#66 효소의 특성

문제 1 · OX 문제

효소는 화학 반응이 끝난 후 완전히 소모되어 사라진다. ( )

정답: X

효소는 공장의 기계처럼 물건을 완성하고 나면 다음 물건을 만들기 위해 다시 원래 상태로 대기합니다. 반응에서 소모되지 않아 반응 후에 효소의 양은 변하지 않으며 계속해서 사용할 수 있습니다.

문제 2 · OX 문제

효소는 고유한 입체 구조를 가지고 있어 모양이 맞는 특정 반응물과만 결합한다. ( )

정답: O

효소와 반응물은 마치 자물쇠와 열쇠 같은 관계입니다. 톱니 모양이 정확히 일치하는 열쇠만 자물쇠를 열 수 있듯, 생명체 내에서 일어나는 각각의 화학 반응마다 구조가 서로 맞는 반응물에만 결합하여 반응합니다.

문제 3 · OX 문제

아밀레이스는 녹말과 단백질을 모두 분해할 수 있는 만능 효소이다. ( )

정답: X

아밀레이스라는 열쇠는 '녹말'이라는 자물쇠만 열 수 있도록 설계되어 있습니다. 단백질이라는 다른 모양의 자물쇠에는 억지로 끼워 넣어도 맞지 않아서 분해할 수 없습니다. 즉, 아밀레이스는 단백질하고는 결합할 수 없습니다.

문제 4 · OX 문제

효소는 주로 지질로 구성되어 있어 온도 변화에 매우 강하다. ( )

정답: X

효소는 주로 단백질로 구성되어 있습니다. 단백질은 계란 흰자가 뜨거운 프라이팬 위에서 하얗게 굳어버리듯, 온도가 크게 변하면 입체 구조가 변하여 기능을 잃어버리는 특징이 있습니다.

문제 5 · OX 문제

화학 반응 시 효소가 결합하면 반응을 일으키는 데 필요한 활성화 에너지가 낮아진다. ( )

정답: O

효소는 높고 험난한 산을 넘어야 할 때, 산을 깎아 평탄한 지름길을 만들어주는 굴착기와 같습니다. 효소는 화학 반응 과정에서 활성화 에너지를 낮춤으로써 반응 촉진을 돕습니다.

문제 6 · OX 문제

한 종류의 효소는 오직 한 종류의 반응물(기질)에만 작용한다. ( )

정답: O

지정된 짝꿍하고만 손을 잡을 수 있는 특별한 규칙이 있는 것처럼, 한 종류의 효소는 한 종류의 반응물(기질)에만 작용하는 기질 특이성을 가집니다.

문제 7 · 빈칸 채우기

효소의 주성분이 되는 물질인 ( )은 온도가 변하면 쉽게 변성되어 기능을 잃는다. (3글자)

정답: 단백질

생고기를 뜨거운 불에 구우면 단단하게 변하듯, 효소 역시 주로 단백질로 구성되어 있어 열을 받으면 고유의 입체 구조가 변형되어 촉매 기능을 잃어버리게 됩니다.

문제 8 · 빈칸 채우기

효소는 특정 범위를 벗어난 극심한 ( )가 주어지면 입체 구조가 파괴되어 더 이상 제 기능을 하지 못하게 된다. (2글자)

정답: 온도

효소는 찰흙으로 만든 섬세한 조형물과 같아서 주변 온도가 크게 변하면 그 형태가 녹아내리거나 굳어버려 구조가 서로 맞는 반응물과 결합할 수 없게 됩니다.

문제 9 · 빈칸 채우기

효소가 자신의 모양과 꼭 맞는 특정 반응물하고만 짝을 이루어 결합하는 고유한 성질인 ( )을 가지고 있다. (5글자)

정답: 기질특이성

맞지 않는 퍼즐 조각을 억지로 끼울 수 없듯이, 생명체 내에서 효소가 구조가 서로 맞는 반응물에만 결합하여 반응하는 선택적인 성질을 뜻합니다.

문제 10 · 빈칸 채우기

녹말은 분해하면서도 단백질은 분해하지 못하는 소화 효소인 ( )는 기질 특이성을 보여주는 대표적인 예이다. (5글자)

정답: 아밀레이스

이 효소는 녹말 모양의 자물쇠에만 딱 맞는 특별한 열쇠입니다. 그래서 녹말과는 결합할 수 있지만, 모양이 다른 단백질하고는 결합할 수 없어 분해 작용을 하지 못합니다.

문제 11 · 빈칸 채우기

화학 반응을 마친 효소는 생성물과 분리된 후, 다시 새로운 반응물과 결합하는 ( )을 거치며 촉매 역할을 계속한다. (3글자)

정답: 재사용

효소는 손님을 내려주고 다시 새로운 손님을 태우러 가는 택시처럼, 반응이 끝나면 생성물과 분리되어 다른 반응물과 결합하여 촉매 작용을 반복할 수 있습니다.

문제 12 · 빈칸 채우기

효소는 화학 반응의 장벽 역할을 하는 ( )를 낮춰 반응 속도를 획기적으로 높여준다. (6글자)

정답: 활성화에너지

무거운 돌을 언덕 위로 밀어 올리는 대신 언덕을 깎아 평지로 만들어 주는 것처럼, 효소는 화학 반응이 일어나는 데 필요한 에너지의 장벽을 크게 낮춰줍니다.

문제 13 · 단답형

효소가 촉매로 작용할 때 결합하는 물질로, 효소의 고유 구조와 모양이 서로 맞아야만 반응할 수 있는 이 물질을 통틀어 무엇이라 하는가? (2글자)

정답: 기질

자물쇠에 꼭 맞는 열쇠가 정해져 있듯, 효소라는 자물쇠에 결합하기 위해 투입되는 재료 물질입니다. 효소는 구조가 맞는 기질(반응물)에만 결합하여 반응을 촉진시킵니다.

문제 14 · 단답형

화학 반응이 완전히 끝난 후, 효소와 성공적으로 분리되어 떨어져 나오는 완성된 결과 물질을 무엇이라 하는가? (3글자)

정답: 생성물

효소라는 공장 기계가 기질이라는 재료를 가공하여 완성해 낸 최종 상품입니다. 반응이 끝나면 효소는 이 완성품과 깔끔하게 분리되어 다음 작업을 준비하게 됩니다.

문제 15 · 단답형

아밀레이스 효소가 완벽하게 결합하여 분해할 수 있도록 그 구조가 딱 맞아떨어지는 특정 반응물은 무엇인가? (2글자)

정답: 녹말

아밀레이스는 단백질과는 구조가 맞지 않아 결합하지 못하지만, 이 물질과는 구조가 찰떡처럼 맞아떨어져 쉽게 분해할 수 있습니다. 밥을 오래 씹으면 단맛이 나는 이유도 이 물질이 분해되기 때문입니다.

문제 16 · 단답형

화학 반응에서 자신은 반응 앞뒤로 양이나 성질이 변하지 않으면서, 다른 물질의 반응 속도를 빠르거나 느리게 변화시켜 주는 물질을 통틀어 무엇이라 하는가? (2글자)

정답: 촉매

중간에서 친구들을 연결해 주는 중매쟁이처럼, 스스로는 화학 반응의 재료로 쓰이지 않으면서 반응이 잘 일어날 수 있도록 돕기만 하는 물질들을 모두 묶어 부르는 명칭입니다.

문제 17 · 보기 선택

효소의 일반적인 특성에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고르시오.

• ㄱ. 효소는 주로 탄수화물로 이루어져 있다.
• ㄴ. 효소는 자신만의 고유한 입체 구조를 가진다.
• ㄷ. 온도가 크게 변하면 효소의 기능은 더욱 향상된다.
• ㄹ. 반응이 끝난 효소는 다른 반응물과 결합하여 촉매 작용을 반복한다.

정답: ㄴ, ㄹ

효소는 단백질로 만들어진 정교한 퍼즐 조각과 같습니다. 열을 강하게 받으면 퍼즐 조각이 녹아서 모양이 일그러지기 때문에 제 기능을 상실하고 맙니다. 대신 온도가 적절하고 모양만 멀쩡하다면 몇 번이고 다시 사용할 수 있는 튼튼한 퍼즐입니다.

문제 18 · 보기 선택

효소의 기질 특이성에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고르시오.

• ㄱ. 한 종류의 효소는 오직 한 종류의 반응물(기질)에만 작용한다.
• ㄴ. 아밀레이스는 녹말과 단백질을 동시에 모두 분해하는 효소이다.
• ㄷ. 화학 반응에서 구조가 서로 꼭 맞는 반응물에만 결합한다.
• ㄹ. 효소의 입체 구조가 심하게 변해도 기질 특이성은 그대로 유지된다.

정답: ㄱ, ㄷ

기질 특이성은 특정 열쇠로만 열리는 금고와 같습니다. 아밀레이스라는 열쇠는 녹말 금고는 찰칵 열지만, 단백질 금고의 구멍에는 맞지 않아서 결합할 수 없답니다. 열쇠의 모양(입체 구조)이 찌그러지면 금고를 아예 열 수 없는 것과 마찬가지입니다.

문제 19 · 보기 선택

효소의 작용과 재사용에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고르시오.

• ㄱ. 효소는 화학 반응 과정에서 직접 소모되어 점차 양이 줄어든다.
• ㄴ. 촉매 반응이 끝나면 효소는 생성물과 말끔히 분리된다.
• ㄷ. 효소는 반응이 일어나기 위한 활성화 에너지를 낮추는 역할을 한다.
• ㄹ. 한 번 사용된 효소는 더 이상 다른 반응물과 결합할 수 없어 버려진다.

정답: ㄴ, ㄷ

효소는 손님(반응물)을 태워 목적지(생성물)에 내려주는 택시와 같습니다. 손님을 내려주고 나면 택시(효소)가 소모되어 사라지는 게 아니라 다시 같은 종류의 새로운 손님을 태울 준비를 하며 촉매 작용을 반복하죠. 또한 험난한 산길 대신 장벽을 낮춰주어(활성화 에너지 감소) 반응 촉진을 돕습니다.

문제 20 · 보기 선택

효소의 화학 반응 작용 과정에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고르시오.

• ㄱ. 효소는 주변에 있는 여러 종류의 반응물과 무작위로 결합한다.
• ㄴ. 반응물과 결합한 효소는 활성화 에너지를 변화시켜 화학 반응을 돕는다.
• ㄷ. 화학 반응이 성공적으로 진행되어도 효소의 입체 구조는 망가지지 않는다.
• ㄹ. 반응물은 생성물이 된 후에도 효소와 영구적으로 결합된 상태를 유지한다.

정답: ㄴ, ㄷ

효소라는 정밀한 공장 기계는 특정한 재료(반응물)만 넣을 수 있는 정교한 투입구를 가지고 있어서 아무 재료나 무작위로 받지 않습니다. 재료를 가공해 완제품(생성물)을 만들고 나면 기계 밖으로 완제품을 내보내고(분리), 기계 자체는 온전한 형태로 고스란히 남아 다음 재료를 기다립니다.

문제 21 · 보기 선택

온도와 효소의 관계에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고르시오.

• ㄱ. 단백질 성분의 효소는 특정 범위를 넘는 온도 변화에 매우 민감하다.
• ㄴ. 효소의 입체 구조가 변하면 반응물과 결합하기 훨씬 쉬워진다.
• ㄷ. 온도가 극심하게 변하더라도 효소의 촉매 기능은 변함없이 정상 작동한다.
• ㄹ. 온도의 급격한 변화는 효소의 입체 구조 변형에 결정적인 원인을 제공한다.

정답: ㄱ, ㄹ

효소는 촛농으로 빚은 섬세한 조각상과 같습니다. 뜨거운 불(급격한 온도 변화)을 가하면 조각상이 녹아내려 원래의 예쁜 모양(입체 구조)을 잃어버리게 되고, 뭉개진 조각상으로는 원래 쓰려던 용도에 맞게 짝을 맞출 수 없어 기능을 잃게 되는 원리와 똑같습니다.

문제 22 · 보기 선택

효소에 의한 활성화 에너지 변화에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고르시오.

• ㄱ. 활성화 에너지가 낮아질수록 화학 반응 속도는 더욱 빨라진다.
• ㄴ. 효소는 반응이 일어나는 데 필요한 활성화 에너지 장벽을 높인다.
• ㄷ. 효소가 있을 때 반응물은 더 쉽게 언덕을 넘어 생성물로 변할 수 있다.
• ㄹ. 효소의 작용으로 인해 생성물이 가지는 최종적인 화학 에너지가 변한다.

정답: ㄱ, ㄷ

활성화 에너지는 롤러코스터가 출발하기 위해 처음 억지로 올라가야 하는 가파른 오르막길과 같습니다. 효소는 이 오르막길의 높이(활성화 에너지)를 깎아 훨씬 낮게 만들어 반응을 돕습니다. 덕분에 롤러코스터(화학 반응)가 더 쉽고 빠르게 쌩하고 지나갈 수 있게 되죠.

문제 23 · 보기 선택

생명체 내 화학 반응과 효소의 특성에 대한 설명으로 옳은 것만을 보기에서 있는 대로 고르시오.

• ㄱ. 아밀레이스와 고유하게 결합하여 반응하는 물질은 단백질이다.
• ㄴ. 효소가 촉매로 작용하면 화학 반응의 활성화 에너지가 낮아진다.
• ㄷ. 온도가 지나치게 높아지면 단백질로 이루어진 효소의 입체 구조가 변형된다.
• ㄹ. 화학 반응이 끝난 효소는 구조가 분해되어 더 이상 사용할 수 없다.

정답: ㄴ, ㄷ

효소는 가파른 산을 깎아 평지로 만들어주는 굴착기처럼 활성화 에너지를 줄여주며, 단백질로 이루어져 있어서 너무 뜨거우면 녹아내리듯 입체 구조가 망가집니다. 반면, 기질 특이성에 따라 아밀레이스는 단백질이 아닌 '녹말'과만 결합하고, 반응이 끝난 효소는 소모되지 않고 다시 손님을 받는 택시처럼 재사용된답니다.

문제 24 · 객관식

효소의 고유한 특성 중 기질 특이성을 가장 바르게 설명한 것은?

• ① 효소는 한 번 반응에 참여하고 나면 구조가 완전히 파괴되어 재사용할 수 없다.
• ② 효소는 주변 온도가 높아질수록 입체 구조가 단단해져 촉매 성능이 무한정 향상된다.
• ③ 한 종류의 효소는 자신의 입체 구조와 정확히 들어맞는 한 종류의 특정 반응물에만 결합한다.
• ④ 아밀레이스는 인체 내의 모든 종류의 영양소를 빠짐없이 가공하고 분해할 수 있다.
• ⑤ 효소는 주로 지질로 구성되어 있어 화학 반응 과정에서 재료로 쓰이며 빠르게 소모된다.

정답: ③

자물쇠에 맞는 열쇠가 정해져 있는 것처럼, 효소는 저마다의 고유한 입체 모양을 띠고 있습니다. 그래서 그 빈 공간에 퍼즐 조각처럼 딱 맞아떨어지는 구조를 가진 특정 반응물하고만 결합하여 화학 반응을 일으키며, 이를 기질 특이성이라고 부릅니다.

문제 25 · 객관식

효소가 한 번의 화학 반응 후에도 소모되지 않고 지속적으로 재사용될 수 있는 원동력은 무엇인가?

• ① 화학 반응이 완전히 끝나도 생성물을 꼭 쥐고 계속 결합된 상태를 유지하기 때문이다.
• ② 화학 반응이 진행되는 동안 효소 스스로가 성질을 바꿔 생성물의 일부로 변환되기 때문이다.
• ③ 반응물과 결합하여 촉매 역할을 마친 후, 본래 형태를 유지하며 생성물과 무사히 분리되기 때문이다.
• ④ 주변의 온도가 높아질 때마다 열에너지를 이용해 새로운 입체 구조를 끊임없이 만들어내기 때문이다.
• ⑤ 한 번 반응한 효소는 다른 종류의 반응물 모양에 맞춰 자유자재로 형태를 변형시킬 수 있기 때문이다.

정답: ③

효소는 맛있는 붕어빵을 구워내는 무쇠 틀과 같아요. 밀가루 반죽(반응물)을 넣어 붕어빵(생성물)을 구워내고 나면, 완성된 빵을 빼내어 분리하고 틀 자체는 타거나 사라지지 않고 그대로 남아 있죠. 이처럼 반응에서 소모되지 않아 양이 변하지 않으며 다음 반죽을 부어 계속 빵을 만들 수 있는 것과 같은 이치입니다.

문제 26 · 객관식

아밀레이스의 작용 사례를 통해 유추할 수 있는 효소의 특성으로 가장 올바른 것은?

• ① 아밀레이스는 단백질을 만나면 반응 장벽인 활성화 에너지를 급격히 높여 반응을 차단한다.
• ② 아밀레이스는 자신의 입체 구조를 마음대로 굽히고 펴서 다양한 형태의 물질을 모두 분해한다.
• ③ 아밀레이스는 녹말과 단백질을 가리지 않고 모두 소화시킬 수 있는 다목적 생체 촉매이다.
• ④ 아밀레이스는 구조가 꼭 들어맞는 녹말하고만 결합하여 분해하는 기질 특이성을 여실히 보여준다.
• ⑤ 아밀레이스는 녹말 분해 반응이 끝난 직후 완전히 소모되어 사라져 버리는 일회성 효소이다.

정답: ④

아밀레이스라는 가위는 매우 특별해서 종이(녹말)는 싹둑싹둑 잘 자르지만, 철사(단백질)는 날의 모양이 어긋나 자를 수 없습니다. 오직 서로 구조가 맞는 물질하고만 결합하는 기질 특이성이라는 깐깐한 선택 능력을 보여주는 훌륭한 생명과학 사례입니다.

문제 27 · 객관식

효소가 생명체 내에서 촉매 작용을 여러 번 반복할 수 있는 조건으로 가장 적절한 것은?

• ① 반응 환경의 온도가 효소의 단백질 형태를 끓여버릴 정도로 극도로 높게 유지되어야 한다.
• ② 화학 반응이 끝난 직후 효소가 생성물에서 무사히 떨어져 나와 손상 없는 원래 상태를 유지해야 한다.
• ③ 효소가 다른 반응물을 돕는 대신 스스로를 분해하여 촉매 활동에 필요한 에너지를 얻을 수 있어야 한다.
• ④ 처음 만났던 반응물과는 모양이 전혀 다른 생소한 반응물이 끊임없이 지속적으로 공급되어야 강제 유지된다.
• ⑤ 효소가 한 번 촉매 작용을 할 때마다 다른 물질을 처리하기 위해 입체 구조가 점진적으로 바뀌어야 한다.

정답: ②

작업자가 여러 번 일을 하려면 처음 일할 때 썼던 도구가 망가지지 않고 그대로 보존되어야 하죠. 부품을 조립해 완제품(생성물)을 무사히 내보낸 뒤, 도구(효소)가 원래의 온전한 형태 그대로 대기하고 있어야 다음번 똑같은 부품(같은 종류의 반응물)이 왔을 때 완벽하게 작업(재사용)을 해낼 수 있습니다.

문제 28 · 객관식

효소의 주성분과 온도 변화에 따른 특성 변화의 관계를 가장 올바르게 연결한 것은?

• ① 효소는 주로 무기질로 구성되어 있어 끓는 물 속에서도 구조가 단단해지며 기능이 강력해진다.
• ② 효소는 주로 지질 성분이어서 차가운 빙점 아래 온도에서만 특유의 결합 입체 구조를 뽐낸다.
• ③ 효소는 주로 단백질로 구성되며, 온도가 크게 변하면 입체 구조가 찌그러져 기능을 영구히 잃는다.
• ④ 효소는 주로 탄수화물로 이루어져 펄펄 끓는 고온에 노출될수록 반응 속도를 끝없이 향상시킨다.
• ⑤ 효소는 주로 핵산으로 구성되어 온도 변화와 상관없이 항상 기계처럼 일정한 촉매 작용을 보여준다.

정답: ③

오징어를 끓는 물에 데치면 쪼그라들면서 질감이 단단해져서 살아있을 때의 부드러운 원래 모양으로 돌아갈 수 없게 되죠? 효소 역시 주로 단백질이라는 물질로 섬세하게 만들어져 있기 때문에, 온도가 크게 변해버리면 그 정교한 입체 구조가 일그러지고 망가져서 더 이상 촉매로서의 역할을 수행할 수 없게 되어 버린답니다.