우리 몸의 효소의 역할은 무엇? Enzyme
효소와 건강
오늘은 우리 몸에서 삶을 유지하기 위해 효소의 역할은 무엇이며, 효소와 관련한 구조와 작동 방식에 대해서 알아보려고 합니다. 인체는 다양한 유형의 세포, 조직 및 기타 복잡한 기관으로 구성됩니다. 효율적인 기능을 위해 우리 몸은 호흡, 소화, 배설 및 기타 대사 활동과 같은 생물학적 과정을 가속화하여 건강한 삶을 유지하기 위해 일부 화학 물질을 방출합니다. 따라서 효소는 모든 생물학적 과정을 지배하는 모든 생명체에서 중추적인 역할을 합니다. 효소(Enzyme)는 인체의 화학 반응 속도를 높입니다. 그들은 분자들과 결합하여 특정한 방식으로 분자를 변화시킵니다. 그들은 수천 가지 다른 역할 중에서도 호흡, 음식 소화, 근육 및 신경 기능에 필수적입니다.
효소의 구조
효소는 복잡한 모양으로 접힌 단백질로 만들어지며, 우리의 몸 전체에 존재합니다. 우리의 생명을 유지시켜주는 화학 반응 , 신진 대사는 효소의 역할에 의존합니다. 효소는 화학 반응을 촉진(촉매 작용)시킵니다.
어떤 경우에는 효소가 없는 경우보다 수백 배나 빠르게 화학 반응을 일으킬 수 있습니다. 기질(substrate)은 효소의 활성부에 결합되어 새로운 물질로 변환이 되는데, 이 물질에서 다시 기질이 떨어져 나가면 효소 활성부에 새로운 기질이 붙는 과정이 반복됩니다.
효소는 아미노산의 선형사슬로 3차원 구조를 형성합니다. 아미노산의 서열은 구조를 지정하고, 이는 다시 효소의 촉매 활성을 식별합니다. 가열하면 효소의 구조가 변성되어 일반적으로 온도와 관련된 효소 활성이 손실됩니다. 기질과 비교했을 때, 효소는 일반적으로 62개 아미노산 잔기부터 지방산 합성효소에서 발견되는 평균 2,500개 잔기까지 다양한 크기를 갖고 있습니다.
구조의 작은 부분만이 촉매작용에 관여하며 결합 부위 옆에 위치합니다. 촉매 부위와 결합 부위가 함께 효소의 활성 부위를 구성합니다. RNA 기반 생물학적 촉매 역할을 하는 소수의 리보자임이 존재합니다. 단백질과 복합체로 반응합니다.
효소의 역할
대부분의 효소는 다양한 과정을 수행하는 데 중요한 촉매 능력을 갖춘 단백질입니다. 세포의 대사 과정과 기타 화학 반응은 생명을 유지하는 데 필요한 일련의 효소에 의해 수행됩니다. 대사 과정의 초기 단계는 분자와 반응하며 기질이라고 불리는 효소에 따라 달라집니다. 효소는 기질을 생성물이라고 알려진 다른 독특한 분자로 변환합니다.
효소의 조절은 생명 과정을 유지하는 역할 때문에 임상 진단의 핵심 요소였습니다. 모든 효소의 거대분자 성분은 리보자임이라고 불리는 RNA 촉매 클래스를 제외하고는 단백질로 구성됩니다. 리보자임이라는 단어는 리보핵산 효소에서 유래되었습니다. 많은 리보자임은 리보핵산 분자로, 자체 결합 중 하나 또는 다른 RNA 간의 반응을 촉매합니다.
효소는 우리 몸의 모든 조직과 체액에서 발견됩니다. 대사 경로에서 일어나는 모든 반응의 촉매작용은 세포내 효소에 의해 수행됩니다. 원형질막의 효소는 세포 신호에 대한 반응으로 세포의 촉매 작용을 제어하고 순환계의 효소는 혈액 응고를 조절합니다. 중요한 생명 과정의 대부분은 효소의 기능에 기초하여 확립됩니다.
소화 시스템
효소는 신체가 큰 복합 분자를 포도당과 같은 작은 분자로 분해하여 신체가 연료로 사용할 수 있게 합니다.
DNA 복제
신체의 각 세포에는 DNA가 들어 있습니다. 세포가 분열 될 때마다 그 DNA를 복사해야 합니다. 효소는 DNA 코일을 풀어 정보를 복사함으로써 DNA 복사 과정을 도와줍니다.
간 효소
간은 몸에서 독소를 분해합니다. 간의 독소 분해를 위해서는 다양한 효소가 사용됩니다.
효소가 작동하는 방법
자물쇠와 열쇠이론(Lock and Key) 모델은 1894년에 처음 제안되었습니다. 이 모델에서 효소의 활성 부위는 특정 모양이며 자물쇠와 열쇠처럼 기질만 맞습니다. 이 모델은 이제 업데이트 되었으며 유도적합모델(induced-fit model) 이라고 합니다. 이 모델에서 활성 사이트는 기판과 상호 작용하면서 모양이 바뀝니다. 일단 기판이 완전히 고정되고 정확한 위치에 있게 되면 촉매 작용이 시작될 수 있습니다.
완벽한 조건
효소는 특정 조건에서만 작용할 수 있습니다. 인체의 대부분의 효소는 약 37℃의 체온에서 가장 잘 작동합니다. 저온에서는 여전히 작동하지만 훨씬 느리게 진행됩니다. 마찬가지로, 효소는 특정 pH범위(산성/알칼리성)에서만 작용할 수 있습니다. 이러한 조건들은 효소가 몸 어디에서 발견되는지에 달려 있습니다. 예를 들어 내장의 효소는 7.5 pH에서 가장 잘 작동하는 반면, 위장의 효소는 pH 2 에서 가장 잘 작동합니다. 왜냐하면 위의 환경이 훨씬 더 강한 산성이기 때문입니다. 온도가 너무 높거나 환경이 너무 산성이거나 알칼리성이라면 효소가 변형됩니다. 효소가 변성되어 기질이 결합 할 수 없도록 활성 부위의 모양을 변형시킵니다.
보조인자
일부 효소는 특정 비단백질 분자가 부착되어 있지 않으면 작동 할 수 없습니다. 이것을 보조인자라고 합니다. 예를 들어 탄산탈수효소는 인체의 pH를 유지하는 데 도움이 되는 효소로, 아연 이온에 부착되어 있지 않으면 작동 할 수 없습니다.
억제
신체의 시스템이 올바르게 작동하는지 확인하기 위해 때때로 효소의 속도를 늦춰야 합니다. 예를 들어, 효소가 너무 많은 물질을 생산하는 경우 생산을 줄이거나 중단 할 수 있는 방법이 필요합니다. 효소의 활동은 다음과 같이 여러 가지 방법으로 억제 될 수 있습니다.
경쟁적 저해제(Competitive inhibitors)
분자가 활성 부위를 차단하여 기질이 저해제와 경쟁하여 효소에 부착해야 합니다.
비경쟁적인 억제제(Non-competitive inhibitors)
분자는 활성부위가 아닌 다른 곳의 효소에 결합하고, 효과적으로 작용을 줄입니다.
반경쟁적인 억제제(Uncompetitive inhibitos)
억제제는 서로 결합한 후에 효소와 기질에 결합합니다. 제품이 활성 사이트를 쉽게 떠나지 않아 반응이 느려집니다.
비가역적 억제제(Irreversible inhibitors)
비가역적 억제제는 효소에 결합되어 영구적으로 비활성화 시킵니다.
특정 효소의 예
인체에는 수천 가지 효소가 있습니다. 여기에 몇 가지 예가 있습니다.
리파제(Lipases)
소화관에서 지방을 소화하는데 도움이되는 효소 군.
아밀라아제(Amylase)
녹말을 설탕으로 전환시키는데 도움이됩니다. 아밀라아제는 타액에서 발견됩니다.
말타아제(Maltase)
타액에서도 발견됩니다. 설탕 맥아당을 포도당으로 분해합니다. 맥아당은 감자, 파스타 및 맥주와 같은 식품에서 발견됩니다.
트립신(Trypsin)
소장에서 발견되는 트립신은 단백질을 아미노산으로 분해합니다.
락타제(Lactase)
Lactase 는 또한 소장에서 발견되어 우유에 들어있는 설탕인 젖당(lactose)을 포도당과 갈락토스로 분해합니다.
아세틸콜린에스테라아제(Acetylcholinesterase)
신경 및 근육에서 신경 전달 물질인 아세틸 콜린을 분해합니다.
헬리케이즈(Helicase)
DNA를 풀어줍니다.
DNA 중합 효소
디옥시리보 뉴클레오타이드로(deoxyribonucleotides)부터 DNA를 합성합니다.
효소는 매일 매일의 인체의 활동에 큰 역할을 합니다. 화합물에 결합하고 변경함으로써 소화 시스템, 신경계, 근육 등의 적절한 기능을 수행하는데 매우 중요한 역할을 하고 있습니다.
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