생화학 실험 예비 보고서

소개글

생화학 실험 예비 보고서에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 용액의 조제 방법
2. 산/염기 적정
3. pH 측정 및 완충용액 제조
4. 탄수화물 정량실험 : 환원성 시험
5. 탄수화물 정성실험 : Somogyi-Nelson method
6. 분광법
7. 단백질의 정량실험 : Lowry method
8. 탄수화물 정성실험 : Thin layer chromatography (TLC)
9. 효소의 작용과 효소의 활성 (온도와의 관계)
10. 효소의 활성 (농도 및 반응 pH와의 관계)

본문내용

속도의 측정이 어렵게 된다. 따라서 효소 반응 속도론을 연구하기 전에 반응 속도와 효소의 농도가 정확하게 비례하는 조건을 찾는 것이 무엇보다 중요하다. 이론적으로 반응 속도가 효소의 농도에 비례하는 것은 당연한 것이기 때문에 효소의 농도를 일정하게 유지시키면서 반응 속도에 대한 다른 인자들의 영향을 고찰하여야 한다. 그래프와 같이 반응 시간이 지나감에 따라 반응의 속도가 저하하는 이유는 반응에 의하여 기질이 감소되고, 생성물이 축적되어 역반응이나 반응의 저해가 일어나며, 반응이 진행됨에 따라 pH의 변동 등 반응 조건이 변화되고 그리고 효소가 활성을 잃어버리는 등의 원인이 있다.
2. 효소와 기질 농도
효소가 촉매하는 반응의 속도에 영향을 주는 또 다른 중요 인자는 기질 농도이다. 그러나 기질 농도의 효과를 조사하는 것은 실제로 복잡한 편이다. 왜냐하면 in vitro 실험계에서 효소 반응이 진행되는 동안 기질이 생성물로 변환되어 기질의 농도가 변하기 때문이다, 속도론적 실험에 있어서 한 가지 단순화된 접근방법은 초기 속도를 측정하는 것이다. 전형적인 효소 반응에서 기질 농도는 효소 농도보다 훨씬 더 높게 존재한다. 만약 극히 짧은 시간 내의 반응의 초기 과정이 추적된다면, 기질 농도의 변화는 거의 없고, 일정하다고 볼 수 있다. 기질 농도가 비교적 낮을 때, 반응의 초기 속도는 거의 기질 농도에 비례한다. 즉, 1차 속도론의 예에서 예상되듯이 기질 농도가 증가함에 따라 반응 속도는 거의 직선적으로 증가한다. 기질의 농도가 증가할수록 효소-기질 복합체가 많이 만들어지기 때문이다. 그러나 기질 농도가 더 높은 곳에서 반응 속도는 비례적으로 증가하지 않고 기질 농도가 증가함에 따라 점진적으로 떨어지게 된다. 그리고 결국 기질 농도를 더욱 높이면 반응 속도는 거의 증가하지 않고 일정하게 된다. 모든 효소가 기질과 결합하여 포화 상태에 이르렀기 때문이다. 이 극한치에 가까운 속도를 최대 속도()라고 한다. 이처럼 높은 기질의 농도에서 반응 속도는 더 이상 기질 농도에 의존하지 않으므로 효소 반응은 0차 속도론에 따른다. 반응 속도가 기질 농도에 대해 독립적일 때 이러한 현상을 기질의 포화 효과라고 한다. 즉, 기질 농도가 증가함에도 불구하고 반응 속도가 증가하지 않을 때, 모든 효소가 포화되었다고 하며, 모든 효소는 효소-기질 복합체로 존재한다. 이러한 상태를 나타낸 도표를 기질 포화 곡선이라고 한다. 값은 반응 속도가 최대 속도의 1/2이 될 때의 기질 농도와 같다. 즉 반응 속도가 최대 속도()의 1/2이 될 때 = 이다. 이 값은 효소와 기질 간의 친화도를 나타내는 척도이다. 즉 값이 커질수록 효소와 기질 간의 친화력은 떨어지는 반면, 작아질수록 효소와 기질 간의 친화력은 높아진다.
3. 효소와 pH
효소는 단백질로 이루어진 물질로 아미노산들이 3차원적으로 뭉쳐 있는 구조를 가지고 있다. 온도나 pH는 효소 단백질의 구조와 활성에 직접으로 영향을 주어 촉매하는 반응의 속도에 영향을 미친다. 효소의 활성자리에서 중요한 기능을 하고 있는 아미노산의 곁사슬이 약한 산과 염기로서 작용하고 있기 때문에 대부분의 효소에 있어서 pH의 변화는 효소 단백질의 아미노기, 카복실기 그리고 다른 이온화 될 수 있는 잔기들의 이온화에 크게 영향을 미친다. 이온화될 수 있는 기타 잔기가 효소 단백질의 구조를 유지하는 상호작용에 중요한 역할을 하고 있는 경우도 있기 때문이다. 또한 기질 자체도 이온화될 수 있는 작용기들을 가지고 있으며, 이러한 이온 형태들 중의 하나가 효소와 우선적으로 상호작용할 수도 있다. 단백질 내에는 많은 수소 결합이 있는데, pH에 따라 수소 결합 정도가 달라져 구조가 바뀌게 된다. 효소의 구조가 바뀌게 되면 효소는 특이적으로 반응했던 기질과 더 이상 효과적으로 결합하지 못하게 된다. 이와 같은 pH의 영향은 값이나 값 또는 두 가지 모두에 대해 영향을 미칠 수 있다.
예를 들면, His 잔기에서 양성자를 제거하면 효소의 활성이 있는 입체 배열을 안정화시키는 데 필수적인 이온결합이 소멸될 수도 있다. 활성을 변화시키는 pH의 범위는 어떤 아미노산이 활성에 관여하고 있는자를 알아내는 단서가 된다. 예를 들면, pH 7.0의 부근에서 활성이 변화되면 His 잔기의 이온화가 관계되는 경우가 많다. 그러나 pH의 영향을 해석하는 데 주의를 필요로 하는데 단백질 분자에서 조밀한 상태일 때 아미노산 곁사슬의 p는 크게 바뀔 수 있다. 예를 들면, 가까이 존재하는 양전하는 Lys 잔기의 p를 낮추고 음전하는 p를 올린다. 이와 같은 영향에 의하여 때때로 p가 유리 아미노산의 값으로부터 pH 값이 몇 단위 변할 때 있다. 예를 들어, 아세토아세트산 탈카복실화효소에 들어 있는 Lys 잔기는 그 부근에 존재하는 양전하의 정전기적 영향에 의하여 p가 6.6(유리 라이신 p는 10.5)이 된다.
일반적으로 효소는 제한된 pH 내에서만 활성을 가지며, 대부분의 효소는 자신의 촉매 활성이 최적인 특정 pH를 가진다. 알칼리 용액에서 최적 활성을 가지는 효소를 알칼리성 효소(alkaline enzymes), 산성 용액에서 최적 활성을 가지는 효소를 산성 효소(acidic enzymes), 중성 용액에서 최적 활성을 가지는 효소를 중성 효소(neutral enzymes)라고 한다.
대부분의 효소들은 중성 pH에서 활성을 나타낸다. 그러나 온화한 조건을 벗어난 극한의 조건에서 최적 활성을 갖는 효소들도 있다. 알칼리성 효소(alkaline enzymes)의 예로는 호염성 세균의 호흡쇄에 존재하는 NADH:quinone oxidoreductase(pH 8.0~9.0), 다양한 세균들의 체외분비 단백질 가수분해효소(bacterial extracellular proteases pH 8.0~12)등이 있다. 산성 효소(acidic enzymes)의 대표적인 예로서 위장관 내에 존재하는 펩신(pepsin pH 1.5~2.0)등이 있다.
3) 출처
- 일반 화학 제11판/ Raymond Chang, Kenneth A. Goldsby/ 사이플러스/ p.205
- 핵심효소학/ 김영재/ 월드사이언스/ p.64~67

키워드

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