효소는 1785년 이태리의 라자로 스파란짜니가 처음 발견했다.
즉 위액인 펩신을 발견한 것인데 이때는 지금처럼 ‘~아제’라는 명칭이 붙기 전이었다.
그 후 1833년에는 프랑스의 페이안과 베루소가 공동으로 디아스타제, 즉 아밀라제를 발견했다. 또한 1926년 미국의 샘너는 콩에서 우레아제라는 효소를 결정체로 추출했는데, 이때 효소가 단백질임을 밝혀냈다.
효소의 영어 표기 엔자임(Enzyme)은 희랍어에서 유래한 것으로 효모(Yeast)의 안에 있는 어떤 물질이라는 의미이다. 우리 인체 내에는 수천 종의 효소가 존재하며 사람이 생존하기 위해 몸 속에서는 수천 가지의 생화학반응을 동시다발적으로 진행하고 있다. 그리고 이 모든 반응은 각각 독립적으로 진행되고 있다.
탄수화물은 아밀라아제가 작용해서 글루코스(포도당)로 분해되고 지방(기름)은 리파아제에 의해 알코올과 지방산으로 분해된다. 또 단백질은 프로테아제에 의해 아미노산으로 분해된다. 그리고 섬유질은 셀룰라아제에 의해 분해되는데 이는 복합탄수화물로서 사람과 같은 잡식동물은 해당되지 않고 초식동물에게만 해당된다.
효소의 놀라운 힘
효소는 열과 알칼리, 산에 약하기 때문에 안정성을 유지해야 하는 문제가 있다. 하지만 유전자공학을 응용해 효소를 유전자 레벨에서 개량하면 보다 안정된 구조를 가진 효소를 만들 수 있다. 이 같은 기술을 단백질공학이라고 하며 부가가치가 놓은 미래산업으로 주목 받고 있다.
효소는 앞서 말한 것처럼 통상적인 화학반응의 10의 7승(천만배)에서 10의 20승(100억의 10승 배)정도로 빠르게 반응하는 촉매 기능을 갖고 있다.
예를 들어 카탈라아제라는 효소는 1초 동안에 90,000개의 과산화수소분자(활성산소)를 분해하는 능력이 있다.
활성산소는 우리 인체 내에서 살균작용을 하는 유익한 물질이다. 그러나 필요 이상으로 생성되면 암과 같은 질병을 유발하기도 한다. 어떤 물질이든지 화학반응을 하기 위해서는 에너지가 필요하다. 이 에너지를 활성화에너지라고 하는데 화학반응을 일어나게 하기 위해서는 이 에너지의 벽을 뛰어 넘어야 한다.
그런데 효소는 이 활성화에너지를 낮은 수준으로 만드는 기능을 갖고 있다. 예를 들어 과산화수소를 분해하기 위해서 필요한 활성화에너지는 75킬로 joule(에너지 및 일의 단위)인데 카탈라제를 작용시킬 경우, 7킬로joule이면 된다. 즉 효소는 활성화에너지가 10분의 1이면 되는 것이다.
카르보닉안히드라제라고 불리는 탄산탈수(?酸脫水)효소 1개는 1초에 60만개의 이산화탄소와 물을 반응시킬 수 있다. 즉 이산화탄소는 이 효소에 의해서 탄산이온으로 변환되어 혈액에 녹기 쉽게 되며 정맥을 통해서 폐(肺)로 이송돼 체외로 배출된다. 효소가 없는 경우에 비해서 1,000만 배나 빠른 속도로 반응을 촉진하는 것이다. 이것이 효소의 힘이다.
효소의 특징은 그 빠른 속도 외에 또 하나, 특정화학물질에만 반응하는 성질이다. 예를 들어 탄소 12개로 구성되는 물질로 자당(蔗糖)인 스크로스(사탕수수, 사탕무 등의 식물에 들어 있는 이당류), 말토스(맥아당), 락토스(유당)가 있다.
하지만 효소는 이들 각각의 물질을 정확히 인식해서 각각 따로 빈틈없이 반응을 진행하는 능력이 있다. 이처럼 효소는 극히 선택적으로 믿기 어려울 정도의 빠른 속도로, 그리고 아주 온화한 조건하에서 반응을 진행시키는 것이다.
효소는 상온(常溫)과 1기압(氣壓), 중성(中性) 등 매우 온화한 조건하에서 반응을 진행한다.
이 때문에 현재 화학공업에서 사용하고 있는 무기화합물이 까다로운 조건하에서 반응이 이루어지는 것과는 달리 순간적으로 엄청난 규모의 생화학반응을 할 수 있는 것이다.
문의 효소코리아 대표이사 김희철 031-256-1711
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