[이덕환의 과학세상] <334> 효소

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생체단백질 분해촉진… 소화과정서 본래기능 상실

입력: 2011-10-19 20:08
[2011년 10월 20일자 16면 기사]

 

효소를 먹으면 아토피나 건선과 같은 피부병, 간암, 통풍(痛風), 뇌졸중, 결핵을 치료할 수 있다는 광고가 등장했다. 비만을 해결해주는 `효소 다이어트'도 있다고 한다. `생약'이나 `항산화'라는 수식어까지 더해지면 효소는 기적의 만병통치약으로 변해버린다. 역시 많은 사람들이 생소하게 느끼는 과학 용어를 이용해서 남의 주머니를 노리는 얄팍한 상술이다.

효소(酵素)는 생체에서 일어나는 복잡한 화학반응을 정교하게 통제해주는 촉매로 작용하는 단백질을 말한다. 지구상의 모든 생물이 그런 효소를 이용해 생명 을 이어간다. 단백질은 20종의 `아미노산'이 길게 연결된 복잡한 생체 고분자다. 수천개의 아미노산이 연결된 경우도 있다. 부모에게 물려받은 DNA의 유전 정보에 의해 결정되는 아미노산의 서열이 특히 중요하다. 아미노산의 서열이 바뀌면 효소의 기능은 완전히 사라져 버린다.

같은 종(種)의 생물은 대체로 같은 효소를 이용한다. 그렇다고 모든 개체가 완전히 똑같은 효소를 가지고 있는 것은 아니다. 선천적으로 젖당 분해효소가 없어서 우유를 마시지 못하는 사람도 있고, 알코올 분해효소가 없는 사람도 있다. 우리가 흔히 `체질'이라고 부르는 개인적 특성도 그런 차이에서 비롯된다. 반대로 전혀 다른 종이지만 동일한 효소를 사용하는 경우도 있다. 모든 생명이 같은 조상에서 서로 다른 길을 따라 진화했다는 증거다.

효소의 가장 중요한 특징은 높은 선택성이다. 일반적으로 실험실이나 화학 공장 에서의 화학반응에서는 다양한 부산물(副産物)이 만들어진다. 선택성이 떨어지기 때문이다. 실제로 화학적 합성에서는 그런 부산물을 분리해서 폐기하기 위해 많은 노력과 비용이 필요하다.

생체에서는 그런 부산물이 용납될 수 없다. 생리적으로 쓸모없는 부산물을 분해시켜 외부로 내보내기도 쉽지 않고, 그런 부산물이 중요한 생리작용을 방해하거나 강한 독성을 나타낼 수도 있기 때문이다. 생리적으로 필요하지 않거나 독성을 나타내는 부산물은 처음부터 만들어지지 않도록 해야만 한다. 높은 선택성을 가진 효소가 바로 그런 역할을 해준다.

효소의 높은 선택성은 단백질 분자의 독특한 3차원 구조에서 비롯된다. 단백질은 특별한 화학적 구조를 가진 기질(基質)만 받아들이는 `수용체' 역할을 한다. 효소 수용체와 기질 분자 사이의 기하학적 관계는 흔히 자물쇠와 열쇠에 비유한다. 효소와 기하학적으로 일치하는 구조를 가진 기질 분자만 반응에 성공 해서 생리적으로 필요한 화학반응이 진행된다.

자물쇠도 너무 오래 쓰면 닳아서 못쓰게 된다. 효소의 경우도 마찬가지다. 생체 단백질은 어느 정도 효소 작용을 거치고 나면 구조적으로 불안정해져서 효소의 기능을 잃어버리게 된다. 더욱이 단백질의 기능은 온도나 수소이온 지수(pH)를 비롯한 체내의 화학적 환경에 극도로 민감하다. 그래서 체온이 2도만 변해도 효소의 작용에 심각한 문제가 생긴다.

모든 생물에게 단백질은 생리적으로 필요할 때 만들어서 쓰고 폐기하는 소모품이다. 음식 을 통해 흡수한 아미노산을 유전 정보에 따라 결합시켜 효소를 만드는 일은 쉽지 않지만 어쩔 수가 없다. 생리적으로 필요한 단백질이 매우 다양하고 선택적이기 때문이다.

다른 생물이 만든 단백질은 소화 과정을 거치면서 아미노산으로 분해되어 재활용된다. 침에 포함된 펩신이나 트립신 같은 소화 효소나 위액이 단백질의 분해를 화학적으로 촉진시킨다. 식품 으로 흡수한 단백질에서 본래의 생리적 기능을 기대할 수 없다는 뜻이다.

낯선 과학 용어를 이용해서 소비자의 속여서 부당한 이익을 챙기려는 검은 술수에 속지 말아야 한다. 세상에 만병통치약은 있을 수 없다는 평범한 진리를 잊지 말아야 한다. 지나치게 달콤한 유혹을 경계하는 자세 도 필요하다. 정부도 엉터리 광고를 적극적으로 규제해야 한다.

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