3.16: Introduction to Mechanisms of Enzyme Catalysis

수년 동안 과학자들은 효소-기질 결합이 단순한 “자물쇠와 열쇠” 방식으로 이루어진다고 생각했습니다. 이 모델은 효소와 기질이 한 순간에 완벽하게 맞는다고 말했습니다. 그러나 현재의 연구는 과학자들이 유도 적합(induced fit)이라고 부르는 보다 세련된 견해를 지지합니다. 유도 적합 모델은 효소와 기질 사이의 보다 역동적인 상호 작용을 설명함으로써 잠금 및 키 모델을 확장합니다. 효소와 기질이 결합됨에 따라 이들의 상호 작용은 효소 구조에 약간의 변화를 일으켜 효소와 기질의 전이 상태 사이의 이상적인 결합 배열을 확인합니다. 이 이상적인 결합은 효소의 반응을 촉매하는 능력을 극대화합니다.

효소의 활성 부위는 특정 환경 조건을 제공하는 데 적합하며 지역 환경 영향의 영향을받습니다. 환경 온도를 높이면 일반적으로 효소 촉매 또는 기타 반응 속도가 증가합니다. 그러나 최적 범위를 벗어나 온도를 높이거나 낮추면 활성 부위 내의 화학 결합에 영향을 미쳐 기판 결합에 영향을 줄 수 있습니다. 고온은 결국 다른 생물학적 분자와 마찬가지로 효소를 변성시켜 물질의 자연적인 특성을 변화시킵니다. 마찬가지로, 지역 환경의 pH도 효소 기능에 영향을 미칠 수 있습니다. 활성 부위 아미노산 잔류물은 촉매 작용에 최적인 자체 산성 또는 염기성 특성을 가지고 있습니다. 효소는 특정 pH 범위 내에서 최적으로 기능하며, 온도나 산성 또는 염기성 특성을 변경하면 촉매 활성에 영향을 줄 수 있습니다.

많은 효소는 이온 또는 수소 결합을 통해 일시적으로 또는 더 강력한 공유 결합을 통해 영구적으로 다른 특정 비단백질 보조 분자에 결합하지 않는 한 최적으로 작동하지 않거나 전혀 작동하지 않습니다. 보조 분자의 두 가지 유형은 보조 인자와 코엔자임입니다. 이러한 분자에 결합하면 해당 효소에 대한 최적의 형태와 기능이 촉진됩니다. 보조 인자는 철(Fe²⁺) 및 마그네슘(Mg²⁺)과 같은 무기 이온입니다. 예를 들어, DNA 중합효소가 작동하려면 결합된 아연 이온(Zn²⁺)이 필요합니다. 코엔자임(Coenzyme)은 효소 작용에 필요한 탄소와 수소로 구성된 기본 원자 구조를 가진 유기 보조 분자입니다. 코엔자임의 가장 일반적인 공급원은 식이 비타민입니다. 일부 비타민은 코엔자임의 전구체이고 다른 비타민은 코엔자임으로 직접 작용합니다.

이 텍스트는 Openstax, Biology 2e, 섹션 6.5 Enzymes에서 발췌한 것입니다.