탄수화물의 검출 및 소화효소

소개글

탄수화물의 검출 및 소화효소에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 실험목적
2. 배경지식
3. 가설 설정
4. 실험
5. 결과
6. 고찰

본문내용

탄수화물 검출 및 소화효소
1. 실험 목적(Purpose of experiment)
화학적 반응실험을 통해서 탄수화물을 검정하고, 전분 가수분해 효소인 아밀라아제(amylase)를 이용하여, ph 및 온도에 따른 효소 활성의 변화를 조사한다
2. 배경 지식(Background knowledge)
1. 탄수화물
1-1. 탄수화물(carbohydrate)
탄수화물은 탄소, 수소 및 산소가 결합된 유기 화합물이다.
구 성 원 소
C : H : O = 1 : 2 : 1
구 조 식
Cm(H₂O)n
1-2. 탄수화물의 생체 내 기능
1. 구조다당류
생물체의 구성성분으로 구조를 유지하는 다당류를 구조다당류라고 한다. 식물의 세포벽을 만드는 섬유소(cellulose), 곤충의 외피를 만드는 키틴(chitin), 동물의 연골이나 힘줄의 성분인 황산콘드로이틴(chondroitin sulfate) 종류 등이 포함된다.
2. 영양다당류
활동의 에너지원으로 생물체 내에 저장된 다당류를 영양다당류라고 한다. 식물은 탄소동화작용을 함으로써 이산화탄소와 물로 포도당(glucose)을 합성한 후 녹말 형태로 저장하고, 동물은 다른 생물에서 섭취하여 글리코겐(glycogen) 형태로 간에 저장한다.
1-3. 탄수화물의 종류
탄수화물을 구성하는 단위당의 수에 따라 단당류, 이당류, 다당류로 구분한다.
1. 단당류(monosaccharide)
(1) 5탄당: 리보오스(ribose), 디옥시리보오스(deoxyribose)
(2) 6탄당: 포도당(glucose), 과당(fructose), 갈락토오스(galactose)
2. 이당류(disaccharide)
두 개의 단당류로 만들어진 탄수화물로, 탈수반응을 통해 글리코시드 결합(glycoside bond)을 이룬다. 이당류 중에서도 알데히드기가 결합에 사용되지 않고 유리 상태로 있는 것은 환원성을 가진다. 단당류나 이당류는 모두 물에 잘 녹고 에테르에는 녹지 않으며, 단맛을 지닌다.
1. 맥아당(Maltose): 포도당(glucose) + 포도당
2. 설탕(Sucrose): 포도당 + 과당(fructose)
3. 젖당(Lactose): 포도당 + 갈락토오스(galactose)
3. 다당류(Polysaccharide)
많은 단당류(일반적으로 n=12이상)가 글리코시드 결합을 통해 하나의 분자를 이룬 당류를 말하며, 가수 분해에 의해서 이당류 또는 단당류를 생성한다. 한 종류의 단당류로 구성된 것을 단순다당류라 하고, 여러 종류의 단당류로 구성된 것을 복합다당류라고 한다.
1. 녹말(starch): 식물성 저장성분
2. 글리코겐(glycogen): 동물성 저장성분
3. 섬유소(cellulose): 세포벽 구성 성분
4. 덱스트린(dextrine)
1-4. 글리코시드 결합(Glycoside bond)
글리코시드결합은 탄수화물 반응 중에서 가장 중요한 반응으로써 두 개의 단당류가 한쪽 단당류의 히드록시기와 다른 한쪽 단당류의 히드록시기에서 물 분자가 빠져나가는 탈수축합반응을 말하며, 이때 산소를 매개로 한 다리가 만들어져 단당류들 사이에 결합이 이루어진다.
2. 소화효소
2-1. 효소(enzyme)
화학반응은 반응 물질 외에 미량의 촉매가 존재함으로써 반응 속도에 영향을 받게 된다. 생물체 내에도 이러한 촉매가 존재한다. 생물체내의 촉매는 대부분 구형단백질로 구성되며 이를 효소(enzyme)라고 부른다. 효소의 기능은 온도, pH(수소이온농도) 등 환경 조건에 따라 영항을 받는다. 효소는 화학적 촉매와 같이 반응 물질의 활성화 에너지(activation energy)를 낮추어 반응 속도를 촉진시킬 뿐, 자신은 화학 반응에 직접 참여하지 않는다.
2-2. 효소의 구조
효소는 대부분 효소 작용을 받는 기질과의 결합부위인 촉매부위(catalytic site)를 갖는 고분자의 구형단백질이다.
글리코시드 결합
그림1. 글리코시드 결합
효소와 활성화 에너지
그림2. 효소와 활성화 에너지
2-3. 효소의 특성
1. 기질특이성(substrate specificty)
효소는 대부분 그 작용을 받는 특정 기질에 대해서만 강한 촉매반응을 나타내며, 다음의 두 유형으로 구분된다.
(1) 절대특이성: 단 한 가지 특정 기질에 대해서만 효소작용이 나타나는 경우
(2) 상대특이성: 공통적인 특이구조를 갖는 몇 가지 기질에 모두 효소작용이 나타나는 경우
2. 온도에 변화에 따른 효소의 활성도 변화
효소는 특정 온도 범위 내에서 활성이 가장 크게 나타나며, 대개 3545℃에서 활성이 가장 크다. 이는 온도가 올라가면 일반적으로 효소의 화학반응 속도와 촉매작용이 모두 증가하지만, 온도가 일정 범위(섭씨 약 60도)를 넘으면 화학반응 속도는 커져도 단백질의 분자구조가온도 변화에 따른 효소의 활성도
그림3. 온도 변화에 따른 효소의 활성도
변형을 일으켜 촉매기능이 떨어지기 때문이다.
pH 변화에 따른 효소의 활성도
그림4. pH 변화에 따른 효소의 활성도
3. pH에 변화에 따른 효소의 활성화 변화
효소의 활성은 단백질을 구성하고 있는 아미노산 곁사슬(해리기)인 아미노기(NH3+)와 카르복실기(-COO-)에 따라 결정된다. pH는 효소의 해리기 상태를 변화 시켜, 특정 pH 에서 최대 활성을 보이게 하며, 또한 기질에 해리기가 있으면 이것도 같은 방식으로 효소 작용에 영향을 미친다. 대부분의 세포 내 효소는 pH5~9 범위에서 최대 활성을 나타내지만, 예외적으로 단백질 소화 효소인 펩신의 경우는 pH1~2에서 최대 활성을 나타낸다.
2-4. 효소의 작용 기작
효소(E)와 기질(S)이 결합하여 효소-기질복합체(ES)를 형성하며, 이 복합체는 불안정할 뿐만 아니라 활성화 에너지도 적다. 그러므로 내부 분자구조가 쉽게 변형되어 반응생성물(product:; p)과 효소(E)로 다시 분리된다.즉 로 표현되며, 다음의 두 모델로 설명된다.
1. 자물쇠 열쇠 모델(Lock-and-key model)
효소와 리

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