| 1. 효소의 역사
- 1871년 독일의 퀴네(Kuhne) : 효소(enzyme)이라는 단어를 처음 사용
효모 속(in yeast)이라는 뜻에서 유래.
- 1835년 베르젤리우스(Berzelius) : 생명물질에 촉매의 존재가 있다는 것을 처음 발견 감자 속의
전분의 분해를 촉매하는 물질 이 있음을 밝혀내고 촉매라는 말을 처음 사용
- 프랑스의 파스퇴르(Pasteur) : 공기가 없는 상태에서 당이 분해되고 탄산가스와 알콜이 되는 과정
에서 살아있는 세포가 관여하고 있다고 보고함.
- 1897년 뷔그너(Buchner) : 파괴된 효모의 추물물을 여과하여 발효에 직접 관여하 는 물질을 확인
하기에 이름
- 1900년 초 스테드버그(Svedberg) : 단일 단백질이 효소로 기능함을 발표하여 효소연구는 급속히
발전
2. 효소란 무엇인가?
- 생물체가 만든 촉매작용을 하는 고분자 단백질.
분자량 : 1만∼수백만
- 특이적이고 다양하며 매우 효과적인 생촉매
- 대부분의 세포내에서 일어나는 반응들은 단백질 촉매에 의해서 진행됨.
- 효소는 단백질이므로 강산, 알칼리로 처리, 변성제를 첨가하면 그 구조가 손상됨.
- 현재 알려진 효소는 약 2500여종∼계속 개발중
3. 효소의 구성
대부분의 효소들은 하나 이상의 소단위체(submit)를 가지고 있으며 단백질 효소들은 효소활성을 위하여 비단백질기를 필요로 한다.
완전효소 = 순효소 + 보조인자
(holoenzyme) (apoenzyme) (cofactor)
4. 효소의 역할
기질과 결합하여 효소-기질 복합체를 형성함으로써 반응의 황성화 에너지를(activition energy)를 낮추는 역할을 함.
--평형에 도달하는 시간을 단축시켜 반응을 빠르게 진행시킴(반응속도의 증가)
5. 효소와 일반촉매
- 효소는 일반촉매와는 다르게 온도에 대한 특별한 감수성을 지닌다.
- 효소는 pH의 변화에 따라 세심한 변화를 나타낸다.
- 효소는 특수한 종류의 반응을 촉매하는 특이성이 있다.
다른 반응을 촉매하지 않음(효소의 특이성)
- 효소는 보통의 생화학적 촉매들보다 능률적인 촉매이다.
6. 효소의 특이성
- 작용 특이성 : 하나의 효소는 하나의 화학반응 또는 유사한 반응에만 촉매작용.
부반응 부산물 없음
- 기질 특이성 : 효소의 반응부위와 기질은 상보적으로 결합
( 열쇠와 자물쇠설, 유도적합설 )
- 입체 특이성 : 효소는 입체이성체 기질의 어느 한쪽 만의 반응을 촉매한다.
- 광학적 특이성 : 광학적 활성인 화합물 중에서 D-형, L-형의 어느 한 족에서만
효소가 작용
- 기하학적 특이성 : cis-, trans-체의 어느 한쪽에서만 작용하는 것
- 군 특이성 : 한군의 화합물을 기질로 하는 효소가 가지는 특이성을 말하는 것으로
일정한 형태의 결합양식이나 작용기에 대하여 선택적으로 작용하는 특이성.
7. 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.
8. 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 환경친화
적인 효소공정으로 대체하기 위한 노력이 적극적으로 시도
4. 제약, 식품, 정밀화학산업, 바이오센서, 생물전자공학분야 등 폭넓게 응용범위가 확대되고 있다.
9. 본 실험실의 연구결과
- 파인애플로부터의 연육효소인 bromelation 정제
- Exo-polygalacturonase를 이용한 사과박의 펙틴 추출공정 : 특허출원
- 효소를 이용한 배박의 펙틴추출
- 효소를 이용한 미역의 알긴산 추출
(출처: 경남대학교)
■ 효소의 구성과 기능 ■
1. 구성
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전효소 = 주효소 + 조효소 |
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조효소 |
단백질(주효소)과 쉽게 분리되고, 열에 강하다.
예) NAD, NADP, FAD, 비타민 B,등 |
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보결족 |
효소를 구성하거나 활성화시키는 데 필요한 이온으로 조효소 기능을 한다.
예) Fe2+ , Zn2+, Mg2+ |
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주효소로만 구성된 효소 |
아밀라아제, 펩신, 리파아제 등 |
2. 기능 : 효소 - 기질 복합체를 형성하여 활성화에너지(화학 반응을 일으킬 수 있는 최소 운동 에너지) 를 낮추어 화학 반응을 촉진한다.
■ 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 증가하
지만, 기질의 농도가 더욱 증가하면 반응 속도는 더 이상 증가하지 않는다.
만일 효소가 없다면 지구상의 모든 생물은 한 순간이라도 생명을 유지할 수 없다. 효소요법은 현대인들의 건
강한 하루를 지켜주면서 배설된 변의 독한 냄새를 사라지게 하고 자연으로 돌아가 환경을 정화하는 등 끊임없
는 활동을 할 수 있한다. 또한 우리 몸안에서는 수천가지의 효소가 있어 생명을 유지하는데에 끊임없이 활동
을 하고 있다. 이처럼 우리는 효소의 도움으로 생명력있는 하루를 보낼 수 있는 것이다. 그러나 공해와 스트
레스 그리고 체내에 정체되어 있는 독소, 노폐물, 약물중독 등으로 인하여 우리 몸 속에 필요한 효소들이 살
아나기에 너무나 고통스럽고 힘들게 되어있다. 따라서 우리 몸 속의 효소들이 살기 좋은 체내환경으로 바꾸기
위하여 효소식품들이 필요하게 되는 것이다.
살아 숨쉬는 제조기술로서 인공적인 효소균 첨가없이 100일 이상 자연발효숙성하여 생(生)효소의 집합체인 효
소식품화 기술로서 어느 제품보다 뛰어난 영양과 맛을 가진 효소식품이다. 연구개발임상실험을 통하여 과학적
인 품질관리와 제품의 효능 및 안정에 최선을 다하고 있다.
독일의 괴테는 "인간은 자연과 멀어질수록 병은 가까워진다."라는 명언을 남겼다.
현대인은 자연을 배반하고 문명이라는 미명으로 자꾸만 자연을 파괴하면서 불치, 난치, 생활습관성질병이 늘
어만 가니 이는 자업자득이라 할 수 있다. 야생동물을 보라 그들에게는 암도, 고혈압도 없을 뿐 아니라 변비
와 설사도 없다. 야생동물의 분변은 냄새도 별로 없고 그들의 배설물에는 구더기가 들끓는 일도 없다. 그 이
유는 간단하다. 바로 자연식을 하고 완전한 소화를 하기 때문이다.
인간의 잘못된 몸과 마음을 바로잡는데 효소 만큼 좋은 방법은 없다. 이제는 독소를 제거해야 산다. 영양 과
잉은 건강을 해치고 인성마저 비뚤어지게 만든다. 과식과욕으로 기름진 배에는 암과 같은 무서운 질병이 싹튼
다. 사회도 사회 나름의 정화를 해야 건강해질 수 있다.
우리 사회의 모든 문제는 물량과잉에서 비롯되었다. 게다가 온갖 기름진 것들을 다 먹어치우고도 모자라 돈,
집, 땅까지 마구 집어삼키고, 남의 것까지 죄다 자기 뱃속에 밀어 넣으려는 사람들 때문에 그 동안 우리 사회
는 암에 걸려 있었다. 진작 그런 세균들이 발붙이지 못하도록 사회적인 의미의 정화를 단행했더라면 지금처럼
메스를 휘두르며 설치지 않아도 되었을 것이다.
성조인 학이나 거북의 배를 따 보면 장 속에 아무 것도 없다. 학이나 거북은 장수한다. 창자가 가난하니 장수
할 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. 효
소를 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 "찌
꺼기 연소" 라고 표현한 것도 위와 같은 이유에서이다. 그러나 중요한 조직이나 두뇌 등은 장 정화요법에 의
해 손상되거나 노화되지 않는다.
■1. 효소섭취 기간 중 노화된 세포와 병에 걸린 조직이 분해되어 연소되고 있는 동안에 새롭고 건강한 세포
의 발육이 촉진된다. 장 속에 들어가 혈당치나 단백질 수준은 항상 일정하게 유지된다. 그 이유는 체내의 단
백질은 항상 가변적인 상태에 있고, 늘 분해되고 또 재 합성되어 체내의 필요에 따라 재사용 되는 까닭이다.
■2. 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 제거해야하
는 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 가빠
짐, 오줌색깔이 암갈색, 관장에 의한 결장에서의 대량의 배설물이 계속되는 상태, 분출물, 땀, 점액배출 등이
다.
■3. 효소의 섭취는 소화계통기관, 동화계통기관, 보호기관에 생리적인 휴식을 준다. 효소 섭취 후 음식물의
소화능력, 영양물의 흡수능력은 많이 개선되고, 노폐물의 배설정체와 축적 등을 예방할 수 있다.
■4. 끝으로 효소섭취는 생리학상 가장 중요한 신경적, 정신적 기능을 정상상태로 안정시켜 젊게 만드는 효과
를 준다. 즉 신경조직은 소생되고 정신력은 개선된다. 분비선 조직과 호르몬 분비는 자극되며 촉진된다. 조직
의 생화학적인 미네랄의 균형도 평준화된다.
■5. 생명이 가지는 신비한 힘이 작용하여 복잡한 생체반응을 일으켜서, 부러진 뼈를 붙게 하고, 끊어진 혈관
에 피를 멈추게 하고, 상처 난 자국을 아물게 하며 외부에서 들어온 병원체나 이물을 식균 해독하는 작용 등
을 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 쉽
지만 임파의 흐름을 탁하게 하고 백혈구의 활동을 저해하며 면역체의 형성과 동원을 방해함으로 질병으로부터
의 회복은 더디게 된다는 것을 알아야 한다.
이것은 영양의 흡수와 동화를 위한 작업자체의 신체의 방어나 해독 및 배설기능에 과중한 부담이 될 뿐 아니
라, 오히려 흡수된 영양이 경우에 따라서는 대사과정에서 인체에 유해하게 하고 반대로 질병의 세력에 유익하
게 작용하는 수도 있다. 실제로 가벼운 감기 몸살이나 심한 과로로 심신의 위화감이 올 때 한 두끼 굶든지 저
칼로리로 가벼운 식사를 하고, 많은 수분과 대사에 필요한 비타민만 섭취한다면 곧바로 몸은 회복될 것이다.
현대의학에서 효소요법을 생화학적으로 연구한 동물실험에서 수일 내지 10여 일 효소요법으로 체중의 감소는
있으나 영양실조로 생명현상이 감퇴되는 경우는 없었다고 한다.
효소요법이 자연치유력을 발휘케 한다는 또 다른 몇 가지 기전으로 일본 규수대학 이깨미 심료내과 교수의 발
표에 의하면,
① 신체면에서 효소정화요법은 적당한 스트레스로 전신적인 반응을 쉽게 일으켜서 저항력을 증진시킨다.
② 정신면으로는 효소정화법으로 본능적인 욕구불만이 해소되며 따라서 정신과 불안, 긴장의 악순환이 끊어지
고 또 자아 통합력의 강화와 의지의 단련으로 치유력이 강화된다고 한다.
피로는 몸에 노폐물이나 독소가 축적되었을 때 나타나는 현상이다.
우리의 몸은 정말 신비롭고 오묘한 소우주인 종합공장으로서 이화학적인 기계가 끊임없이 움직이고 그 결과로
서 우리의 생명현상이 일어나고 있다. 이를 위해 음식을 섭취하고 남은 찌꺼기나, 이용될 때 생긴 찌꺼기는
노폐물로 몸밖으로 내보내게 된다. 대사과정에서 인체에 해독을 끼치는 인자가 들어가게 마련이고 체외나 체
내에 병독적인 물질에 항상 침범 당하고 있는 것이 인간의 운명이기도 하다.
이로 인해 체내에 축적된 독소나 노폐물은 마치 기계에 녹이 슨 것과 같이 생명현상을 저해하고 노화를 촉진
하는 동시에 모든 만성질환이 원인이 되고 있다.
효소요법은 이처럼 쌓여진 몸 안의 찌꺼기를 몰아내는 유일한 자연적인 수단으로 이용될 수 있다. 음식을 끊
으면 먼저 이화작용과 배설기능이 높아져서 체내에 노폐물이나 독소의 배설이 잘 되고 또 체내에 저장되어 있
는 지방이나 단백질이 소모되어 생명유지의 에너지원으로 전환되기 때문에 이 때 조직 속에 끼여있는 찌꺼기
는 말끔히 청소된다.
효소요법 중에 있는 사람 곁에 가면 피부로부터 발산하는 역겨운 몸 냄새가 나며 또 효소요법 중 매일 관장을
해도 장으로부터 배설되는 많은 양의 변을 볼 수 있다. 사람이 효소요법을 해봄으로서 평소에 얼마나 많은 더
러운 찌꺼기가 몸에 끼어 있는가를 비로소 알게된다. 시카고의 킬슨 박사는 "효소요법은 체내의 노폐물을 몰
아내고 젊어지는 비법"이라고 했던 말도 이런데서 연유된 것이라 하겠다. 몸에 독소와 노폐물이 제거되고 장
이 깨끗해야 자연치유시스템이 회복되어 질병이 사라진다.
(인터넷 효소에서 발췌)
신진대사와 관련된 효소의 촉매작용 규명.. 포항공대 김광수교수팀
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 촉매작
용이 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 수
행할 수 있어야 반응속도가 크게 증가하는데, 연구 팀은 강한 수소결합이 이러한 효소의 양쪽성 역할을 수행
할 수 있게 해준다는 것 을 세계 최초로 밝혀냈다. 즉 강한 수소결합에 의해 산과 염기의 두 가지 촉매작 용
이 단계적으로 수행되어 효소반응이 최적의 상태를 유지할 수 있게 되고, 이 로 인해 반응속도가 엄청나게 증
가한다는 것이다.
일반적으로 산이나 염기 둘 중 하나에 의해 촉진되는 반응이 흔하지만, 산과 염기 둘 다 요구되는 화학반응에
서는 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 양 쪽성 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 것이어
서, 생리활성과 관련된 새로운 효소의 설계개발 에 활용할 수 있다. 특히 생체 내에서 효소가 지나치게 많거
나 지나치게 적음으 로써 나타나는 부적절한 신진대사를 조절할 수 있어, 이와 관련된 치료제 개발 에 유용하
게 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 최신호에실린 보고서에서 포유동물과 유
사한 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 낮춤으로
써 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 생
명이 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 연구가필요하다"고 전망했다.
프랑컬은 ""페닐부티레이트"(phenylbutyrate)라고 불리는 의약품이 Rpd3 효소를 겨냥해 만들어진 것으로 생각
된다"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 건
강상 이익이 있는 것으로 밝혀진 바 있다. (서울=연합뉴스 |