[스크랩] 우리 함께 공부해 봅시다..

가끔 들여다 보는 사이트<우리땅 약초>에서 공유하려고 퍼왔어요^^

 

*생명공학을 연구했다는 퀴네의 9회에 걸친 효소 이야기라고 합니다*

 

 

첫번째. 살아 있다는 것

 

 

1. 화학반응의 결과 새로운 물질이 생겨난다.

철을 가열하면 녹게 되지요.

이러한 변화는 화학변화가 아닙니다.

물리적인 변화라고 하지요.

물이 어는것, 증발하는 것도 물리적인 변화에 해당합니다.

하지만 철을 공기중에 놓아두면 녹아 스는것은 철과 산소가 만나 산화철이 되기 때문이지요.

산화철은 산소도 철도 아닌 전혀 새로운 물질이랍니다.

철+산소---> 산화철 

우리 몸에서 일어나는 화학반응의 예를 하나 들어 볼까요?

과산화수소---> 물+산소

과산화수소는 물과 산소와는 전혀 다른 물질입니다.

이렇게 전혀 다른 물질이 생겨나는 반응을 화학반응이라고 합니다.

우리 몸에서는 이러한 화학반응이 몇 가지나 일어날까요?

수천가지가 일어난답니다.

아니, 아직도 다 알지 못한다고 하는 것이 맞는 표현일 것입니다.

 

2. 화학반응을 통해 힘을 얻고 몸이 자란다.

밥을통해 얻게된 영양소로부터 영양소가 세포에서 분해될때 에너지가 나온답니다.

뭐 할때요?

분해될때!

그렇답니다.

영양소가 분해될 때 에너지가 나오며 영양소가 분해되는 것도 바로 화학반응이랍니다.

영양소가 분해되면 이산화탄소와 물이생기고 에너지가 나오게 됩니다.

이 에너지가 바로 힘입니다.

결국 에너지는 영양소가 분해되는 화학반응을 통해 얻어지는 거랍니다.

우리몸의 화학반응 중에는 분해하는 반응과 합성하는 반응이 있습니다.

자 여러분의 몸은 하루하루 자라고 있지요?

그런데 몸이 자란다는것은 세포수가 늘어난다는 의미입니다.

세포수가 늘어나기 위해서는 세포를 이루는 물질이 만들어져야겠지요.

즉 세포를 이루는 물질을 만들어내는 화학반응이 일어나야 몸은 자랄 수 있습니다.

그럼 이해를 돕기 위해 다시 설명해 볼께요.

여러분. 우리가 돼지고기를 많이 먹는다고 우리살이 돼지를 닮아 가지는 않아요.

사람의 살은 돼지고기와는 달라요.

어째서 그렇지요?

우리는 돼지고기를 먹으면 일단 그것을 소화 시킵니다.

그런다음 흡수 하지요.

우리몸에서는 흡수한 영양소를 다시 조합하여 몸을 이루는 살로 만든답니다.

우리몸에서 일어나는 화학반응은 크게 두가지로 나눌 수 있어요.

물질을 분해하는 반응과 합성하는 반응

힘이 나게 하는 화학반응은 분해반응이고 몸이 자라게하는 반응은 합성반응이지요.

우리몸에서 일어나는 분해반응을 "이화반응" 합성반응을 "동화반응" 이라고 한답니다.

그리고 이 둘을 합쳐서 "물질대사"라고 하지요.

물질대사------> 이화반응, 동화반응

 

3. 분해반응은 에너지를 내놓지만 합성반응은 에너지가 필요하다.

지구상의 모든 생물은 살아가기위해 끊임없이 광합성을 합니다.

광합성은 어떤 현상일까요?

포도당을 만드는 화학반응입니다.

광합성의 원료는 물과 이산화탄소랍니다.

즉 물과 이산화탄소로 포도당을 만드는 것이 광합성이지요.

우리몸에서 에너지가 나오는 반응과 광합성 현상은 반대라는 것입니다.

우리몸이 에너지를 얻을때는 포도당을 분해하지만 , 태양에너지를 이용한 광합성현상이 일어날때는 포도당을 만들어 냅니다.

결국 포도당을 분해 할때는 에너지가 나오지만 합성 할때는 에너지가 필요한 거랍니다.

 

 

 

두번째.  에너지 언덕

 

 

자연상태에서 화학반응은 잘 일어나지 않는답니다.

예를 들면 종이가 불에 타는 것은 종이가 무엇과 반응을 하는것인가요?

산소와 반응 하는것이지요.

종이는 탄소 수소 산소로 구성되어 있습니다.

그리고 종이와 산소가 반응을 하면 물과 이산화탄소가 생겨나지요.

그리고 에너지가 나옵니다.

그러면 불이 붙게 되지요.

그런데 책상에 놓아둔 종이가 저절로 불에 붙는 경우는 없어요.

그렇다면 종이와 산소는 잘 반응하지 않을까요?

 

1. 화학반응이 일어나기 위해서는 에너지 언덕을 넘어야 한다.

종이와 산소가 반응하기 위해서는 에너지 언덕을 넘어야 한답니다.

무슨 이야기냐 하면 종이와 산소가 반응하기 위해서는 실내온도보다 높은온도가 필요 하다는 것입니다.

다음은 종이가 불에 타는 반응을 나타낸 것입니다.

종이+산소-----> 이산화탄소+물+에너지

이와같은 반응, 즉 불이 붙기 위해서는 처음에 열을 가해 줘야 합니다.

그리고 일단 불이 붙기 시작하면 불은 계속해서 종이를 태우게 됩니다.

불이나면 열이 나기 때문이지요.

이처럼 종이에 불이 붙기 위해서는 열을 가해 주어여 합니다.

그 이유는 종이가 산소와 반응하기 위해서는 에너지 언덕을 넘어야 하기 때문입니다.

 

2. 에너지 언덕이 없으면 아주 위험하다.

같이 상상해 봐요.

에너지 언덕이 없으면 어떤 일이 일어날지.

책상에 놓아둔 종이가 저절로 불붙어요.

주유소의 가솔린이 저절로 폭발해요.

산의 나무도 들에있는 풀도 불이 붙어버려요.

퍼 놓은 밥은 저절로 포도당으로 분해가 돼요.

정말로 온세상이 불안해요...

그러나 이런일은 일어나지 않아요.

모두 에너지 언덕이 있기 때문입니다.

그래서 우리의 생활은 안전 하답니다.

 

3. 우리 몸의 화학반응에도 에너지 언덕은 있다.

우리 몸에서 일어나는 분해반응이건 합성반응이건 간에 모두 에너지 언덕이 있지요.

위에서 에너지 언덕을 넘으려면 열이 필요하다고 했지요?

포도당과 같은 영양소를 분해 하기 위해서도 열이 필요합니다.

포도당은 우리 몸안의 세포들이 활동하는데 꼭 필요한 영양소지요.

즉 세포는 잘게 분해된 포도당을 먹고 산답니다.

그러면 우리 몸안에 있는 포도당을 분해 하기위해 열을 가하면 어떻게 될까요?

당연히 체온이 올라 가겠지요.

체온이 올라 간다는것은 우리에겐 아주 위험 하답니다.

우리의 정상체온은 36.5도인데 체온이 40도만 되어도 생명이 아주 위험할 수 있답니다.

그래서 우리 몸에서는 포도당을 분해 할때 열을 가하지 않는답니다.

대신 다른방법을 이용하지요.

그렇다면 우리 몸에서는 빠른 화학반응을 위해 어떤 방법을 사용할까요.

 

4. 에너지 언덕을 낮추면 화학반응이 쉽게 일어난다.

여러분 대관령고개를 아는지요?

지금은 대관령에 터널을 뚫어 강릉으로 가기가 훨씬 쉬워졌지요?

화학반응도 마찬가지랍니다.

에너지 언덕을 낮추면 화학반응이 잘 일어난답니다.

 

5. 우리 몸에는 에너지 언덕을 낮추는 장치가 있다.

다행히 우리 몸에는 에너지 언덕을 낮추는 장치가 있습니다.

그래서 우리 몸 안에서는 화학반응이 신속하게 일어나지요.

어떻게 낮추느냐고요?

바로 효소가 그 역할을 한답니다.

아래 그림을 보세요.

화학반응이 진행되는데 에너지 언덕이 있습니다.

그런데 효소가 있으면 에너지 언덕이 낮아집니다.

그래서 화학반응이 쉽게 진행될 수 있는 것입니다.

 

 

우리가 밥을 먹으면 소화가 되는것도 포도당이 세포에서 쉽게 분해되는 것도 효소가 에너지 언덕을 낮춰 주기 때문입니다.

그래서 체온 정도의 온도에서도 화학반응이 잘 일어나는 거지요,

꼭 기억해 두세요.

효소는 에너지 언덕을 낮춘다.

 

 

 

세번째.  효소의 발견

 

 

술 된장 간장등 우리가 먹는 많은 발효식품들은 대부분 효모나 곰팡이 세균등 미생물에 의해 만들어 집니다.

미생물들이 어떻게 이런 음식물을 만들어 낼 수 있을까요?

보리로부터 맥주가 만들어지고 콩으로부터 메주가 만들아지는 것은 모두 화학반응의 결과랍니다.

미생물이 가지고 있는 효소가 맥주나 된장을 만들어 내는 것입니다.

 

1. 펩신의 발견

1836년 독일의 생리학자 슈반은 고기를 녹이는 위액을 분리하여 "펩신"이라고 했답니다.

그리고 적은 양의 펩신으로 많은 양의 고기를 분해할 수 있다는 것을 알게 되었답니다.

고기가 녹는것은 고기의 성분인 단백질이 잘게 분해 되어서 입니다.

이것은 화학반응입니다.

이런 반응이 일어나려면 에너지 언덕을 넘어야 합니다.

그런데 펩신이라는 효소가 이 언덕을 낮춰 준 것입니다.

그래서 단백질이 쉽게 분해된 것이지요.

고기를 그냥 놓아두면 단백질로 분해되지 않아요.

우리의 위에서는 펩신이라는 효소가 나온답니다.,

그래서 고기를 신속하게 분해할 수 있는 것이지요.

여기서 효소의 중요한 성질 한가지를 알게 되었네요.

펩신은 고기를 분해하는 과정에서 없어지지 않는다는 것입니다.

그래서 적은 양의 펩신으로 많은 양의 고기를 분해할 수 있는 것이죠.

즉 효소는 화학반응 과정에서 없어지지 않는답니다.

효소는 화학반응 과정에서 없어지지 않는다.

 

2. 아밀라제의 발견

1833년 프랑스의 호학자 페앙과 페르소는 보리의 싹에있는 물질을 추출하여 실험을 하였지요.

보리의 싹을 맥아 또는 엿기름 이라고 합니다.

실험결과 엿기름에 있는 물질이 녹말을 분해하는 것을 발견 하였습니다.

또한 녹말을 분해하면 단맛이 난다는 것도 알게 되었답니다.

이 효소가 바로 아밀라제 입니다.

그리고 이 효소는 우리의 침 안에도 들어 있지요.

그럼 같이 생각해 봐요.

밥알 하나를 입에 넣고 천천히 씹어봐요.

침에있는 아밀라제를 생각해 봐요.

아밀라제가 에너지 언덕을 낮춰요.

녹말이 엿당으로 가는 길목에 있는 언덕을 넘어요.

그러면 녹말이 엿당으로 분해돼요.

녹말이 엿당으로, 엿당, 엿당......

녹말은 단맛이 없지만 엿당은 단맛이 난답니다.

그래서 밥알을 씹으면 단맛이 나요.

페앙과 페르소는 녹말에 아밀라제를 첨가했을때 녹말이 분해되고 거기에 또다시 녹말을 넣으면 계속 분해 된다는 것을 알게 되었습니다.

녹말이 분해 되는 과정에서 아밀라제가 없어지지 않았던 거지요.

그리고 그들은 아밀라제를 100도로 가열하면 녹말을 분해하는 기능을 잃어버린다는 사실을 발견 하였답니다.

 

3. 효소로 영어는 엔자임(Enzyme)이라고 한다.

1837년 스웨덴의 화학자 베르셀리우스는 아밀라제와 펩신의 발견을 통해 "촉매"라는 물질을 생각해 냈습니다.

다른물질의 화학반응을 촉진하지만 자신은 아무런 변화도 하지않는 물질을 촉매라고 합니다.

그리고 생물의 몸 안에는 수천가지의 촉매작용이 이뤄지고 있다고 예언하였답니다.

처음에는 살아 있는 효모만 발효를 할 수 있는 것으로 알았답니다.

하지만 효모를 갈아서 만든 즙액도 알코올 발효를 한다는 것을 발견하여 반드시 살아 있는 세포가 있어야만 발효와 같은 화학반응이 이루어지는 것은 아니라는 것을 알게 되었답니다.

효모의 몸 밖에서도 효소들이 작용할 수 있다는 것을 발견하게된 것이지요.

 

4. 효소는 단백질이다.

1896년 베케르헤링이라는 학자는 고기를 소화시키는 효소인 펩신이 단백질 이라는 것을 밝혀 냈습니다.

1926년에는 미국의 생화학자 섬너가 콩에서 우레아제라는 효소를 발견 하였고 이 효소 역시 단백질 이라는 것을 알아 냈답니다.

그렇습니다.

효소는 단백질 입니다.

우리 몸의 세포가 가지는 효소는 주성분이 단백질이지요.

여기서 주성분이라고 말하는 것은 단백질인 효소가 다른 물질의 도움을 받기도 하기 때문입니가.

효소의 주성분은 단백질이다.

우리 몸에서 일어나는 화학반응은 효소 없이는 거의 일어나지 않습니다.

뒤집어 말하면 효소가 화학반응을 일으킨다고 할 수 있습니다.

같이 생각해 봅시다.

우리몸의 진정한 일꾼은 효소입니다.,

효소가 일을하면 화학반응이 일어나고 그러면 우리 몸에서 어떤 변화가 일어나는 것입니다.

효소는 단백질로 이루어져 있지요.

그러므로 단백질은 우리의 일꾼을 만드는 재료인 셈입니다.

 

 

 

네번째.  슈퍼 파워 효소

 

 

사람보다 훨씬 능력이 탁월한 사람, 초인간인, 슈퍼맨이 생각나네요.

효소는 슈퍼 파워를 가지고 있답니다.

효소는 우리가 상상하는 것보다 더 큰 능력을 가지고 있지요.

 

1. 효소는 반응을 촉진하는 기능이 슈퍼하다.

효소가 하는 일이 무엇이라고 했지요?

화학반응이 신속하게 일어날 수 있게 해 주는 것이라고 했습니다.

효소는 보통 효소가 없는 경우에 비해 10의 7승배에서 10의 20승배 정도로 반응을 촉진 한답니다.

10의 20승배라는 것은 효소가 없다면 10의 20승배 시간이 걸릴 일을 1시간 만에 할 수 있다는 뜻입니다.

지난번 공부했던 과산화수소는 우리에게 해로움을 줄 수 있는 물질입니다.

그래서 우리 몸에서는 과산화수소를 분해합니다.

물론 효소가 분해하는 것이지요.

과산화수소를 분해하는 효소를 카탈라아제라고 부릅니다.

이 효소 한개가 1초에 분해할 수 있는 과산화수소 분자 수는 약 9만개에 달한다고 합니다.

상상이 되나요?

과연 슈퍼 파워라 할 수 있겠네요.

예를 하나 더 들어 볼께요.

우리 몸에서 발생되는 이산화탄소는 물과 반응하여 폐까지 운반됩니다.

이때도 효소가 작용하지요.

탈탄산 효소라고 하는 것이지요.

이 효소는 1초에 10만 분자 이상의 이산화탄소와 작용할 수 있다고 합니다.

민일 이 효소가 없다면 우리는 이산화탄소로 가득차 더 이상 살아갈 수가 없을 겁니다.

 

2. 효소는 중매쟁이

그런데 1초에 수만 번의 반응을 촉진 시키면서도 자신은 변하지 않는게 효소입니다.

즉 효소 한개의 분자가 수많은 화학반응을 촉진 시킬 수 있다는 것입니다.

그러고 보니 효소는 중매쟁이라는 생각이 드네요.

중매쟁이가 없는것 보다 있는것이 결혼을 성사시키기가 쉬우니까요.

중매쟁이가 있어 서로 선을 보고 결혼할 수가 있었습니다.

그렇다고 중매장이가 중매서다 말고 자신이 결혼하지는 않죠.

그러므로 한사람의 중매쟁이는 수많은 커플을 탄생시킬 수 있는 겁니다.

효소도 그렇답니다.

마치 중매쟁이 처럼 자신은 변하지 않고 화학반응만 촉진 시키는 것이랍니다.

그래서 효소는 많은 양이 있어야할 필요가 없답니다.

언제까지 사용할 수 있을까?

그래요.

효소도 수명이 있답니다.

짧은것은 몇시간이고 긴것은 며칠 또는 수십일의 수명을 갖기도 합니다.

그리고 우리 몸의 조건에 맞게 분해되지요.

즉 필요가 없으면 분해 된다는 것입니다.

그러면 효소는 누가 분해할까요?

역시 효소가 분해 한답니다.

효소뿐 아니라 우리 몸을 구성하는 물질은 항상 합성과 분해의 과정을 반복하며 교체되고 있습니다.

 

3. 효소가 작용하는 조건도 슈퍼하다.

반응속도를 빠르게 하는 효소가 일하는 데 필요한 조건은 체온과 1기압 정도 입니다.

공업적으로 암모니아를 만들려고하면 450도의 온도와  200기압이 필요하지만 미생물이 질소를 붙잡아 암모니아를 만들때는 그저 보통의 온도에 1기압이면 충분합니다.

이것은 효소가 화학반응을 촉진하는데 얼마나 슈퍼 능력을 발휘하는지 보여주는 예 입니다.

이미 말했듯이 우리 몸에서 일어나는 화학반응은 체온범위내, 1기압 아래에서 일어납니다.

그리고 우리 몸의 효소가 가장 좋아하는 온도는 우리의 체온 정도랍니다.

 

4. 효소는 물이 있어야 슈퍼 능력을 발휘한다.

우리 몸안의 효소는 어떻게 있을까요?

보통은 물에 떠 있습니다.

즉 물이 있어야 효소가 작용을 하는 것이지요.

마른 흙에 씨를 뿌리면 싹이 나지 않습니다.

그러나 비가오면 싹이 나게 되지요.

싹이 난다는것은 씨앗에서 새로운 물질을 만들어 낸다는 것을 의미합니다.

물질을 합성하는 반응에는 에너지가 필요하다고 했습니다.

실제로 싹이 나는 씨를 모아 놓으면 열이 많이 납니다.

효소의 활동에 물만 필요한건 아니지만 물이 없으면 효소는 활동하기가 어렵습니다.

자, 이제 "기질" 이라는 말을 할 때가 된것 같군요.

효소와 만나는 물질을 기질이라고 합니다.

침속에 있는 아밀라제가 녹말을 분해 한다고 할때 녹말이 기질이 되는 거랍니다.

카탈라제가 과산화수소를 분해할 때는 과산화수소가 기질이 되는 거구요

 

5. 효소는 기질을 어떻게 찾나?

효소가 기질을 찾는 방법은 아주 간단합니다.

답은 "우연히 만난다" 입니다.

물에 떠 있는 분자들은 열에너지 때문에 가만히 있질 않는답니다.

끊임없이 움직이죠.

맑은 물에 잉크를 떨어뜨리면 잉크는 점점 퍼져가서 나중에는 골고루 퍼져 물의 색깔을 바꿔 놓지요.

공기중에 연기가 퍼져나가는것, 방안에 꽃향기가 퍼져나가는 것도 모두 확산현상 때문입니다.

분자의 움직임은 매우 빨라 무작위로 충돌하게 되는 겁니다.

효소는 기질보다 크기가 작을것 같지만 사실은 효소가 기질보다 크답니다.

그래서 효소의 움직임은 기질보다 작습니다.

기질이 효소보다 더 방정맞게 움직인답니다.

그래서 기질이 효소에 와서 무작위로 부딪힌다고 볼 수 있습니다.

화학적인 계산에 따르면 효소와 기질은 초당 수십만번씩 부딪히는것이 가능하다고 합니다.

효소와 기질이 만나면 기질은 화학적인 변화를 일으킵니다.

효소가 슈퍼 파워를 갖는다는 것은 초당 만날 수 있는 횟수에 의해서 결정되는 것은 아닙니다.

기질을 만날때마다 순간적으로 기질을 변화 시키는 능력에 있다고 할 수 있습니다.

결국 효소의 슈퍼 파워는 분자들의 빠른 제멋대로의 충돌과 효소의 촉매반응의 능력이 합쳐져서 나타나는 것이랍니다.

 

 

 

다섯번째.  효소와 기질 사이

 

 

인생은 만남 이라는 말이 생각나네요.

정말 맞는 말이지요.

사람과 사람의 만남에 의해 인생이 결정 되거든요.

우리의 인생이 만남을 통해서 결정 되듯이 우리의 몸에서 일어나는 모든 생리적 현상도 효소와 기질의 만남에서 비롯 된답니다.

생명현상은 효소와 기질의 만남에서 비롯된다!

 

1. 효소와 기질은 서로 결합한다.

효소와 기질은 서로 만난다고 했지요.

그럼 어떻게 만날까요?

서로 아무데나 부딪히고 마는건가요?

아닙니다.

효소와 기질이 만나면 서로 잠깐 결합한답니다.

아래그림은 효소와 기질이 만나는 모습입니다.

A라는 기질이 효소를 만났다가 둘로 나뉘는 그림입니다.

 

 

 

아래 그림은 A,B 두 물질이 만나서 하나가 되는 그림입니다.

위의 두 그림에서 알 수 있는 것이 있지요.

우선 기질보다 효소가 훨씬 크지요.

다음으로 기질과 효소의 모습에 들어맞는 부분이 있다는 거죠.

이 부분을 활성부위라고 한답니다.

기억해 두세요.

효소와 기질이 만나는 부분을 활성 부위라고 한다.

 

2. 효소와 기질이 만나는 방법

기질과 효소가 만나는 부위가 열쇠와 자물쇠처럼 딱 들어맞아야 한다는 것입니다.

자신에게 맞지않는 효소와 아무리 결합하려고 해도 결합할 수 없는거죠.

그래서 아밀라제는 녹말하고만, 카탈라아제는 과산화수소하고만 반응할 수 있답니다.

 

3. 효소 도우미, 조효소

효소와 기질이 결합하는 데는 서로 만나는 부분의 모양이 중요합니다.

마치 열쇠와 자물쇠처럼 모양이 딱 맞아야 하는 것이죠.

그런데 어떤 효소는 기질과 모양이 딱 맞질 않아서 자신을 도와주는 도우미 효소가 있어야 한답니다.

이 도우미 효소를 "조효소"라고 합니다.

아래 그림 (가)의 경우는 조효소가 필요 없답니다.

원래 기질과 효소의 모양이 같으니까요.

 

 

그러나 아래 (나)의 그림처럼 기질과 효소의 결합 부분이 다를때는 도우미 효소를 결합하여 모양이 같게 만들어 주는 것입니다.

보통 효소는 이미 말했듯이 단백질로 구성됩니다.

하지만 도우미 효소는 단백질이 아닙니다.

도우미의 효소는 비타민이랍니다.

비타민이 하는 대부분의 일은 바로 도우미 효소 역할입니다.

비타민이 어떤 일을 하는지 이제 알겠죠?

도우미 효소 즉 조효소는 단 한가지 종류의 효소만 돕는게 아니랍니다.

하나의 조효소는 여러 종류의 효소를 도울 수 있답니다.

비타민은 많은 양이 필요하지 않습니다.

하지만 대부분의 비타민은 우리 몸에서 만들어지지 않기 때문에 부족하지 않게 섭취해야 합니다.

비타민은 주로 조효소로 이용된다.

 

4. 효소 방해하기

여러분은 신발속에 종이뭉치나 다른것이 들어있는 것을 모르고 신발을 신으려고 한 적이 있을겁니다.

이런경우에는 발이 잘 들어가지 않지요.

기질을 발이라고 하고 신발을 효소라고 할때 이와 비슷한 경우가 생기기도 합니다.

효소와 기질이 만나는 자리에 기질과 비슷한  놈이와서 미리 자리를 잡는 거예요.

그러면 기질이 효소와 결합할 수 없게 되지요.

이 가짜 기질은 진짜 기질과 효소를 놓고 경쟁하는 사이가 됩니다.

그러면 효소가 일을 하는데 방해가 되겠지요.

이같이 효소의 기능을 방해하도록 하는 경우가 있답니다.

설파제라는 약은 각종 세균에 의한 질병의 치료제로 이용되는데 세균의 효소와 결합하는 기질과 비슷하기때문에 세균의 효소와 결합하여 필요한 물질이 생기지 않도록 합니다.

설파제 때문에 세균은 살아가는데 꼭 필요한 물질을 얻지 못하여 죽게 되지요.

효소를 방해하는 또 다른 경우도 있습니다.

효소의 옆구리 쪽에와서 어떤물질이 달라 붙는 거예요.

그러면 효소의 모습이 조금 바뀌게 되지요.

이런 경우도 기질이 효소와 잘 결합할 수가 없게 된답니다.

 

 

 

 

여섯번째.  효소의 조절

 

 

슈퍼파워를 가진 효소가 제멋대로 활동을 하여 어느날 아침 온몸이 펄펄 끓으면?

아니 효소가 파업을 해서 온몸이 차가워 지면?

소화도 진행되지 않고 더 이상 키도 자라지 않는다면?

 

1. 슈퍼 파워 효소의 작용은 알맞게 조절된다.

우리 몸의 체온은 거의 일정하게 유지 되지요.

이것이 의미하는것은 무엇일까요?

우리 몸은 날씨가 추워지면 에너지를 많이내고 더워지면 에너지를 적게 냅니다.

우리 몸에서 영양소가 분해될 때 에너지가 나옵니다.

영양소가 분해되는 것은 화학반응입니다.

몸 안에서의 화학반응은 효소에 의해 일어납니다.

결국 체온이 일정 하다는 것은 효소가 알맞게 활동 한다는 것을 의미합니다.

효소의 작용이 알맞게 조절되니 우리 몸에 필요한 만큼만 에너지를 보내는 것입니다.

눈에 보이지 않는 조그만 대장균 안에도 2000여 가지의 효소가 있어요.

대장균이 살아가는데 그렇게 많은 효소가 필요하다니! 하물며 사람이야 더 말할 것도 없겠죠.

사람의 세포에는 수천가지의 효소가 일을 한답니다.

일꾼의 종류가 수천 가지인 셈이죠.

수천가지의 일꾼들이 제멋대로 일을 한다면 어떻게 될까요?

세포가 엉망이 될것 입니다.

하지만 세포의 일꾼들은 알맞게 조절 된답니다.

그러기에 우리가 살아 있을 수 있는 것이죠.

그렇다면 우리 몸은 효소를 어떻게 조절 할까요? 

 

2. 필요한 일꾼을 만든다.

여러분이 집을 짓는다고 생각해 보세요.

땅을 파서 기초를 다지고, 벽돌을 쌓고, 벽을 바르고, 벽지를 바르고, 배수구를 만들고, 지붕을 얹고.....

그런데 일의 종류에 따라 기술자가 다릅니다.

집을 짓다보니 벽을 바르는 일이 가장 급하게 되었다고 해 봐요.

그러면 어떻게 해야 할까요.

벽 바르는 일꾼을 많이 불러오면 되겠지요.

벽을 빨리 발라야 다음 일을 진행할 수 있을 테니까요.

세포도 마찬가지 랍니다.

세포의 어떤 부분에 할 일이 많아지면 그 일을 하는 효소를 많이 만드는 것입니다.

그러면 일이 신속하게 마무리 되겠지요.

예를 하나 들어 볼께요.

대장균은 포도당을 분해하여 에너지를 얻습니다.

그런데 대장균에게 포도당을 주지 않고 젖당을 주면 우선 젖당을 분해 하지요.

젖당을 분해해야 포도당을 얻을 수 있거든요.

같이 생각해 봅시다.

도대체 대장균은 젖당이 온것을 어떻게 알고 효소를 만들까?

대장균 머리좋네?

좋은 질문입니다.

젖당은 대장균의 DNA에 영향을 주어 젖당을 분해하는 효소가 만들어지게 합니다.

DNA에 무엇이 있죠?

유전자!

그렇습니다.

유전자가 효소의 합성에 관계하고 있는 것입니다.

 

3. 일꾼이 더 이상 일을 못하게 한다.

일꾼이 일을 지나치게 많이 못하도록 하는 방법도 있답니다.

지나친것은 부족한 것만 못하다.

세포의 일꾼이 지나치게 일을 많이 하면 차라리 부족한 것만 못할 수도 있답니다.

필요없는 물질이 잔뜩 생겨나면 세포에 부담이 될테니까요.

쌓여있는 물질이 세포의 일을 방해 하기도 할 테니까요.

그래서 세포는 효소가 일을 못하게 방해하는 방법을 갖고 있답니다.

세포가 다음과같니 A라는 물질을 B로 바꾸고, B를 C로 바꿔서 꼭 필요한 물질 D를 얻는다고 해 봅시다.

그리고 A물질을B물질로 바꾸는 효소를 (가)라고 하고 B물질을 C물질로 바꾸는 효소를 (나), C물질을 D물질로 바꾸는 효소를 (다)라고 해 봐요.

효소들이 일을 하다보니 D가 많이 생겼어요.

그러면 A를 B로 바꿀 필요가 없게 되지요.

A를 B로 바꾸는 효소(가)가 더 이상 일을 할 필요가 없게 된 거예요.

마찬가지로 효소(나)와 (다)도 더 이상 일을 할 필요가 없구요.

여기서 질문 하나를 할께요.

D가 충분할때 (가), (나). (다) 중 어떤효소가 일을 못하도록 하는 것이 좋을까요?

만일 (나)가 일을 못하도록 하면 B가 많이 생겨 나겠지요?

그러면 (가)는 하지 않아도 될 일을 하는 셈입니다.

그러므로 (가)가 일을 하지 못하도록 말리는 것이 가장 좋을 겁니다.

그러면 (나)와 (다)는 할 일이 없어지고 저절로 D는 더 이상 생기지 않게 되는 겁니다.

 

4. 호르몬에 의해 조절한다.

우리 몸을 조절하는 센터는 바로 뇌랍니다.

뇌의 지시에 따라 각 세포들이 일을 한다고 볼 수 있답니다.

그런데 뇌는 어떻게 세포들에게 지시를 하나요?

그것은 바로 호르몬에 의해서 입니다.

호르몬이 세포에 연락을 하면 세포는 그 연락에 따라 일을 하게 되는것이지요.

 

호르몬이 세포에게와서 문을 두드리면 세포는 그 호르몬이 어떤 종류인지를 알아본답니다.

호르몬의 종류에 따라 세포는 일을 달리 하니까요.

그러니까 A라는 호르몬이 왔으면 a라는 일을 , B라는 호르몬이 왔으면 b라는 일을 하는 식이지요.

그럼 일을 어떻게 하나요?

주로 잠자는 효소를 깨우는 경우가 많습니다.

다시 만들기에는 시간이 없으니까요.

미리 만들어 놓되 효소에다 자물쇠를 채워 놓는다든가, 아니면 부속 하나를 덜 끼워 놓았다가 연락이 오면 다른 효소가 얼른 부속하나를 끼워 놓든가 하지요.

하나의 효소가 다른 효소의 잠을 깨우고 또 잠이 깬 효소가 다니면서 다른 효소의 잠을 깨우고 이렇게 해서 순식간에 세포는 여러가지 일을 하는 것입니가.

여기서 여러분은 효소와 호르몬이 하는일을 구분하게 되었습니다.

호르몬은 세포에게 일을 하라고 알려주는 "연락병"이고 효소는 호르몬의 연락에 따라 일을 하는 세포의 "일꾼"이네요.

자, 기억해 두세요.

호르몬은 연락병이고 효소는 일꾼이다.

 

 

 

일곱번째.   효소가 일을 잘할 조건

 

 

효소는 우리 몸의 일꾼이라 했습니다.

그런데 그 일꾼들도 성질이 있답니다.

단순히 특징이라고 생각하면 되겠네요.

효소가 일을 잘할 수 있는 조건은 효소의 특징과 관련이 있답니다.

 

1. 우리의 일꾼(효소)은 열을 싫어한다.

여러분은 단백질이 연약하다는 것을 알고 있나요?

머리카락을 불 가까이 대 보세요.

쉽게 구부러져 모양이 변한답니다.

머리카락은 거의 단백질로 이루어져 있기 때문이랍니다.

단백질이 열에 의해 변형 된다는 것은 모양이 변하는 것이지요.

이것을 좀 더 유식한 말로 "입체구조가 변한다" 라고 말한답니다.

열에 의해 하얗게 변한 달걀 흰자가 식으면 다시 투명하게 되던가요?

이니죠.

단백질은 열에 의해 변형되면 원래의 모습으로 돌아가지 않는답니다.

효소와 기질은 열쇠와 자물쇠의 관계에 있다고 했었죠?

만일 자물쇠가 찌그러져 봐요.

열쇠가 맞지 않겠죠?

 

 

효소가 열을 받으면 어떻게 될까요?

기질과 결합할 수 없게 될것입니다.

효소가 일을 잘하기 위해 필요한 조건은 바로 적당한 체온이랍니다.

효소의 변형은 보통 40도 이상부터 시작 됩니다.

하지만 생물이 가지는 모든효소가 40도 정도에서 모두 변형 되는것은 아닌랍니다.

70도 이상의 온천수가 솟아 나오는 곳에서 사는 것도 있으니까요.

 

2. 우리의 일꾼은 추워도 일을 못한다.

온도가 낮아도 효소는 일을 잘하지 못합니다.

그러나 효소의 모양이 바뀌어서 그런 것은 아니지요.

같이 생각해 봅시다.

온도가 낮으면 분자운동이 어떻게 되지요?

느려진답니다.

그렇다면 온도가 낮을때 기질과 효소가 잘 만날 수 있을까요?

아닙니다.

온도가 낮으면 기질의 운동이 둔해진답니다.

그래서 기질이 효소와 만나는 횟수가 감소합니다.

결국 효소는 일을 잘하지 못하게 되지요.

여러분 냉장고에 음식을 넣어놓죠?

왜 그런가요?

온도가 낮으면 세균의 효소는 잘 작용하지 못합니다.

그래서 음식이 상하는것을 방지할 수 있죠.

하지만 냉장고 안에서도 느리기는 하지만 세균의 효소는 활동을 한답니다.

 

3. 우리의 일꾼은 지조가 있다.

지조란 무엇인가요?

일편단심.

한번 맘 먹으면 바뀌지 않는것을 말 합니다.

효소에게 지조가 있다는것은 효소가 한가지의 기질 하고만 반응한다는것 이지요.

자기의 활성부위와 모양이 들어맞는 기질하고만 반응을 하니까요.

열쇠와 자물쇠 처럼 말입니다.

이런 효소의 성질을 생물학에서는 "기질의 특성" 이라고 한답니다.

아밀라제는 녹말하고만 반응하듯이 말입니다.

그렇다면 기질은 한가지 효소하고만 반응을 할까요?

그렇지는 않습니다.

 

 

하나의 기질에 어떤종류의 효소가 반응하느냐에 따라 다른 물질로 될 수 있는것 입니다.

결국 기질은 지조가 없는 셈이네요.

그래서 하나의 기질을 놓고 여러 효소가 경쟁을 하는 경우가 생기게 되는 것입니다.

이런 경쟁을 적절하게 조절 하는것도 세포에게는 아주 중요한 일이랍니다.

 

4. 기질이 많을수록 일꾼은 신이 난다.

언젠가 아주 더운 여름날 풀장에 갔었습니다.

그런데 사람이 너무 많아 사람반 물반 이었어요.

그러다 보니 수영하다 다른 사람과 부딪히기 일쑤였고 그래서 다툼이 자주 일어났지요.

사람들을 분자라고 생각해 보세요.

그리고 사람이 서로 부딪히는 것을 분자간에 부딪히는 거라고 생각하고요.

그러면 효소 주위에 기질이 많아야 화학반은이 잘 일어난다는 것을 쉽게 이해할 수 있을 거예요.

기질과 효소가 서로 만나는 것이 중요하니까요.

넓은 풀장에 단 두 사람만 있다고 해 봐요.

서로 부딪힐 일은 별로 없을 테지요.

마찬가지랍니다.

효소와 기질이 멀리 있다면 서로 만날 기회기 없겠지요.

그렇다면 효소는 기질의 농도가 높을수록 일을 잘힐 수 있을까요?

그렇진 않답니다.

한계가 있지요.

기질과 효소가 결합해야 화학반응이 일어난다고 하면 모든 효소가 기질과 결합한 상태를 생각해 볼 수 있겠지요.

즉, 포화상태라고나 할까요.

이런 예를 들어보면 어떨까요?

가을에 밤을 주우러 갔다고 생각해 봐요.

밤을 주워 담으면 자기것이 된다고 해요.

단 밤을 하나씩만 집을 수가 있다고 규칙을 정합니다.

밤이 드문드문 있으면 밤을 줍기다 어렵겠지요.

그러나 밤이 촘촘히 떨어져 있을수록 줍는 속도는 빨라 질겁니다.

하지만 아무리 밤이 촘촘히 있다해도 줍는 속도에는 한계가 있어요.

밤을 집어서 바구니에 넣는 데 시간이 걸리니까요.

효소와 기질의 관계도 마찬가지예요.

기질이 아무리 효소  주변에 많다고 해도 기질이 효소와 결합했다 떨어지는데 걸리는 시간이 있으니까요.

 

5. 일꾼은 중성을 좋아한다.

남성과 여성의 중간을 말하는 게 아니고 산성과 염기성의 중간을 말하는 것입니다.

여러분, 신맛이 나는게 산성인가요?

아니면 염기성인가요?

바로 산성 이지요.

염산, 초산, 황산 등이 다 산성 물질이랍니다.

이런 물질을 물에 타면 물이 산성화 되지요.

염기성 물질로는 수산화나트륨이 잘 알려져 있습니다.

대부분 효소는 산성이나 염기성을 싫어한답니다.

중성을 좋아하지요.

그러므로 물고기가 사는 물이나 미생물이 많이사는 토양이 산성화 되는것은 생물이 살아가기에 좋지 않답니다.

나무나 풀도 마찬가지구요.

하지만 효소의 종류에따라 산성이나 염기성에서 활동을 잘하는것도 있답니다.

우리의 위 속에서 작용하는 펩신이라는 효소는 아주 강한 산성에서 일을 잘한답니다.

위에서 위산(염산)이 나오기 때문에 펩신은 산성에서 일을 잘하도록 되어 있지요.

김치를 놓아두면 신맛이 나죠?

이렇게 신맛이나는 김치에는 미생물이 잘 번식할 수 없답니다.

그래서 오래된 김치도 마음놓고 먹을 수 있는것 입니다.

김치에는 김치를 숙성시키는 유산균만 살 수 있답니다.

그럼 김치 안에 있는 유산균은 산성에서도 잘 견디겠죠? 

 

 

 

여덟번째.   먹을거리와 효소

 

 

우리의 생활과 효소는 많은 관련이 있답니다.

특히 먹을거리와 효소는 오랜 옛날부터 밀접한 관계를 이어 왔지요.

뭐니뭐니해도 먹는게 제일 이니까요.

 

1. 빵

부드러운 빵은 어떻게 만들까요?

아밀라제는 녹말을 분해하는 효소랍니다.

아밀라제를 적당히 넣으면 녹말이 조금 분해되지요.

그러면 반죽이 부드러워지고 잘 늘어나게 된답니다.

그리고 빵에 넣는 효모도 이용하기에 편리해 진답니다.

녹말이 분해 되면서 효모가 이용하기 쉬운 당이 생겨나기 때문입니다.

여러분, 밀가루 반죽에 효모를 넣으면 반죽이 부풀어 오르는 원리를 알고 있나요?

효모가 당을 분해하는 과정에서 이산화탄소가 생겨나기 때문이랍니다.

그때 생긴 이산화탄소는 밀가루 반죽 안에 갖히게 되죠.

그러면 기포가 생겨 반죽이 부풀어 오릅니다.

 

2. 치즈

발효음식은 대개 냄새가 좋지 않지요.

김치도 먹기에는 좋으나 냄새는 별로 좋지 않습니다.

특히 서양 사람들은 김치 냄새를 못견뎌 하지요.

반면 한국인들은 서양사람들이 즐겨먹는 치즈 냄새를 별로 좋아하지 않는답니다.

치즈도 역시 발효식품이죠.

치즈는 우유를 발효시킨 식품입니다.

우유에 유산균을 집어넣어 발효시킨 것입니다.

발효시킨 우유를 굳게 하는것은  레닌이라는 효소랍니다.

치즈의 종류도 한국의 다양한 김치 종류 마냥 다양합니다.

치즈의 종류는 치즈를 만든뒤 숙성하는 과정에서 작용하는 곰팡이나 미생물의 종류에 따라 결정되는 경우가 많습니다.

 

3. 식혜

식혜는 효소를 이용하여 만든 음료수랍니다.

식물의 효소를 이용하지요.

보리의 싹을 조금 틔워 말린것을 엿기름이라고 합니다.

엿기름 안에는 아밀라제라는 효소가 들어 있답니다.

사람의 침에 들어있는 아밀라제와 같은 종류지요.

아밀라제는 녹말을 엿당으로 분해하는 효소라는 것을 기억하지요?

엿기름에 왜 아밀라제가 들어 있을까요?

같이 생각해 봅시다.

보리가 싹이 나려면 물질을 합성해야 해요.

물질을 합성하려면 에너지가 필요합니다.

에너지를 얻으려면 어떻게 해야 한다고요?

영양소를 분해해야 하지요.

보리의 주 영양소는 무 엇인가요?

녹말 이랍니다.

이제 엿기름에 아밀라제가 많이 들어 잇는 이유를 알겠지요?

싹을 틔우는 데 녹말을 이용하기 위해서랍니다.

 

4. 된장, 간장

발효식품이란 미생물이 영양소를 미리 분해해 놓은 식품이라고할 수 있습니다.

미생물이 영양소를 분해하여 놓으면 특유의 맛이 생겨나며 소화가 쉽게된다고 합니다.

된장이나 간장은 콩을 원료로 합니다.

보리나 쌀은 녹말이 주성분이지만 콩은 단백질이 주성분입니다.

그럼 된장이나 간장은 어떻게 만드나요?

쉽게말하면 곰팡이나 세균이 가지는 단백질 분해효소가 콩의 단백질을 분해하도록 하는 것입니다.

된장이나 간장은  이미 단백질을 분해하여 놓았기때문에 사람이 먹으면 소화의 부담이 적어져 속이 편안합니다.

또한 단백질을 분해하면 아미노산이 생겨나는데 여러가지 아미노산은 특유의 맛을 내기때문에 맛이 좋아지는 조미료의 효과를 내기도 합니다.

 

5. 오징어

마른 오징어가 맛있는 이유는 무엇인가요?

오징어를 말리는 동안 효소가 오징어의 단백질을 분해하기 때문입니다.

마른오징어를 보면 겉 부분에 흰 가루가 보이죠?

그것은 단백질이 분해되어 생긴 아미노산 입니다.

효소가 단백질을 분해하여 놓았기 때문에 오징어 살이 연해져 먹기에 좋을뿐만 아니라 맛도 아주 좋습니다.

 

6. 고기를 연하게 함

쇠고기는 도살 직후보다 2~3일 찬 곳에 두어 저장한 것이 더 맛있다고 합니다.

단백질 분해 효소가 작용 하도록 시간을 주는것 이지요.

이런 과정을 숙성이라고 합니다.

고기를 요리할 때 단백질 분해 효소가 들어있는 과즙을 넣는것도 한가지 방법입니다.

이렇게하면 고기가 연해지고 맛도 좋아지지요.

고기를 이루는 단백질에도 약간 질긴 종류가 있는데 그런 종류의 고기에 효소를 넣어 단백질을 분해 시켜주면 먹기에 훨씬 좋아지고 맛도 좋아 진답니다.

 

 

 

마지막 아홉번째.   효소와 건강

 

 

우리의 일상생활에서 건강과 관련지어 이야기할 수 있는 몇 가지 효소에 대하여 생각해 보겠습니다.

 

1. 우유와 효소

우유를 먹었을때 배가 더부룩하고 배에 까스가 차는 느낌이 들어 괴로워하는 친구도 있을겁니다.

다 이유가 있는 겁니다.

우유의 젖당 때문이죠.

젖당을 분해하는 효소가 없으면 설사가 나거나 가스가 생기게 됩니다.

가스가 생기는 것은 소화가 되지 않은 젖당을 대장에서 세균이 분해하기 때문입니다.

젖당을 분해하는 효소가 없는것은 특이한 병이 아닙니다.

지구상의 많은 사람들에게 젖당 분해 효소가 없습니다.

이러한 증상을 "유당 불내증" 이라고 하지요.

여러분들이 좋아하는 요구르트나 치즈는 젖당의 함량이 낮습니다.

그 이유는 발효 과정에서 젖당이 분해되기 때문입니다.

그래서 우유보다는 요구르트를 먹었을때 속이 편안한 느낌을 갖는것 입니다.

유당 불내증이 심한 경우에는 우유를 젖당 분해하는 효소인 "락타제"와 같이 먹거나 아예 젖당의 함량을 낮춘 우유를 먹으면 됩니다.

 

2. 술과 효소

사람에 따라 술을 조금만 마셔도 많이 취하는 사람이 있는가 하면 많이 마셔도 별로 취하지 않는 사람이 있습니다.

어째서 이런일이 생길까요?

술에 포함된 알코올은 대부분 간에서 분해됩니다.

1차적으로 분해되어 "아세트알데히드"라는 물질이 생기지요.

이때 알코올을 분해하는 것이 바로 효소입니다.

이 효소는 "알코올 탈수소효소"라는 이름으로 불린답니다.

아세트알데히드는 다시 아세트일데히드 탈수소효소에 의해 아세트산으로 됩니다.

아세트알데히드 술을 마셨을때 나타나는 증상 중에는 알코올에의해 작용하는 것도 많으나 아세트알데히드의 작용도 많답니다.

얼굴이나 몸이 빨갛게 되거나 구토, 두통 등의 현상은 아세트알데히드의 작용 때문이랍니다.

가끔 맥주 한잔만 마셔도 정신을 못차리는 사람들이 있는데, 바로 그런 사람들은 알코올에 관련된 효소가 없거나 부족하기 때문이랍니다.

 

3. 담배와 효소

폐기종이라는 병이 있어요.

폐의 조직을 파괴하는 병이지요.

담배를 피우면 이 병에 걸릴 수 있답니다.

왜냐하면 담배를 피우면 백혈구가 폐로 모이게 된답니다.

담배연기가 우리 몸의 면역 기능을 자극하기 때문이지요.

다시말해 우리의 뇌에서는 폐에 적이 들어왔다고 판단하는 거지요.

그래서 적을 무찌르기위해 가지고 있는 효소를 방출하는데 이 효소가 폐조직을 파괴 한다는 겁니다.

 

4. 의약품과 효소

효소는 약을 만드는 데도 이용됩니다.

우선 소화제부터 이야기해 보죠.

소화제는 소화효소로 만들어 집니다.

소화제는 아밀라제나 단백질 분해효소, 지방 분해효소 등과 섬유질을 분해하는 효소를 이용하여 만든답니다.

또 다른 예는 염증에 바르는 약입니다.

소염제는 주로 단백질을 분해하는 효소를 이용하여 만듭니다.

상처의 고름이나 딱지 등이 거의 단백질이거든요.

지혈에 이용되는 약도 효소가 들어간 경우가 많습니다.

이런 약에는 혈액이 잘 응고 되도록 하는 효소가 들어 있습니다.

혈액이 응고하는것은 출혈된 혈액에 "피브린"이라는 실 같은 물질이 생겨나기 때문인데 지혈제는 이런 실 같은 물질이 생기도록 하는 효소를 이용한 것입니다.

의약품 이라고 하기엔 좀 그렇지만 화장품에도 효소를 이용한답니다.

얼굴에 붙어있는 이물질을 분해해 주는 효소를 이용한 것이지요.

뿐만 아니라 효소를 첨가한 목욕용품도 있답니다.

이러한 효소용품을 이용하면 우리 몸의 더러운 물질을 깨끗하게 제거할 수 있습니다. 

 

출처 : 몸에좋은 산야초

글쓴이 : 만사 원글보기

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