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자연과학 자료실 생물학 실험 – 온도, pH가 효소반응에 미치는 영향
[자연과학] 생물학 실험 – 온도, pH가 효소반응에 미치는 영향
생물학 실험 – 온도, pH가 효소반응에 미치는 영향
가) 실험 이론과 원칙
1.효소의 주요 특징
1) 효소는 단백질이다. – 열이나 pH에 영향을 받음
2) 각 효소는 특정한 기질과 반응한다. – 선택적
3) 효소가 일으키는 화학반응에는 열이 필요하지 않다.
4) 효소는 반응의 평형농도를 변화시킬 수는 없으나, 반응물을 더 빨리 평형농도에 도달하게 한다.
5) 효소는 자유에너지 변화(△G)에 영향을 주지 않는다.
6) 효소는 반응 후에도 변하지 않고 계속 작용한다.
2.효소의 반응에 영향을 주는 요인
1) 온도
대체로 10℃ 오를 때마다 효소 활성도를 포함한 대부분의 화학반응 속도는 2배로 증가 된다. 적정 온도를 넘게 되면 효소의 변성으로 인하여 반응속도가 급격히 떨어진다.
2) pH
효소는 그의 활성이 최고가 되는 최적 pH또는 최적 pH범위를 가지고 있으며, 그 이상 또는 그 이하의 pH에서는 효소의 활성은 떨어진다. 효소와 기질…생물학 실험 – 온도, pH가 효소반응에 미치는 영향
가) 실험 이론과 원칙
1.효소의 주요 특징
1) 효소는 단백질이다. – 열이나 pH에 영향을 받음
2) 각 효소는 특정한 기질과 반응한다. – 선택적
3) 효소가 일으키는 화학반응에는 열이 필요하지 않다.
4) 효소는 반응의 평형농도를 변화시킬 수는 없으나, 반응물을 더 빨리 평형농도에 도달하게 한다.
5) 효소는 자유에너지 변화(△G)에 영향을 주지 않는다.
6) 효소는 반응 후에도 변하지 않고 계속 작용한다.
2.효소의 반응에 영향을 주는 요인
1) 온도
대체로 10℃ 오를 때마다 효소 활성도를 포함한 대부분의 화학반응 속도는 2배로 증가 된다. 적정 온도를 넘게 되면 효소의 변성으로 인하여 반응속도가 급격히 떨어진다.
2) pH
효소는 그의 활성이 최고가 되는 최적 pH또는 최적 pH범위를 가지고 있으며, 그 이상 또는 그 이하의 pH에서는 효소의 활성은 떨어진다. 효소와 기질의 상호인식과 그로 인한 촉매 작용은 pH에 의하여 크게 영향을 받는다. 효소는 일반적으 한정된 pH 범위에서만 활성을 나타내며 대부분의 효소들은 그들의 촉매 활성이 최적인 특정 pH를 가지고 있다.
3) 기질의 농도
기질의 농도가 증가할수록 기질 분자와 효소 분자가 서로 충돌할 수 있는 확률이 높아져, 전체 반응 속도가 증가한다.
4) 효소의 농도
원칙적으로 효소반응 속도는 효소량에 비례한다.
5) 저해제(inhibitor) 활성화의 농도
효소의 어떤 특정 부위에 결합, 반응속도를 저하시킴. 농도가 클수록 속도는 감소한다.
※ 이러한 특징과 성질을 가지는 효소는 인체 내에서도 많은 역할을 하고 있다. 인체 내의 수 많은 효소 중에 특별히 이번 실험에 사용한 아밀라아제에 대해 조사해봤다.
3. 아밀라아제
녹말(아밀로오스 및 아밀로펙틴)이나 글리코겐과 같이 α-결합의 글루코오스로 되어 있는 다당에 작용한다. 작용하는 양식에 따라 α-아밀라아제, β-아밀라아제, 글루코아밀라아제의 3종으로 나눈다. 녹말에 침을 섞어 따뜻하게 하면요오드반응이 일어나지 않는데, 그 이유는 침 속의 아밀라아제의 작용 때문이다. 침 1ℓ 속에는 약 0.4g의 아밀라아제가 들어 있는데, 침이나 위액 속의 아밀라아제는 녹말을 가 수분해하여 말토오스를 생성하므로 소화작용에 있어서 꼭 필요하다.아밀라아제는 고등동물뿐만 아니라, 고등식물 곰팡이 세균 등 자연계에 널리 분포한다. 다카미네는 누룩곰팡이가 배양액에 다량의 아밀라아제를 분비한다는 것에 착 안하여 타카디아스타아제라고 하는 소화제를 만들었다. 또, 어떤 종의 곰팡이의 아밀라아제는 녹말을 거의 완전히 가수분해하여 포도당(글루코오스) 으로 변화시키므로 포도당 제조에 이용되고 있다.
또한, 아밀라아제는 가장 오래전부터 연구된 효소의 하나이며, 그 연구의 역사는 밀추출액이 녹말을 분해한다는 보고가 제출된 1811년까지 거슬러 올라간다. 1830년대에는 침이나 맥아(麥芽)의 아밀라아제가 발견되었다. 아밀라아제는 다른 효소와 마찬가지로 단백질로 되어 있는데 이자액 속이나 곰팡이의 배양액 속에 다른 종류의 많은 단백질과 섞여 존재하므로 아밀라아제만을 순수하게 추출하려는 노력이 오랫동안 계속되었다. 1840～1850년대에 걸쳐 아세톤에 의한 분별침전이 성공함으로써 각종 아밀라아제를 결정으로 추출할 수 있게 되었다. 아밀라아제의 결정은 작고, 육안으로는 명주실을 가루로 만든 것처럼 보이지만 현미경으로 보면, 보리의 맥아에 들어 있는 β-아밀라아제는 사각형, 콩의 β-아밀라아제는 육방정계로 된 정연하고 아름다운 결정이다. 정제된 아밀라아제의 단백질 분자로서의 성질은 상세하게 조사되어 있다. 예를 들면, 침 속의 아밀라아제는 분자량이 5만 정도인 공 모양의 분자로서 칼슘이온을 함유하고 있다. 칼슘이온을 제거하면 아밀라아제의 활성이 현저하게 약해진다.
4. 아밀라아제의 종류
1) α-아밀라아제
녹말과 글리코겐 등의 글루코오스 사슬을 안쪽에서부터 불규칙하게 절단한다. 이 효소는 글루코오스의 α-1,4결
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