효소를 이해하자

효소는 무엇인가?

 

 

 

 

 

 

  효소의 역사

1871년 독일의 퀴네(Kuhne) : 효소(enzyme)이라는 단어를 처음 사용 효모 속(in yeast)이라는 뜻에서 유래했다. 1835년 베르젤리우스(Berzelius) : 생명물질에 촉매의 존재가 있다는 것을 처음 발견 감자 속의 전분의 분해를 촉매하는 물질 이 있음을 밝혀내고 촉매라는 말을 처음 사용했다.

프랑스의 파스퇴르(Pasteur) : 공기가 없는 상태에서 당이 분해되고 탄산가스와 알콜이 되는 과정에서 살아있는 세포가 관여하고 있다고 보고하였다. 1897년 뷔그너(Buchner) : 파괴된 효모의 추물물을 여과하여 발효에 직접 관여하는 물질을 확인 하기에 이르렀다. 1900년 초 스테드버그(Svedberg) : 단일 단백질이 효소로 기능함을 발표하여 효소연구는 급속히 발전하였다.

 효소란 무엇인가?

생물체가 만든 촉매작용을 하는 고분자 단백질이다. 효소는 단백질이므로 강산, 알칼리로 처리, 변성제를 첨가하면 그 구조가 손상된다. 현재 알려진 효소는 약 2500여종∼계속 개발 중이다.

 

 

< 효소의 그래픽 이미지 >

 

 효소의 중요한 특성

1) 효소는 효율이 대단히 좋은 촉매이다.

2) 효소는 어떤 특수한 반응에 한 개의 효소만이 작용하여 촉매 기능을 한다.

3) 효소는 다른 촉매들과는 달리 촉매반응의 속도가 자체 기능으로 조절될 수 있다.

4) 효소 단백질의 구조는 입체구조이다.

5) 효소가 기능을 하기 위해서는 특수한 유기 화합물이나 무기금속을 필요로 한다.

 효소의 무한한 잠재력

1. 거의 모든 화학반응을 촉매 할 수 있다.

2. 효소의 특이성 때문에 정밀화학제품, 의약품을 생산하고자 하는 연구가 세계적으로 심도 깊게 추진.

3. 화학공업의 발달에 따른 환경 오염 문제가 최근에 심각하게 대두되면서 화학적인 합성을 환경친화적인 효소공정으로 대체하기 위한 노력이 적극적으로 시도

4. 제약, 식품, 정밀화학산업, 바이오센서, 생물전자공학분야 등 폭넓게 응용범위가 확대되고 있다.

 

 효소의 성질 

1. 기질 특이성: 특정 효소가 특정 기질에만 작용하는 성질로, 효소의 활성 부위에 특정 기질이 결합한다.

2. 온도의 영향: 활성이 최고에 이르는 최적 온도(35~45℃)가 존재한다.

3. pH의 영향: pH에 따라 단백질을 구성하는 이온 상태가 변화되므로 효소마다 최적 pH가 다르다.

4. 반응 속도: 기질의 속도가 증가하면 효소와 기질이 접할 수 있는 기회가 많아지므로 반응 속도가 증가하지만, 기질의 농도가 더욱 증가하면 반응 속도는 더 이상 증가하지 않는다.

 

만일 효소가 없다면 지구상의 모든 생물은 한 순간이라도 생명을 유지할 수 없다. 효소요법은 현대인들의 건강한 하루를 지켜주면서 배설된 변의 독한 냄새를 사라지게 하고 자연으로 돌아가 환경을 정화하는 등 끊임없는 활동을 할 수 있다한다. 또한 우리 몸 안에서는 수천가지의 효소가 있어 생명을 유지하는데 끊임없이 활동을 하고 있다. 이처럼 우리는 효소의 도움으로 생명력있는 하루를 보낼 수 있는 것이다. 그러나 공해와 스트레스 그리고 체내에 정체되어 있는 독소, 노폐물, 약물중독 등으로 인하여 우리 몸 속에 필요한 효소들이 살아나기에 너무나 고통스럽고 힘들게 되어있다. 따라서 우리 몸 속의 효소들이 살기 좋은 체내환경으로 바꾸기 위하여 효소식품들이 필요하게 되는 것이다.

독일의 괴테는 "인간은 자연과 멀어질수록 병은 가까워진다."라는 명언을 남겼다. 현대인은 자연을 배반하고 문명이라는 미명으로 자꾸만 자연을 파괴하면서 불치, 난치, 생활습관성질병이 늘어만 가니 이는 자업자득이라 할 수 있다. 야생동물을 보라 그들에게는 암도, 고혈압도 없을 뿐 아니라 변비와 설사도 없다. 야생동물의 분변은 냄새도 별로 없고 그들의 배설물에는 구더기가 들끓는 일도 없다. 그 이유는 간단하다. 바로 자연식을 하고 완전한 소화를 하기 때문이다.

인간의 잘못된 몸과 마음을 바로잡는데 효소 만큼 좋은 방법은 없다. 이제는 독소를 제거해야 산다. 영양 과잉은 건강을 해치고 인성마저 비뚤어지게 만든다. 과식과욕으로 기름진 배에는 암과 같은 무서운 질병이 싹튼다. 사회도 사회 나름의 정화를 해야 건강해질 수 있다.

성조인 학이나 거북의 배를 따 보면 장 속에 아무 것도 없다. 학이나 거북은 장수한다. 창자가 가난하니 장수할 수 있는 것이다. 창자가 가난한 사람은 마음이 맑다. 그에겐 욕심이 없다. 그래서 오히려 장수한다.

야생동물은 아프면 아무 것도 먹지 않는다. 아무리 맛있는 먹이가 바로 눈앞에 있어도 거들떠보지 않는다. 효소를 섭취 하면 창자가 비게 되고 몸의 독소가 빠져나간다. 마음이 맑아지고 온몸이 정화된다. 청아해진다.

그리고 온몸의 신경이 밝아져서 시각, 청각, 후각, 촉각 등 모든 감각이 예민해진다. 효소요법은 우선 병에 걸리거나 노화되어 쓸모 없는 조직과 세포를 분해시켜 연소시킨다. 또 가장 불순하고 하급물질인 죽은 세포, 좋지 못한 축적물, 종기, 지방, 노폐물 등을 소화시킨다. 효소정화요법을 가리켜 "찌꺼기 연소" 라고 표현한 것도 위와 같은 이유에서이다. 그러나 중요한 조직이나 두뇌 등은 장 정화요법에 의해 손상되거나 노화되지 않는다.

■ 효소섭취 기간 중 폐, 간장, 신장, 피부 등의 배설기간의 배출, 정화작업 능력은 증가되고 축적된 대사 폐기물과 독성물질은 신속하게 제거된다. 예를 들면 효소섭취 기간 중 오줌 속의 독소의 농도는 보통 때 보다 10배나 더 높다. 이것은 간장, 신장과 같은 기관과 소화기관이 음식을 소화시킬 때 생긴 폐기물을 제거해야하는 평상시의 일에서 해방되고 요산 푸린 등이 축적된 오래 된 폐기물과 독성물질의 정화작업에만 집중할 수 있기 때문이다. 이 배출작업은 다음과 같은 전형적인 효소가 활동하는 징후로서 알 수 있다. 즉 호흡이 가빠짐, 오줌색깔이 암갈색, 관장에 의한 결장에서의 대량의 배설물이 계속되는 상태, 분출물, 땀, 점액배출 등이다.

■ 생명이 가지는 신비한 힘이 작용하여 복잡한 생체반응을 일으켜서, 부러진 뼈를 붙게 하고, 끊어진 혈관에 피를 멈추게 하고, 상처 난 자국을 아물게 하며 외부에서 들어온 병원체나 이물을 식균 해독하는 작용 등을 우리는자연치유력이라고 한다. 올바른 의미의 치료라 함은 이러한 자연치유력을 보조해 주는 것을 말한다. 우리가 알고 있는 일반상식으로는 질병으로 인해 체력의 소모나 조직의 결손이 생겼을 경우 이를 보충해줌으로써 빨리 회복되리라 생각하기 쉽지만 임파의 흐름을 탁하게 하고 백혈구의 활동을 저해하며 면역체의 형성과 동원을 방해함으로 질병으로부터의 회복은 더디게 된다는 것을 알아야 한다

신진대사와 관련된 효소의 촉매작용 규명.. 포항공대 김광수 교수팀

2000. 06. 27. 생명과학/ 포항공대 회보

"강한 수소결합"이 반응속도 촉진 인공효소신약 연구개발에 획기적 활용 가능

생명의 신진대사에서 중요한 역할을 하는 효소가 생체내에서 100억배나 되는 엄청난 반응속도로 증가하는데 대한 원인이 국내 학자에 의해 밝혀져 과학계의 비상한 관심을 끌고 있다.

과학기술부의 창의적연구진흥사업 지원을 받고 있는 포항공대 기능성분자계연 구단(단장 김광수金光洙 화학과 교수51)은 이러한 원인을 이론적으로 규명하 고, 최근 세계적 과학저널인 미국국립과학회지(National Academy of Science, USA)에 발표했다.

효소와 관련된 생화학적 및 생리학적 현상의 연구와 이해를 위해서는 화학반응 을 촉진시키는 효소의 촉매작용이 반드시 규명되어야 한다. 그러나 이는 오랫동 안 화학자와 생화학자들의 숙제로 남아 있으며, 그 동안 제기된 일부 이론들에 대해서도 그 원인이 분명히 밝혀지지 않아 상당한 논란이 되어 왔다.

연구팀은 반응물질이 생성물질로 변환되는 과정에서 효소에 의한 화학반응 속 도가 증가하는 원인으로, 강한 수소결합(short strong H-bond)에 의해 수소원자 의 전이가 용이하게 되어 중간단계의 반응물질계가 안정된 상태를 유지할 수 있 어서, 효소가 생체 내에서 촉매역할을 한다는 것을 밝혀냈다.

특히 산(Acid)과 염기(Base)성 촉매 역할이 같이 관련되는 생화학반응의 경우 효소가 양쪽의 역할을 함께 수행할 수 있어야 반응속도가 크게 증가하는데, 연구 팀은 강한 수소결합이 이러한 효소의 양쪽성 역할을 수행할 수 있게 해준다는 것 을 세계 최초로 밝혀냈다. 즉 강한 수소결합에 의해 산과 염기의 두 가지 촉매작 용이 단계적으로 수행되어 효소반응이 최적의 상태를 유지할 수 있게 되고, 이 로 인해 반응속도가 엄청나게 증가한다는 것이다.

일반적으로 산이나 염기 둘 중 하나에 의해 촉진되는 반응이 흔하지만, 산과 염기 둘 다 요구되는 화학반응에서는 하나의 촉매가 산과 염기의 역할을 같이 할 수 없기 때문에, 두 단계에서 동시에 반응할 때에는 어느 한 쪽의 반응이 촉 진될 경우 다른 한 쪽의 반응은 저하된다. 이러한 점에 비춰 강한 수소결합이 양쪽성 촉매 역할을 두 단계에 걸쳐 수행할 수 있음을 밝힌 것은 획기적인 발견이 라 할 수 있다.

연구팀의 이같은 연구결과는 생명현상에 직결된 신진대사와 관련된 대부분의 효소에 적용될 수 있는 것이어서, 생리활성과 관련된 새로운 효소의 설계개발 에 활용할 수 있다. 특히 생체 내에서 효소가 지나치게 많거나 지나치게 적음으로써 나타나는 부적절한 신진대사를 조절할 수 있어, 이와 관련된 치료제 개발 에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

小食 장수 효과는 "효소의 작용"

=적게 먹는 소식(小食)이 장수에 기여하는 이유는 한 효소의 작용 때문이라는 연구결과가 나왔다. 미국 예일대-코네티컷대학 공동 연구진은 과학잡지 사이언스 29일자 최신호에 실린 보고서에서 포유동물과 유사한 유전자를 다수 가진 과실파리를 대상으로 연구한 결과 히스톤 디아세틸라제(histone deacetylase) "Rpd3"라고 불리는 효소가 장수에 핵심역할을 한다는 것을 밝혀냈다고 말했다.

연구 결과 유전자 조작을 통해 이 효소의 수준을 낮춘 과실파리의 경우 정상적인 과실파리에 비해 수명이 33% 또는 50% 정도 늘어난 것으로 나타났다. 한편 섭취칼로리를 낮춘 소식 다이어트의 경우 과실파리의 수명이 약 41%까지 연장되는 효과를 보였다. 보고서의 대표 집필자인 예일대의 스튜어트 프랑컬은 "먹는 양을 줄이지 않더라고 이 효소의 수치를 낮춤으로써 생명을 연장할 수 있을 것"이라고 지적하면서 "이효소가 장수 의약품 개발의 표적이 될 수 있을 것"이라고 내다봤다.

지금까지 과학자들은 효모나 설치류, 그리고 다른 유기체들에 대한 연구를 통해칼로리를 급격히 줄였을 때 생명이 연장되는 효과를 보인다는 사실을 확인했지만, 그 메커니즘을 규명하지는 못했다. 프랑컬은 그러나 "똑같은 장수효과를 누리기 위해 사람들이 안전하고 편리하게복용할 수 있는 약을 개발하기 위해서는 아마 수년이 걸릴 수도 있는 추가 연구가 필요하다"고 전망했다.

프랑컬은 ""페닐부티레이트"(phenylbutyrate)라고 불리는 의약품이 Rpd3 효소를 겨냥해 만들어진 것으로 생각된다"며 "과실파리에게 이 약을 주입한 결과 생명연장효과를 봤다는 연구 보고서가 올해 초 나온 바 있다"고 덧붙였다. 한편 소식 다이어트는 과거 동물실험 연구에서 생명연장 이외에도 기억력 향상, 암 및 심장병 예방 등 다른 건강상 이익이 있는 것으로 밝혀진 바 있다. (서울=연합뉴스)

≪ 최근에 밝혀진 질병의 근본 원인 3가지 ≫

① 식생활의 문란

② 심한 스트레스

③ 나쁜 환경과 나쁜 생활습관(불면 따위)

≪ 미국의 내추럴 하이진 슬로건의 3가지 ≫

① 식물성 먹거리(plant food)를 먹는다.

② 식품 전체(whole food)를 먹는다.

③ 날 것(raw food)을 먹는다.

≪ 장내(腸內) 부패가 질병의 시작이다 ≫

① 문란한 식생활 및 스트레스

② 장내 부패

③ 혈액 오염

④ 각종 질병의 발등

≪ 장(腸)의 부패를 초래하는 8대 해물(害物) ≫

1, 담배  담배는 백해무익한 대표적 독물(毒物)이다.

2, 흰 설탕  흰 설탕 역시 담배나 다름없는 독물이다.

3, 악성 유지  산화된 기름, 트랜스형(型) 지방산, 리놀산 등은 무서운 해독을 끼친다. 리놀산은 필수 지방산이지만 α-리노렌산(酸)

    유지와 1:1의 비율로 섭취해야 한다. 그런데, 현대인 대부분은 리놀산 20에 α-리노렌산(酸) 1 정도로밖에 섭취하지 않고 있다.

4, 동물성 지방

고기, 생선, 달걀에는 당연히 영양이 있지만, 혈액을 오염시키는 성분으로 가득하다. 거기에는 식이섬유가 전혀 없을 뿐 아니라, 비타민, 미네랄 역시 편중되어 있다. 고(高)단백질이 질소잔류물을 생성함으로써 장내 부패의 큰 원인을 제공한다. 더구나, 지방이 포화(飽和)되어 있으므로 동맥경화의 큰 원인으로 작용한다.

생선의 지방은 불포화(不飽和)이지만, 산화(酸化)하기 쉬운 결점이 있다.

5, 가공식품

많은 가공식품에는 식이섬유가 전혀 없거나, 있다해도 극소량이다. 그러므로, 이것들은 장내에 숙변을 저장케 함으로써 부패의 원인으로 작용한다. 또한, 이것들에 포함된 첨가물은 독소로서 작용한다.

6, 알코올 술의 과음은 반드시 삼가야 한다.

7, 커피 커피 역시 마찬가지이다. 이것들은 위(胃)의 분비작용과 신경반응을 혼란시키고, 소화 배설 기능에 이상(異常)을 초래한다.

8, 가열 조리식(食) 위주의 식사

가열한 야채만 섭취하고 생것을 먹지 않는다면 아무 효과가 없다. 효소가 외부에서 공급되지 않으므로 체내 효소가 엄청나게 소비됨으로써 조만간에 무서운 질병이 생길 가능성이 짙다.

"단명(短命)의 최대 원인은 가열식(加熱食)에 있다."라고 해도 지나친 말이 아니다.

9, 항생물질

경우에 따라서 항생물질은 '악균'만이 아니라 '선균'까지도 전멸시킨다. 다량의 항생물질을 장기간에 걸쳐서 상용(常用)한다면 '선균'은 거의 전멸하고, 내성(耐性)을 지닌 '악균'이 득세하게 된다.

[출처: 일본 의학박사 쓰루미 다카후미가 쓴 "효소가 생명을 좌우한다."에서]