효소

효소의 대명사인 아밀레이스.
한자酵素
영어Enzyme

1 개요

현존하는 나노봇 촉매의 일종으로, 일반적인 촉매가 대부분 분자량이 낮은 공유결합 물질인데 비해, 이쪽은 아미노산이 중합된 단백질이다. 특이한 녀석은 이온을 품고 있기도 하다. 위의 아밀레이스도 칼슘, 염소 이온이 끼어들어가 있는 형태.[1][2]

2 상세

생물 활동의 핵심으로, 이게 제대로 되지 못하면 생물이 살아 갈 수 없다. 사실 우리가 알고 있는 대부분의 단백질이 효소라고 보면 된다. 효소가 필요한 이유는 생물체가 살기 위해 필요한 화학반응을 낮은 온도에서 빠르게 할 수 있게 하기 때문이다. 효소 없이 화학반응을 일으키기 위해서는 오랫동안 기다리거나 온도를 높이면 된다. 그런데 기다린다는 게 조금 기다린다고 되는 게 아니라, 어떤 반응은 효소가 없으면 몇백억년이 걸리는 경우도 있다. 반응 한 번 하다가 우주 멸망하겠다 어떻게 측정한거지?[3]또한 온도를 높이는 방식도 문제가 있는데, 몸에 불을 붙이면 그게 효소 없이 온도를 높여 유발된 화학반응이다. 이런 식의 화학반응은 에너지가 한꺼번에 나오기 때문에 중간에 손실되는 에너지가 많을 뿐 아니라 위험하다. 반면, 효소를 이용한 화학반응은 에너지가 단계적으로 조금씩 나오도록 조절하여 에너지 이용의 효율성 뿐만 아니라 안전성까지 갖추고 있다. 이처럼 효소는 생체활동의 필수요소다. 이거 없으면 식사 한 끼가 소화되는 데 50년 이상 걸린다!!! 물론 아주 쉽게 다이어트를 하다가 돌아가실 수 있다.

이러한 생명체의 효소에 대한 의존성은 거의 모든 생물에서 볼 수 있는 보편적인 것이다. 일반적으로 흔히 볼 수 있는 동/식물은 말할 것도 없으며, 세균도 만들어낸다. 생물이라고 보기엔 이상한 점이 많은 바이러스는 효소를 만들수 없고 숙주 세포의 리보솜 등을 이용하여 단백질을 만든다. 이렇게 만든 효소로 여러 활동을 하는 것이다. 바이러스가 할수 있는 것은 그저 숙주 세포에 핵산을 넣는 일 뿐이다.

효소의 연구는 1700년대 후반으로 거슬러 올라간다. 1785년 이탈리아의 성직자이자 생물학자였던 Spallazani는 새의 위액이 고기를 분해하는 현상을 관찰했다. 그리고 1825년, 독일의 과학자 Schwan은 새의 위액이 산성 조건에서만 고기를 분해하며, 열을 가하면 그 능력을 잃는 것을 발견했다. Schwan은 이 성분을 펩신이라고 명명했으며, 분해 과정에서 펩신이 소모되지 않는 것으로부터 펩신이 촉매임을 밝혀냈다. 이후 술의 발효과정 또한 효모 안의 효소의 작용 때문임이 밝혀졌으며, 1897년 독일의 Buchner 형제가 효모를 파괴시킨 추출액도 알코올 발효를 일으킨다는 사실을 발견해 효소가 단백질임을 밝혀냈고, 1907년 노벨상을 수상한다.

많은 효소 연구는 효모를 기반으로 이루어졌다. 효소의 영문명인 enzyme부터가 접두사 en-에 효모를 뜻하는 -zyme이 결합된 형태. 효소라는 이름 자체도 효모에 있는 요소 라는 뜻이다.

DNA에 담겨있는 유전정보는 대부분 효소에 대한 정보이다. 이 효소의 정보가 잘못되면 비정상적인 효소가 나와 생체활동에 문제가 생기는 것이다. 유전병은 선천적으로 잘못된 효소를 타고난 것이며, 방사선은 DNA 정보를 교란시켜 효소 정보에 오류가 생기게 유발한다.

일반적인 촉매에 비해 효과 하나는 작살이지만, 명색이 단백질인지라 열에 약하다. 섭씨 40도만 돼도 버틸 수가 없다! [4] 효소 세제 등을 쓴다면 적절하게 35도 전후로 맞추는 것이 좋다. 이외에도 pH 등의 영향을 크게 받는다. 하지만 일부 미생물은 90도가 넘는 고온과 산성환경에서도 활성을 유지하는 극한효소를 갖고 있어 생존하는 경우도 있다.[5] 대표적으로 Rnase가 있는데, 이녀석은 끓였다가 식혀도 활성이 남아있다. 이런 극한효소들은 PCR등 각종 산업과 연구에 많이 쓰이고 있다.

이름의 경우 -인(-in)이 붙은 효소와 -에이스(-ase)[6]가 붙은 효소로 나뉘어진다. 대개 접미사로는 효소의 기능이나, 대상이 되는 물질 이름이 붙는다. 특히 대상 물질의 이름 뒤에 -에이스가 붙은 효소는 대부분 그 물질을 분해하는 효소이다.

3 효소 목록

3.1 위키에 항목이 있는 효소

3.2 기타

미토콘드리아 내부, 그리고 엽록체 내부에서 ATP를 만드는 효소. 마치 전화기같은 생김새를 하고 있다. 막 안쪽과 바깥쪽의 수소 이온 농도의 차이를 이용해, 수소 이온이 ATP synthase를 통과할 때의 에너지를 이용해 ADP에 인산기를 붙여서 ATP를 생성한다. 참고로 synthase와 synthetase가 있는데 둘 다 뭔가를 합성하는 효소지만 synthetase는 ATP를 소모한다.
세포막에 위치해 ATP에서 얻은 에너지를 이용해 농도기울기를 거슬러 Na 이온을 밖으로 내보내고, K 이온을 안쪽으로 들여보내는 효소이다.
콩과 식물 뿌리에 기생하는 뿌리혹박테리아가 공기 중의 질소를 사용 가능한 형태로 바꿀 때 사용하는 효소.
기질을 환원시키는 효소. 꼭 산소를 잃는 것만이 환원이 아니라, 전자나 수소를 얻는 것도 환원이다.
유당을 분해하는 효소. 대부분은 성인이 되면서 우유를 섭취하는 양이 줄어듦에 따라 점차 사라진다. 이게 없으면 우유에 있는 유당을 분해하지 못하기 때문에 설사를 하게 된다. 이를 유당불내증이라고 한다.
지방을 글리세롤과 세 개의 지방산으로 쪼개는 효소.
말토스를 두 개의 포도당으로 쪼개는 효소.
페니실린을 개발살내는 효소로 유명하다.
설탕을 포도당과 과당으로 쪼개는 효소.
기질을 산화시키는 효소. 꼭 산소를 얻는것만이 산화가 아니라, 전자나 수소를 잃는 것도 산화이다. 반대 역할을 하는 효소는 위에 있는 레둑타제.
요소를 가수분해해 이산화탄소와 암모니아로 만드는 효소.
DNA를 복제할 때, 앞에서 나선을 풀어갈수록 뒤쪽에서는 더 꼬여서 '양성 초나선'이 생기게 되는데, 이 때 이 나선을 풀어주는 효소. 과정은 별거 없고, DNA를 뚝 자른 다름 돌려서 꼬인 것을 풀고 다시 붙인다.
치환반응을 하는 효소. 치환반응이란 A-B + C → A-C + B 의 형태를 갖는 반응을 말한다.
폴리머나 뉴클레오티드들을 합성하는 효소. DNA를 복제할 때 등장하는 DNA 폴리메라제. 물론 RNA 폴리메라제도 있다. 가장 유명한 폴리메라제는 PCR에서 널리 쓰이는 Taq 폴리메라제.
단백질을 분해하는 효소이다. 단백질이라고 해서 영구적으로 사용할 수 있는 것은 아니고, 낡거나 제 할일을 다 마친 단백질은 분해된 다음 재활용하게 된다. 혹은 만들어진 단백질에 뭔가 이상이 있을 때 그 단백질을 분해하기도 한다.
DNA의 이중 나선을 풀어버리는 효소이다.
수소 분자의 가역적인 산화/환원을 촉매하는 효소. 혐기성 세균에게는 상당히 중요한 녀석이다.

이 외에도 많이 있으니 관심 있는 사람은 여기를 참조하자.

4 관련 항목

5 효소 식품?

미리 요약하자면, 여기서 일컫는 효소는 실제 효소와는 뭔가 다른 의미로 변질된 것이다.

효소 함유 식품은 효소의 기능을 통해 음식물이 흡수되기 용이한 형태로 전환시킴으로써 영양소의 흡수를 촉진시키는 작용을 한다. 또한 효소와 식이섬유는 장의 연동운동을 촉진하여 배변을 도움으로써 변비를 호전시킨다.[7] 즉 효소가 직접 작용하는 것은 음식의 소화, 흡수, 배설을 도와주는 정도가 끝이다. 소화기 계통의 질병이 아닌 다른 것을 치료한다고 말한다면 이는 분명한 사이비 약팔이라고 보면 된다. 예를 들면 이런 것. 혈액 순환이 어쩌고 하는 거 보면 이건 헛소리가 맞다. 그리고 효소는 일반인의 몸에서 부족할 수가 없다. 만약 효소가 부족하다면 그 사람은 이미 정상이 아닌 것이다.(...)

효소 제품이 식품의약품안전처의 '건강기능식품' 목록에 포함되었던 적이 있다. 2004년에서 2007년까지 당시 식약청에서 건강기능식품류의 효능을 재평가했다. 이 과정에서 효소, 로얄젤리 등은 제조사들이 효능을 입증하지 못했으나, 이들 원료를 당장 빼버리면 기업 경영에 큰 타격이 갈 수 있다는 이유로 2009년 연말까지 입증 기간을 넉넉히 주었다.# 그리고 2009년 연말이 왔으나 입증에 실패하여 2010년부터 제외되었다.# 하지만 여전히 알다시피, 건강기능식품 관련 내용만 쏙 뺀 채로 광고에는 온갖 내용을 다 붙여말하고 있다. 비슷한 이야기인 음이온 관련한 내용과 비슷한편.

식약처에서 규정한 효소 식품의 정의와 다른 의미로 사용하는 일부 약팔이들이 있는데, 식약처에서는 효소 식품을 식품에 효소를 다량 함유하게 한 것으로 정의하고 있다. 하지만 식품이 아니라 그냥 효소를 통째로 갖다 파는 경우가 있는데, 이는 그냥 효소지, 효소 식품은 아니다. 당연하게도 효과가 없다. 또한 아래 문단에서 언급된 것처럼, 설탕 절임(청)을 효소로 둔갑시켜서 파는 경우도 있다. 종편 건강 프로에 나오는 '효소 식품'은 전부 다 사실 청이다.

사람은 효소를 직접 먹는다고 건강해지지는 않는다. 물론 효소가 생체활동의 필수요소이긴 하지만, 그걸 먹는다고 많이 확보되는 게 아니기 때문이다. 효소는 아미노산 덩어리이고, 이걸 먹으면 결국 위, 장에서 개박살나서 흡수된다. 즉, 효소를 먹으나 지나가던 벌레를 먹으나 그저 훌륭한 단백질 공급원인 것이다.(...) 게다가 이런 논리를 극단적으로 가져가면 피가 부족한 사람은 피를 마시면 되고 흡혈귀 피부 조직이 비정상인 사람은 다른 사람의 피부 조직을 먹으면 된다는 결론이 나온다. 말도 안되는 논리인 셈.[8]

간단한 요약.

효소를 만병통치약으로 믿는 사람들은 이렇게 생각한다.

  1. 효소는 우리 몸의 필수요소이다.
  2. 그러니까 효소를 많이 먹으면 몸에 좋겠지?[9]
  3. 그러니까 배양해서 먹자!(…)[10]
  4. ???
  5. PROFIT!!!

게다가 이름이 비슷하다는 이유로 효모까지 비슷한 취급을 받고 있다. 당장에 효모는 빵에도 있는데(...) 효모배양액 막걸리 어쩌고 하는 것을 홈쇼핑 등지에서 버젓이 팔고 있다. 효모도 위에 들어가면 그냥 죽는다.

5.1 효소가 아니라 청!

네이버 쇼핑에서 효소식픔으로 검색하면 냅다 효소를 갖다 파는 사람도 있지만 효소라기보다는 그냥 청에 가까운 물건들을 파는 사람들도 많다. 종편 등의 방송에서 효소라고 부르는 것들은 사실 대부분 청, 즉 매실청 할 때 청이다. 옛날부터 있던 조리법 중 하나로 꿀이나 설탕에 과일이나 채소를 오랫동안 담가놨다가 먹는 것. 중,고등학교 과학시간에 배우는 확산 현상으로 과실 내부의 성분이 외부로 이동하기 때문에 결과적으로 과일 향이 나면서 달달하고 걸쭉한 액체가 만들어진다. 그래서 실제로 매실 말고도 다른 각 과일, 채소 고유의 효능이나 성분이 확산 현상과 함께 빠져나오는 경우는 흔하다. 애초에 저 과정이 일종의 추출 과정이라고 볼 수 있기 때문에 과일이나 채소의 성분이 청에 많이 함유되는 것도 이상하지 않다. 물론 저 과정에서 효소가 개입할 자리 따윈 없다.

과일과 설탕으로 만드는 것이니 당연히 당 덩어리다만, 이렇게 만들어서 먹으면 그냥 먹기엔 너무 신 매실, 유자, 모과 등을 달달하고 맛있게 먹을 수 있다. 물론 종편에서 선전하는 만병통치약은 아니지만 매실청은 잘 알려진 것처럼 탈 났을 때 먹으면 좋으며(…) 음식에 조미료로도 쓸 수 있고 시원하게 해서 물에 타 마시면 여름철 음료수로도 좋다.

다만 문제라면, 저걸 효소에다 밥을 준다고 표현하면서[11] 대놓고 설탕치는 약팔이들도 많다는 것.

사실 이런 식품을 효소라고 부르는 용법은 일본에서 들어온 것인데, 정확히 말하면 효소주스(酵素ジュース)라고 부르며 일본에서도 유사과학이라고 싫어하는 사람들 역시 많다.
  1. ↑ 이런 이온들을 보결족이라 해서 따로 분류하기도 한다. 또한 실험 과정에서 효소의 활성을 멈춰야 할 때 시약에 킬레이터를 넣어서 이 이온들을 가라앉히기도 한다. 대표적인 예가 데옥시리보뉴클레이스(DNase), 리보뉴클레이스(RNase).
  2. ↑ 이 이온들이 환원되어 치석과 플라그를 만들기도 한다.
  3. ↑ 당연히 전체 과정을 측정한 것은 아니고 각 반응 과정에서의 반응속도를 구해 계산한다.
  4. ↑ 체온이 40도 이상 올라가면 생명에 위협이 되는 이유가 바로 이 때문. 옛날에는 유아기 고열에 의해 뇌장애나 눈,귀가 먼 사람들이 많았다.
  5. ↑ 호열균 같은 경우 95도가 적정 온도이며 30도대로 내려가면 얼어죽는다!
  6. ↑ 과거에는 일본식 표기법인 -아제로 칭했었다. 독일식일텐데???
  7. ↑ 출처는 질환별로 본 건강기능 식품학 7장 151페이지. 신일북스 출판, 한국약학교육협의회 예방약학분과회 저술
  8. ↑ 같은 이유로 콜라겐을 먹는다고 피부에 콜라겐이 보충되지도 않는다.
  9. ↑ 비타민도 필수요소지만 많이 먹으면 중독증세를 일으킨다. 많이 먹는다고 좋은게 아니다.
  10. ↑ 근데 효소는 생명체가 아니므로 배양이라고 하기도 어렵다. 그러나 이걸 파는 사람들은 보통 효소가 마치 생명체인 것 처럼 묘사하기 때문에 이 표현을 굳이 사용한다.
  11. ↑ 말도 안되는 소리다. 효소는 생명체가 아니라는 걸 잊지 말자.