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효소의 작용과 특성

효소는 생명체에서 일어나는 화학 반응을 빠르게 해 주는 생체 촉매예요. 효소는 자기 모양에 꼭 맞는 기질과만 결합해 효소 · 기질 복합체를 만들고, 반응이 끝나면 생성물을 내놓은 뒤 다시 쓰여요. 효소가 일하는 모습을 보고, 온도와 pH가 효소의 활성을 어떻게 바꾸는지 실험해 보세요.

2022 개정 교육과정세포와 물질대사 물질대사와 에너지 · 효소의 종류와 특성, 효소의 활성에 영향을 미치는 요인 실험, 효소 · 기질 복합체와 작용 기작통합과학1 시스템과 상호작용 · 효소 작용의 원리에 관한 실험중학교 과학 소화와 순환 · 소화 효소와 연계
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이하은T 과학 실험실

온도37 °C
pH7
효소 기질
조작 변인 빠르기
효소의 종류

시간에 따른 생성물의 수

효소가 있으면 생성물이 빠르게 늘어요 · 옅은 선은 바로 전 실행

지금바로 전 실행

효소와 활성화 에너지

효소는 반응의 활성화 에너지를 낮춰 반응이 빠르게 일어나게 해요 · 반응열은 같아요

효소가 없을 때효소가 있을 때

실험 설계 (감자즙을 적신 거름종이 원판을 과산화 수소 용액 10 mL에 넣고, 원판이 떠오르는 데 걸린 시간을 재요)

조작 변인과 반응 속도

반응 속도는 원판이 떠오르는 데 걸린 시간의 역수(1 ÷ 시간)를 가장 큰 값 = 1로 나타냈어요

카탈레이스 측정값효소 활성 곡선

효소의 여섯 가지 종류 (촉매하는 반응의 종류로 나눠요 · 줄을 누르면 모형으로 보여 줘요)

생체 촉매

반응을 빠르게, 자신은 그대로

  • 효소는 활성화 에너지를 낮춰 반응 속도를 빠르게 해요
  • 반응 전후에 효소 자신은 변하지 않아 여러 번 다시 쓰여요
  • 반응열(반응물과 생성물의 에너지 차)은 바꾸지 않아요
효소 · 기질 복합체

꼭 맞는 기질과 결합

  • 효소의 활성 부위에 기질이 결합해 효소 · 기질 복합체가 돼요
  • 복합체에서 반응이 일어나 생성물이 떨어져 나가요
  • 활성 부위에 맞는 기질에만 작용해요 (기질 특이성)
온도

최적 온도가 있어요

  • 최적 온도까지는 온도가 높을수록 반응이 빨라져요
  • 너무 높으면 효소의 주성분인 단백질의 입체 구조가 바뀌어(변성) 활성을 잃어요
  • 사람 몸의 효소는 대개 35 ~ 40 °C에서 가장 활발해요
pH

효소마다 최적 pH가 달라요

  • 펩신 약 pH 2 (위), 아밀레이스 약 pH 7 (입), 트립신 약 pH 8 (소장)
  • 최적 pH에서 벗어나면 입체 구조가 바뀌어 활성이 떨어져요
기질 농도

점점 일정해져요

  • 기질 농도가 높을수록 반응 속도가 빨라지다가
  • 모든 효소가 기질과 결합해 있으면 더 이상 빨라지지 않아요
  • 이때 반응 속도를 높이려면 효소의 양을 늘려야 해요

생각해 보기

  1. ① 탭에서 효소를 없앴을 때와 3개 넣었을 때 생성물이 늘어나는 빠르기를 비교해 보세요. 효소는 반응이 끝난 뒤 어떻게 되나요?
  2. ‘모양이 다른 물질 넣기’를 눌러 보세요. 그 물질이 효소와 결합하지 못하는 까닭은 무엇일까요?
  3. 온도를 37 °C에서 60 °C로 올리면 효소의 모양과 반응 속도는 어떻게 되나요? 다시 37 °C로 낮추면 어떨까요?
  4. ② 탭의 온도 실험에서 통제 변인은 무엇인가요? 통제 변인을 같게 해야 하는 까닭을 말해 보세요.
  5. 과산화 수소 농도를 계속 높이면 반응 속도가 어떻게 되나요? 더 빠르게 하려면 무엇을 바꾸어야 할까요?