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효소enzyme 신기하고 놀라운 효소의 기능과 파워 - 효소
2013-08-22 16:58:22
이엠생명과학연구원

신기하고 놀라운 효소의 기능과 파워

 

     효소는 모든 화학반응의 촉매에서 가장 능력이 우수한 촉매로 알려지고 있다. 효소의 능력은 단위 시간당 어떤 물질(기질)을 다른 물질(생성물)로 만드는데 걸리는 속도를 효소의 능력의 단위로 표현하는데, 효소가 존재하지 않는 반응을 1 이라 하였을 때 어떤 종류의 효소는 기질을 1012배나 빨리 다른 물질로 바꾸게 한다. 효소의 능력을 설명하는 다른 좋은 예로 암모니아 공장에서 공기 중의 질소를 암모니아로  고정하는 반응에는 섭씨 400 - 600도의 온도와 100-900기압의 조건에서 가능하나, 질소를 고정하는 뿌리혹박테리아의 나이트로지나아제라는 복합효소는 상온의 중성 pH에서 질소를 암모니아로 바꾸고 있다.  또 다른 효소의 능력을 나타내는 예로, 살 고기 600그램을 가수분해하여 단백질의 구성 성분인 각각의 아미노산으로 바꾸는데, 강한 염산 용액 속에서 1100C로 24시간 가열하여만 가능하나, 파파야에서 얻은 펩신이란 효소 1그람을  사용하면 38oC pH 4에서 한 시간 반 동안에 가능하다. 이러한 효소의 능력을 알아보는 실험은 가정에서도 해볼 수 있는데, 좀 연하지 않은 소고기는 키위과즙을 조금 넣어 냉장고에 일정시간 보관하면 키위속의 단백질 분해효소가 고기의 단백질을 분해하여 질을 연하게 하므로, 효소는 고기를 부드럽게 하는 좋은 연육제로 쓰인다. 

 

      효소의 놀랄만한 특징은 어떤 특수한 반응에 한 개의 효소만이 작용하여 촉매기능을 하고 있다는 사실이다. 다시 말해서 효소는 반응물질이나 생성물질 모두 높은 선택성을 가지고 반응에 기여한다. 사람의 위속에서 음식물 단백질을 소화시키는데 필수적인 효소인 “트립신” 이라는 단백질 분해효소가 있는데 이 효소는 긴 사슬의 폴리펩티드 중 “아르기닌”과 “라이신”이라는 아미노산의 바로 옆의 펩티드 결합만을 골라서 절단하는 것으로 알려져 있다. 이러한 단백질 분해 효소는 에이즈 바이러스의 전염이나 암세포의 전이 등에도 관여하므로 효소의 특징적인 반응의 이해는 훌륭한 치료제의 개발을 가능하게 할 수 도 있다.

     화합물질 중에서 그 구조식은 같으나 빛에 의해 다른 성질을 나타내는 광학이성체가 있는데, 한 광학 이성체에서 다른 이성체로 바꾸는  특수한 반응에만 작용하는 효소도 있다. 이는 효소가 기질에 특이하게 작용되는 독특한 능력 때문인데 이를 효소의 기질 특이성이라고 한다. 최근 선진국에서는 약품으로 사용하는 이성체 화합물 중에서 한 가지 타입만 효능이 있고 다른 것은 부작용이 있는 경우, 한 가지 타입의 이성체만을 만들어 내는데 효소 촉매를 사용하고 있다. 유방암의 치료제로 최근 알려진 주목나무의 껍질 안쪽에 기생하는 바이러스가 가지고  있는 탁솔 이라는 유기화합물이 발견 되었는데, 그 구조가 대단히 복잡하여 아직 실험실에서 합성할 수는 없고,  특수한  효소를 이용하여 중간 단계에서 합성하려는 연구가 진행 중이다.




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