특이적이고, 다양한 기질-효소 및 효소-기질 복합체-복합체-생성물 그룹화에 대해 실험적으로 결정되고 검증되었다. 그것들은 다양한 방식으로 쓰여질 수 있지만 일반적으로 위의 반응 1)에 대한 속도 상수는 다음과 같이 표현됩니다. 케이1, 2)의 케이-1, 및 3)의 케이2 (이것은 때때로 쓰여진다 케이고양이).
미카엘리스 상수 및 효소 효율
다음의 방정식 중 일부를 도출하는 데 필요한 미적분학에 뛰어 들지 않으면 제품이 축적되는 속도, V는이 반응에 대한 속도 상수의 함수입니다. 케이2, 농도 ES 로 표현됩니다. 속도 상수가 높고 기질-효소 복합체가 많을수록 반응의 최종 생성물이 더 빨리 축적된다. 따라서:
v = k_2그러나 제품을 생성하는 것 외에 다른 두 가지 반응이 있다는 것을 기억하십시오. 피 동시에 발생합니다. 이들 중 하나는 ES 구성 요소에서 이자형 과 에스, 다른 하나는 반대의 동일한 반응이다. 이 모든 정보를한데 모아서 ES 두 개의 반대 과정으로 사라지는 속도와 같아야합니다.
k_1 = k_2 + k _ {-1}두 용어를 케이1 수확량
= {(k_2 + k _ {-1}) abo {1pt} k_1}모든 "케이이 방정식의 용어는 상수입니다. 단일 상수로 결합 될 수 있습니다. 케이엠:
K_M = {(k_2 + k _ {-1}) above {1pt} k_1}이것은 위의 방정식을 쓸 수 있습니다
= K_M케이엠 Michaelis 상수라고합니다. 이것은 결합되지 않은 것과 새로운 생성물이 형성되는 조합을 통해 효소-기질 복합체가 얼마나 빨리 사라지는 지의 척도로 간주 될 수있다.
제품 형성 속도에 대한 방정식으로 돌아갑니다. V = 케이2대체는 다음을 제공합니다.
v = Bigg ({k_2 above {1pt} K_M} Bigg)괄호 안의 표현 케이2/케이엠운동 상수라고도하는 특이성 constant _, _라고합니다. 이 성가신 대수를 모두 마친 후에는 주어진 반응의 촉매 효율 또는 효소 효율을 평가하는 표현을 얻게됩니다. 효소의 농도, 기질의 농도 및 제품 형성 속도에서 다음과 같이 다시 정렬하여 상수를 직접 계산할 수 있습니다.
Bigg ({k_2 above {1pt} K_M} Bigg) = {v above {1pt}}