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효소[酵素, enzyme] : 물질대사과정에서 일어나는 생화학반응을 촉매하는 복합단백질.
효소는 생명체에 꼭 필요한 것으로서 동식물·미생물에서 복잡하게 통합되어 일어나는 화학반응의 대부분을 조절한다. 동물의 소화관에서는 식품 속의 커다란 단백질·탄수화물·지방 분자를 작은 분자로 분해하는 한편, 이 작은 분자들이 장(腸)에서 혈류로 이동하는 것을 돕는다. 또한 이 작은 분자들을 이용하여 세포 구성물질이 되는 복잡한 분자구조를 형성한다. 효소는 생물체 내에서 에너지의 저장·방출에도 관여하며 특정 효소의 결핍으로 많은 유전병(예를 들면 알비노증)이 생긴다.
효소는 산업과 의학에서 매우 유용하게 사용된다. 포도주의 발효, 효모에 의한 빵의 발효, 치즈의 응고, 맥주의 양조 방법 등은 훨씬 전에 알려졌지만 19세기까지는 이들 반응이 효소의 촉매작용에 의한 것임을 알지 못했다. 그후 효소는 유기 화학반응을 포함하는 산업과정에서 매우 중요하게 되었다. 의학 분야에서는 효소가 병원균의 살균이나 상처 치료의 촉진, 특정 질병의 진단에 이용된다.
효소를 포함해서 모든 촉매는 자체의 소모 없이 화학반응을 촉진한다. 효소가 없으면 세포 내에서 반응산물의 형성이 자주 억제된다. 화학반응에 관여하는 모든 효소는 반응 과정에서 일시적으로 기질과 결합하여 효소-기질 복합체를 형성한 후 촉매로 작용하며, 생성된 반응산물은 효소로부터 분리된다. 많은 효소반응에서는 효소와 기질 간의 화학결합으로 중간 산물이 형성되는데 이는 불안정한 형태로 빠르게 분해되어 반응산물을 형성한다. 이때 효소는 변하지 않고 다시 다른 기질 분자와 반응할 수 있게 된다. 효소의 일 부분인 활성부위만이 기질과 반응한다. 효소는 활성부위에 있는 아미노산의 3차 구조와 전기화학적 특성에 꼭 맞는 특정 기질분자만을 허용하는 효소 특이성이 있다
발효[醱酵, fermentation]
최소한 1만 년 전부터 알려져온 과정으로, 원래는 포도주와 맥주의 제조과정에서 생기는 기포(氣泡)를 가리키는 말.
오늘날 발효라는 용어는 포도당같이 에너지를 내는 분자들이 혐기성 상태에서 효소에 의해 분해가 촉진되어 에너지가 생성되는 과정을 의미한다. 대부분의 세포에 그러한 효소가 있고, 특히 세포질의 가용성 부분에 존재한다. 그리하여 피루브산염을 형성하는 반응들은 근육, 효모, 몇몇 세균 및 식물계에서 일어나는 당변환의 일반적인 형태이며, 이 과정에서 생성되는 화합물 중의 하나는 에너지가 풍부하게 저장되어 있는 ATP이다. 또다른 생성물인 피루브산염은 세포 형태와 산소의 이용도에 따라 여러 가지로 변환할 수 있다. 공업적 발효과정은 적당한 미생물과 특정 조건, 즉 영양분의 농도를 적당하게 조절함으로써 시작된다.
여러 형태의 생성물은 다음과 같다. 여러 가지 당이 효모에 의해 발효되어서 얻어진 알코올·글리세롤·이산화탄소와, 여러 종류의 세균으로부터 얻는 부틸알코올·아세톤·젖산·글루탐산나트륨·아세트산, 또 곰팡이균에 의해 발효가 되는 구연산·글루콘산 및 소량의 항생물질, 비타민 B12 및 리보플라빈(비타민 B2) 등이 있다.
-다음백과사전에서- |