[특별자문단 칼럼]효소는 무엇인가?-노봉수 교수

효소는 사람의 신체내외에도 동물이나 식물, 미생물에서 생명체를 움직이는데 원천이 되는 것으로 어떤 생명체로부터든지 얻을 수 있는 것이고 생명력이 있기 때문에 일정 시간이 지나면 그 활성을 잃어버리고 만다. 우리 몸의 효소의 경우 2주정도의 생명력을 가지고 있으며 한쪽에서는 끊임없이 만들어지고 또 한편에서는 효소가 죽어가는 일들이 반복되어지고 있다.

효소의 근본이 되는 물질은 단백질로 어떤 효소들은 오직 단백질로만 효소를 형성하는 경우가 있으며 또 다른 경우로 단백질이외에 다른 물질들과 함께 결합하여 효소로서의 역할을 하기도 한다. 이런 역할을 하는 다른 물질을 일명 보조효소라고 부른다. 일반적으로 칼슘, 아연, 철 등의 무기질이나 여러 종류의 비타민이 일부 변형되기도 하여 단백질부분과 결합하여 효소로서의 역할을 수행하는 것들도 있다.

효소가 단백질로 되어 있기 때문에 외부로부터 열을 받게 되면 단백질 구조가 변성이 되어 효소로서의 역할을 제대로 하지 못하고 만다. 그렇게 때문에 효소를 다루는 사람들은 지나친 열에 노출이 되지 않도록 주의를 한다. 뿐만 아니라 효소가 단백질로 구성되어 있고 단백질가수분해효소와 함께 섞여 있으면 다른 효소들을 분해시켜버리게 되기도 하는데 이렇게 되면 효소로서의 활성을 잃어버리게 된다. 이런 점 때문에 효소를 다루는 사람들은 4℃와 같이 낮은 온도 조건에서 효소를 다루게 된다.

효소가 하는 역할은 매우 다양하다. 효소마다 각기 하는 일들이 다양한데 소화효소로 알려진 탄수화물분해효소나 단백질분해효소, 지방분해효소 등은 우리가 섭취한 음식물을 가수분해 과정을 통하여 소화시키는 역할을 한다. 이런 소화 효소외에도 숨을 쉬는데, 뼈를 만드는데, 활동에 필요한 에너지를 만드는데 등 수천가지의 효소들이 생명체를 위하여 작용을 한다.

효소는 모두가 자기가 반응하는 기질이 따로 있어 자기가 좋아하는 기질하고만 반응을 하기 때문에 이를 기질 특이성이라고 말한다. 이것은 마치 아파트에 사는 사람들이 각각 집집마다 각기 다른 열쇠를 가지고 있어 자기 집 열쇠로만 자기 집을 열수 있지 다른 사람의 열쇠로는 자기 집을 열 수 없는 것과도 마찬가지이다.

예를 들어 단백질분해효소는 단백질만을 가수분해하고 지방이나 탄수화물과는 전혀 반응을 하지 않는다. 단백질분해효소 중에서도 특정한 물질만을 선택적으로 반응하는 것에 따라 다양한 이름의 효소로 또 다시 나눠진다.

많은 효소들이 물질을 잘게 자르는 역할을 하기도 하나 일부는 떨어져 있는 효소를 합쳐 하나로 꿰매 주는 역할을 하는 효소들도 있다. 이들 효소들이 작용을 하면 매우 어렵고 힘든 과정을 거쳐야만 일어날 수 있는 반응도 순식간에 쉽게 반응이 이루어지기 때문에 이를 촉매역할을 수행한다고 말한다. 촉매역할은 인체내에서 뿐만 아니라 산업적으로도 매우 유용하여 많은 분야에서 활용되기도 한다.

효소는 각자 자기가 좋아하는 pH가 있어 특정한 pH 환경에서만 반응을 하기도 한다. 예를 들어 위에서 고기와 같은 단백질을 분해시키는 펩신이라는 효소는 강한 산성조건인 pH 2 정도에서 활발하게 작용을 한다. 그런가하면 알칼리 부근에서 활성을 보이는 것들도 있다.또 많은 효소들은 대부분 36.5℃부근에서 주로 반응을 하나 어떤 효소는 4℃와 같이 매우 낮은 온도나 80℃처럼 매우 높은 온도에서 잘 반응하는 것들이 있다. 이런 특성을 효소가 가지고 있는 것이다.

우리가 실생활에서 효소를 이용하는 예로는 김장김치나 된장 혹은 간장, 식초나 막걸리, 요구르트나 치즈를 제조하는 과정을 발효라고 하는데 바로 미생물이 만들어 내놓는 효소들이 지속적으로 반응을 하여 만들어 내놓은 발효과정이다.

세계적으로 장수를 누리는 사람들의 특징 중 하나는 이들이 발효식품을 즐기고 있다는 사실이다. 이들은 미생물이 작용하여 만들어 놓은 발효식품을 즐겨 먹는데 과연 이속에 무엇이 인간의 생명을 연장하는 것인가?

두 가지 측면에서 생각해 볼 수가 있다. 하나는 미생물이 만들어 놓은 효소가 존재한다는 것이고 또 다른 하나는 평소에는 우리가 이용하지 못하였던 영양소 성분들이 효소에 의해 분해됨으로써 이용할 수 있게 만들어진 유용한 생리활성물질들과 영양소 성분들이 많아졌다는 점이다.

이들 유용한 성분 중에는 단백질과 함께 효소를 형성하는 데에 도움을 주는 보조효소를 이루는 성분들도 많이 생성되기도 한다. 중요한 것은 이 두 가지 모두 인간의 생명을 연장하는데 도움을 줄 수 있다는 점이다.

노봉수 서울여대 식품공학과 교수