효소와 저해제: 경쟁적 저해제 Competitive inhibitor, 비경쟁적 저해제Non-competitive inhibitor

효소 Enzyme

 

효소(enzyme)이란, 생물학적 촉매로서 자신은 변하지 않고 생체반응의 속도를 빠르게 해주는 물질입니다. 이러한 효소의 작용을 효소와 결합하여 방해하는 것을 바로 저해제라고 합니다. 이 저해제에는 경쟁적 저해제와 비경쟁적 저해제가 있습니다.

 

경쟁적 저해제 & 비경쟁적 저해제

 

경쟁이란 말에 대해서 생각해봅시다. 보통 비슷비슷한 것들끼리 경쟁을 합니다. 차이가 나면 경쟁이 되지 않겠죠. 비슷하기에 경쟁적인 것이며, 따라서 기질 유사체가 효소의 작용을 저해할 때 경쟁적 저해 Competitive inhibitor라고 부르는 것입니다.

기질과 닮은 모양의 경쟁적 저해제는 활성 부위에서 기질과 경쟁하게 됩니다. 이 저해제가 활성 부위에 부착되어 있어 기질이 효소에 결합하지 못하는 것입니다.

 

한편, 비경쟁적 저해제 Non-competitive inhibitor는 경쟁적이지는 않으나 효소의 작용을 저해할 때를 일컫습니다. 비경쟁적 저해제는 활성 부위가 아닌 곳에 붙어서 효소 모양의 변화를 유도하여 효소의 활성을 감소시킵니다.

 

경쟁적 저해제의 억제 효과는 기질 농도에 따라 좌우됩니다. 기질 농도가 높을수록 저해제가 효소의 활성 부위로 들어갈 확률이 줄어들어 억제 효과는 줄어듭니다. 그러므로 기질 농도가 높을 때 저해 효과는 의미가 없어지므로 초기 반응 속도의 최대값에 도달하게 됩니다.  →  Vmax 일정

 

 

 

 

 

 

경쟁적 저해제 처리 시 Vmax 일정하며 Km 증가

 

 

Vmax: 초기 반응 속도의 최대
Km: 1/2Vmax 값을 형성하게 하는 기질의 농도

※경쟁적 저해제 예: 숙신산 탈수소 효소(succinate dehydrogenase)
숙신산 탈수소 효소는 숙신산을 푸마르산으로 전환합니다. 이때 기질 유사체인 말론산(malonate)을 가하면 효소작용이 저해됩니다.

 

비경쟁적 저해제는 기질 농도와 관계 없으며, 비경쟁적 저해제가 많을수록 작용하는 효소의 양이 감소한 효과가 나타나 Vmax는 하락합니다. Vmax는 하락하기에 Km은 증가합니다.

 

 

 

 

 

 

비경쟁적 저해제 처리 시 Vmax 하락, Km 증가