NEXT


NEXT




 
작성일 : 14-02-11 21:10
효소, 심층 이해하기
 글쓴이 : 설경도
작성일 : 14-02-11 21:10 조회 : 2,493  
   http://www.seumi.com/bbs/board.php?bo_table=nb6&wr_id=271 [710]
   http://www.seumi.com/bbs/board.php?bo_table=nb5&wr_id=259 [679]
효소(enyme)
사람 몸뚱이는 약 100조개의 세포 집단이다. 인체가 건물이라면 세포는 벽돌이다. 세포는 직경 0.02 mm 정도. 눈에 보이지 않지만 엄연한 생명체다. 100개를 쌓아 올리면 2~3 mm 높이를 이룬다. 생김새, 색깔, 기능이 같은 놈들끼리 똘똘 뭉쳐 뇌, 간, 폐, 허파, 위, 피부, 뼈... 등 200여 개의 부족 사회를 구성한다. 각 부족은 철저한 분업 체계지만 서로 상부상조하며 생의 이치를 실현한다. 위험에도 공동 대처하며 이기(利己)는 곧 공멸이라는 사실을 잘 알고 있다. 200여 부족이 존재하는 이유는 부족 연합체인 인체의 건강 유지다. 분업과 협업을 통해 공동체의 행복을 추구한다. 따라서 각 부족 간에 정보와 메시지를 교환하는 2 가지 통신 시스템이 매우 중요하다.
 
호르몬이라는 우편 집배원과 자율신경이라는 유선 통신 체계를 이용하여 정보를 공유하다. 호르몬은 전신에 깔려있는 혈관 도로망을 돌아다니며 직접 쪽지를 전달하는 우편 집배원이며 자율신경은 직접 통화가 가능한 통신 네트워크다. 세포가 건강해야 인체가 건강하다. 세포가 건강을 유지하며 살아가는 방식은 세포막 내외에서 일어나는 무수한 화학 반응이다. 100조개의 세포는 죽는 날 까지 초당 수백만 종류의 화학 반응을 간단없이 일으킨다. 지금 이 순간에도 생명의 불꽃을 튀기며 폭발하는 장엄한 생체 쇼가 벌어지고 있다.

섭취한 음식을 잘게 잘라 포도당, 아미노산, 지방산으로 다듬는 일도 화학 반응이요 이들을 위장관 벽에서 빨아들이는 일도 화학 반응이다. 흡수한 영양소로 인체에 필요한 물질을 조립하는 일도 화학 반응이고 사물을 보고, 만지며 생각하는 것도 모두 화학 반응이다. 인체는 실로 정교하고 거대한 화학 공장이다.
효소는 화학 반응을 주도하는 인체의 일꾼이다. 효소가 없으면 생존에 필요한 에너지와 영양물질을 만들어낼 수 없다. 화학 반응이 일어나지 않기 때문이다. 건축 자재가 완벽하게 구비되어도 일꾼을 모으지 못하면 건물을 축조할 수 없다.

음식을 화학적인 칼로 잘라 흡수 형태로 만들어주는 일꾼을 소화 효소(digestive enzyme)라 하고 소화 효소를 제외한 일꾼을 대사 효소(metabolic enzyme)라고 한다. 22 종류의 소화 효소는 씹어 삼킨 음식을 분해하여 신체의 피와 살을 조성하는 기초 공정에 동원되는 일꾼이다. 모든 일꾼은 전문 기능공이다. 토목공, 배관공, 목공, 페인트공, 전기공, 도배공 등 제각기 고유 영역이 있다. 현재까지 3000여 분야의 전문 기능공이 확인되고 있다.
 
인체 생 화학 반응은 필연적으로 유해 노폐물을 만들어 낸다. 프리라디칼(free radical)이 대표적인 유해 산물이다. 프리라디칼은 암을 포함한 수많은 질병의 원흉으로 악명이 높다.  한 개의 세포를 하루에 10만 번 공격하는 프리 라디칼은 날 마다 1000~2000개의 암세포를 발생시킨다. 프리라디칼의 공격으로부터 인체 세포를 보호하는 일도 효소가 주도하는 생화학 반응이다. 발육이나 성장도, 체중 증감도, 운동이나 공부 하는 것도, 심지어는 물건의 변신이나 섹스도 효소가 진두지휘하는 화학 반응이다. 신체에서 일어나는 15만 종류 이상의 생화학 반응은 모두 효소라는 일꾼이 주관하는 것이다.

차량의 연료 탱크에 가득 찬 가솔린도 스파크 플러그(spark plug)가 불꽃을 튀겨 주지 않으면 무용지물이다. 엔진이 작동되지 않기 때문이다. 효소는 스파크 플러그 같은 것이다. 밥상 위의 쌀밥은 하루가 지나도 변하지 않는다. 자연 상태에서 일어나는 화학 반응 속도가 매우 더디기 때문이다. 그러나 위장 내로 들어간 쌀밥은 몇 시간 내에 말끔히 소화된다. 소화 효소가 화학 반응 속도를 촉매 하기 때문이다. 만일 신체 내 화학 반응 속도가 자연 상태의 화학 반응 속도와 동일하다면 생명을 부지할 수 없다.
 
효소는 화학 반응 속도를 107(천만) ~ 1020(천경)배 증가시킨다. 효소라는 일꾼이 1020(1천경)시간 걸릴 일을 1시간으로 단축시키는 것이다. 카탈라제(catalase)라는 효소 1개는 초당 4천만 분자의 과산화 수소를 분해하고 탈 탄산 효소는 초당 100만 분자의 이산화 탄소를 제거한다. 상상을 초월한 엄청난 속도가 아닐 수 없다. 효소가 없는 신체는 연료 탱크 안의 가솔린처럼 단백질, 비타민, 미네랄, 물 등 생명이 없는 화학 물질 더미에 불과한 것이다.

효소 주성분은 단백질이다. 단백질 성분만으로 임무를 수행하는 일꾼을 단순 효소, 비 단백질 성분인 비타민, 미네랄이 존재해야만 일할 수 있는 일꾼을 복합 효소라고 부른다. 비타민과 미네랄이 중요한 것은 바로 이 때문이다.
 
효소라는 일꾼의 작업 능률은 작업 환경이 좌우한다. 대부분의 일꾼은 작업 환경 온도가 섭씨 35~40도, 산도(pH) 6~8 일 때 가장 열심히 일한다. 하지만 예외가 있다. 단백질을 잘라내는 펩신(pepsin)이라는 일꾼은 강 산성인 pH 2 에서, 트립신(trypsin)은 pH 8에서 자신의 역량을 최대로 발휘한다. 그러나 섭씨 40도가 넘으면 대부분의 일꾼은 죽고 만다.

효소는 음식을 소화시키고 독소를 분해한다. 혈액을 청소해주고 면역기능을 강화하며 근육을 수축시키고 단백질을 근육에 축적시킨다. 폐에서 이산화탄소를 제거하고 췌장 및 기타 중요 기관의 과부하를 줄여준다. 효소가 부족하면 에너지 생산량이 감소하여 까닭 없이 피로하고 무기력해지며 갖가지 질병을 일으킨다.
 
나이를 먹으면 누구나 효소 생산량이 줄어들고 위산 분비가 감소한다. 특히 위산은 단백질을 잘라내는 일꾼에게 필수적인 존재다. 위산 분비 기능이 저하되면 단백질을 분해할 수 없다. 장내 세균이 소화되지 않은 단백질을 부패시켜 독성 물질을 생성하고 이 독성 물질이 장점막을 파손하고 간과 임파 계에 과중한 부담을 줌으로써 여러 가지 질병을 야기하는 것이다. 위산이 저하되거나 소화 효소가 부족하면 배가 더부룩해지고 소화 불량. 신트림, 두통, 변비, 전신 무력감, 만성 피로 등 수많은 증상에 시달린다. 이때 신트림 완화 목적으로 제산제를 복용하는 것은 패착이다. 증상은 일시적으로 개선되지만 질병을 더욱 악화시킬 수 있기 때문이다.

효소 결핍 증상은 음식 효소(food enzyme)와 효소 제품으로 해결한다. 조리하지 않은 싱싱한 식물에는 여러 가지 유익한 식물 효소(plant enzyme)가 듬뿍 들어있다. 파인애플과 파파야가 머금고 있는 브러머라인(bromelain)과 파파인(papain)은 유명한 단백질 분해 효소다. 또한 리파제, 프로테아제, 아밀라제, 락타제, 슈크라제, 말타제 등 “~아제” 돌림의 소화 효소를 한데 묶어 만든 효소 제품도 시판되고 있다. 질병의 80%는 완전하게 소화되지 않은 음식과 그것의 부산물에 의해 발병된다.

영양학 분야에서 소화 기능은 최우선에 위치한다. 위장 관에서 모든 양분이 소화, 흡수되기 때문이다.
효소는 열과 산도(酸度)에 취약하다. 따라서 음식의 조리 방식에 따라 생체에서 이용할 수 있는 영양소의 종류와 양이 결정된다. 열과 산으로 조리 또는 가공한 음식은 원래 함유한 효소를 상실한다. 생식(生食)의 건강 효과를 강조하는 것은 이 때문이다.

전신 효소 요법(systemic enzyme therapy)은 채식이나 보충제(supplement)를 통해 소화 효소를 공급하는 방식이다. 소화, 흡수 기능을 증대시키면 영양소의 신체 이용률이 증진되고 영양소의 신체 이용률이 개선되면 대사 기능이 원활해진다. 즉 소화 효소로 대사 기능에 필요한 각종 영양소의 생물학적 이용도를 을 증대시켜 질병을 예방하고 치료하는 방법이 전신 효소 요법이다.
 
야채나 과일을 자연 발효시키면 야채나 과일이 함유하고 있는 효소 이외에도 여러 가지 유익한 효소와 영양소를 추가 제조해 낸다. 실제로 비 병원성 장내 세균은 대사 과정에서 세라펩타제(serrapeptase)라는 단백질 분해 효소를 만들어 낸다

만다(万田) 효소는 50여종의 과일, 야채를 적어도 1000일 이상 자연 발효시켜 만든 효소 제품이며 여러 종류의 식물 효소와 세균에 의해 생성된 유익한 효소 게다가 효소 작용에 필수적인 각종 비타민과 미네랄이 함께 농축되어 있어서 치료제 수준에 버금가는 강력한 식물성 효소(Potent, medical grade, plant-based enzymes) 제품이다. 만다 효소를 유산균 제제(probiotics)와 함께 복용하면 효소의 작용을 더욱 증강시킨다.
 
인체 고유의 항상성으로 생화학 반응의 오류를 자체 교정시킬 수 없는 대사 장애가 바로 질병이다. 이때 효소 제품이 질병 예방 및 치료 효과를 발휘한다. 전신 효소 요법은 한방의 총알로 여러 사냥감을 제압하는 산탄 요법(shot gun therapy)이요 만병을 통치하는 패너시어(panacea)로 알려져 있다. 산화 질소 생성 효소(NOS ; nitric oxide synthase)라는 일꾼은 물건 기동 물질, 산화 질소를 만들어 내고 산화 질소는 cGMP라는 발기 물질을 생성한다.  PDE 5라는 효소는 cGMP를 파손하는 일꾼이다. PDE 5라는 일꾼을 구금시켜 cGMP 농도를 집적시키는 약물이 세우미 5 형제다.
 
효소, 심층 이해하기

효소(enzymes)
 보조 인자(cofactor), 보조 효소(coenzyme), 보결기(prosthetic group)
활성화되기 위해서 다른 비단백질 분자를 요구하는 효소가 있고 다른 추가 성분을 일체 요구하지 않는 효소가 있다. 이 추가 성분 분자 물질이 보조 인자 및 보조 효소다.
보조 인자(Cofactors)가 일반적인 용어로 사용된다.
유기물 분자나 무기물 원자(아연, 철, 구리 등 금속 이온) 즉 비 단백질 물질이 보조 인자가 되며 이들 물질은 효소와 느슨하게 또는 타이트하게 결합한다.
이 가운데 특히 유기물 분자의 보조인자를 보조 효소(Coenzymes)라고 한다. NADH는 효소와 느슨하게 결합하고 헴(heme)은 효소와 타이트한 공유 결합 형태를 취한다. 이들 보조 인자는 화학 반응 똘안 활성 부위에서 방출되지 않는다. 주로 비타민 유도체가 보조 효소가 된다.
보결기(Prosthetic Group) 타이트한 공유 결합 형태를 취하는 보조 인자 또는 보조 효소(조효소)를 지칭한다. 그 예가 헴이다. 헴은 공유 결합에 의해 효소와 타이트하게 결합한다.
보조 효소 및 보결기는 무기물 부위도 함유할 수 있다. 따라서 실제로는 보조 효소와 보조 인자를 엄격하게 구분하여 사용하지 않는다.
보결기는 효소와 매우 강력하게 결합하기 때문에 보결기를 아포 효소와 분리시키기 위해서는 강산이 필요하다. 수용성 비타민 종류가 다수의 보결기와 보조효소를 이룬다. 따라서 비타민 결핍 증상은 해당 효소 기능 저하 증상이다.

carbonic anhydrase II의 활성 부위
핑크색깔로 표시된 3개의 히스티딘 잔기, 적색과 백색으로 표시된 한 개의 수산기가 아연 이온(자주색)과 조화를 이루고 있다.
 
보조인자(cofactors)
Carbonic anhydrase의 Ribbon diagram
활성 부위에 아연 보조 인자가 보인다.
 
무기물 보조 인자(금속 이온) : Zn2+, Cu2+, Mn2+, K+, & Na+
유기물 보조 인자(보조 효소): 비타민 B 군
- Thiamine (B1)
- Riboflavin (B2)
- Nicotinamide (B3)
보결기(prosthetic group): 아포 효소에 공유 결합한 보조인자
대부분의 보조 인자는 효소와 느슨한 결합 형태를 취한다.
 
보조 효소(coenzyme)
한 종류의 효소에서 다른 효소로 화학기를 운반하는 작은 유기물 분자이다. 비타민과 뉴클리오타이드가 흔히 보조 효소가 된다.
 
      -  B1->Thiamine Pyrophosphate – 탈 카복실화
      -  B2->Flavin mononucleotide (FMN), FAD – 수소를 운반한다
      -  B3 ->NAD, NADP
      -  엽산 – THF acid – 아미노산 대사
      -  B5 – Coenzyme A 성분으로 아실기를 운반한다
Coenzyme Q는 비타민과 무관하며 효소간 전자를 이동시킨다.
 
보조 효소 NADH의 3 차원 모델
 
효소의 구조
 - 단백질로 된 3차원 구조이며 접혀있고 62 ~ 2,500개의 아미노산 사슬이다.
효소 활성은 이와 같은 3 차원 구조에 의해 결정된다. 효소를 가열하면 3차원 구조가 파괴되어 효소가 변성된다. 효소의 분자량은 12,000 ~ 수백만 정도이며 대부분의 효소 크기는 기질보다 훨씬 크다.  

활성 부위: 기질이 결합하는 부위이며 하나 이상의 폴리펩타이드 사슬이 꼬여 접혀있다. 대개 3~4 아미노산으로 구성된다. Allosteric site는 효소 활성을 조절한다.
 
주요 효소 3 종류
 (1) 식품(식이) 효소
가공하지 않은 자연 식품에 존재한다. 음식물을 선 소화시켜 소화 효소 부담을 덜어준다
(2) 소화 효소
췌장에서 생성되어 위장과 소장으로 분비된다. 식품 효소와 함께 음식을 소화시킨다. 선 소화 식품을 완전히 소화시킨다.
(3) 대사 효소
간에서 제조한다. 세포 내 거의 모든 화학 반응(세포 호흡, 해독, 에너지 생산, 건강한 조직의 산도 균형)을 조절한다.
 
전신 효소(systemic enzyme)
신체의 사역마(使役馬)다. 면역 반응, 소화, 호르몬 균형을 개시 또는 정지시킨다. 소화효소와 달리 위장을 통과하여 혈액으로 진입한다.
 
효소의 명명 법
기질의 이름 또는 효소 활성을 나타내는 용어에 접미어 “-ase” 첨가한다
Urease는 요소 가수 분해를 촉진시키고 maltae는 말토즈(맥아당)에 작용하며 DNA polymerase는 DNA 합성을 촉매한다. 그러나 pepsin, trypsin은 예외다.
 
효소가 활성화 에너지(에너지 언덕)를 낮추는 방법
기질(효소와 반응하는 물질)이 효소의 활성 부위에 결합하면 활성화 에너지가 낮아지며 효소-기질 복합체를 생성한다. 기질이 화학적으로 다른 신생물질로 변화한다.
효소는 이와 같은 반응으로 변화하지 않는다. 효소는 다시 다른 기질과 결합을 준비한다.
 
효소 작용
1)Lock & Key 설
효소는 기질 특이성(Substrate Specificity)이 있다. 효소와 기질 형태가 완벽하게 맞지 않으면 효소와 기질이 결합할 수 없다. 한 종류의 효소는 한 종류의 기질 이외에는 결합하지 않는다. 이것이 열쇠와 자물쇠 가설(lock & key theory; Michaelis & Mentun)이다.
 
2) Induced-fit 설
비활성 형태의 효소 분자가 활성화되기 위해서는 기질과 더 특이적 조정을 위해서 약간의 구조 변화가 선행되어야 한다는 설이다.
 
INDUCED FIT
효소, 기질 간 정밀한 맞춤을 위해 효소 및 기질의 형태가 약간 변화되어야 한다. 2 종류의 Original molecule 간의 정밀한 Fit를 이루면 기질을 분해하여 새로운 물질을 생성하여 효소에서 신생 물질을 방출시킨다. 효소는 다시 다른 기질과 결합할 수 있다.
 
효소 반응 속도에 영향을 미치는 인자
1) pH
2)온도
3)기질 농도(효소 포화도)
4)단백질 변성(보조 인자, 보조 효소, 보결기)
5)효소 억제
 
가) pH
- 대부분의 효소는 pH에 매우 민감하여 특유의 활성 pH 영역을 가진다. 효소는 모두 나름대로 최적 pH가 있다는 말이다.
- pH 변화는 수소 결합 및 이온 결합 등 약하게 결합된 부위를 파괴시켜 효소의 3 차원 구조를 변화시킴으로써 효소 활성을 정지시킨다.
- 대부분의 효소는 pH 6 ~ 8에서 기능한다. 그러나 위장의 펩신은 pH 2에서 트립신은pH 8에서 최상의 기능을 발휘한다.
- 소화관은 부위에 따라 산도에 차이가 있다. 따라서 산도에 따라 효소 기능을 촉진시키거나 억제한다. 산성, 알칼리성, 중성 효소가 존재하기 때문이다.
 
주요 효소 최적 pH 영역:
Pepsin(1.5) Sucrase(6.2) Catalase(7.3) Trypsin(8.0)Arginase(9.0) Alk.Phosphatase(9.2)

나)온도
모든 효소는 최적 온도 범위(35~40도)에서 기능한다(EMPERATURE
한계 온도를 초과하면 효소 단백질이 변성되어 3 차원 구조의 변화를 초래, 급격하게 반응속도가 저하된다.  40 C가 넘어가면 효소의 급속 변성에 의해 세포사(細胞死)를 야기한다.
 
 다) 기질 농도
효소 반응에 대한 포화 커브: 기질 농도(S)와 반응 속도(v)의 상관 관계
 
기질 농도가 증가하면 기질-효소 결합이 증가하여 반응 속도가 증가된다. 그러나 기질- 효소간 포화 (효소 포화 = 모든 활성 부위가 기질로 채워진 상태) 상태가 되면 더 이상 반응속도가 증가되지 않는다. 이때 효소를 추가하면 반응 속도는 더욱 증가한다.
  
라) 조절 효소(regulation enzyme)
마) 되먹임 억제(feedback inhibition)

일련의 화학 반응(대사 경로)
한 종류의 반응으로 생성된 산물이 다음 반응의 기질로 작용한다. 이때 서로 다른 효소가 각 단계를 촉매한다.
되먹임 억제(Feedback inhibition)는 최종 산물이 최초 반응을 매개하는 효소를 억제하여 세포 자원 낭비를 억제하기 위한 기전이다.
 
조절 효소(Regulating enzymes)

1) 알로스테릭 효소(allosteric enzymes)

효소 기능 억제 화학 물질(Regulating molecule) 작용 기전(2)
   1) Allosteric site에 결합
   2) 경쟁적 억제(Competitive inhibition)
 
Allosteric Site는 조절 분자 물질(Regulating molecule)이 부착하는 효소 부위이다. 조절 분자 물질은 대사과정의 최종 산물이기도 하며 (allosteric regulator) 효소의 활성 부위를 직접 차단하지 않는다. 이를 비경쟁적 억제(Noncompetitive inhibition)라고 한다.
Allosteric regulators는 효소 종류에 특이성이 있다. Allosteric regulator가 효소에 부착하면 효소의 활성 부위 형태가 변화하여 활성 부위에 기질 결합이 불가능 해진다.
 
2) 경쟁적 억제(competitive inhibition)

기질은 아니지만 효소의 활성 부위와 결합할 수 있는 비기질 분자가 미리 붙어 진짜 기질이 결합할 수 있는 공간이 없다.
 
효소 보충제
효소 보충제는 건강을 지키는 첫 번 째 단계이다.
식품(식물) 효소와 췌장(동물) 효소를 복용하면 소화 및 흡수 능력이 개선된다.
효소 보충제 + 프로 바이오틱 + whole food에 의한 건강식을 병행하는 것이 최상 조합이다.
1920년대 효소 학의 대가 Edward Howel은 대량의 식물 효소를 섭취하면 신체 고유 효소 낭비를 방지하고 효율적인 대사 활동을 촉진한다는 연구 결과를 발표했다.

 
효소(enzyme)와 위장관 기능
 
 효소의 생물학적 기능은
1) 음식 소화
2) 독성 물질 파괴
3) 혈액 정화
4) 면역 기능 강화
5) 단백질을 근육에 축조
6) 근육 수축
7) 폐에서 이산화 탄소 제거
8) 췌장 및 기타 주요 장기에 대한 부담(스트레스) 감소
 
효소 결핍은 에너지 결핍을 초래하고 여러 질병을 야기한다. 또한 노화 증상 및 노화를 촉진한다. 효소가 결핍되면 소화되지 않은 음식이 장관 내 체류하여 대사 폐기물 및 부패한 변 물질이 축적되어 간, 임파계 부담이 과중된다.
 
효소 결핍 증상
-         소화 및 흡수 불량
-         에너지 감소
-         소화 불량
-         두통
-         변비
-         전신 불쾌감(general malaise)
-         트림
-         피로
-         이스트 및 유해 세균 증식
-         고창(배가 더부룩함)  
 
영양에서 가장 핵심적 장기는 위 장관이다. ‘You are what you eat’는 부분적인 정답이다. 완전한 정답은 ‘you are what you digest’이다. 소화기능이 제대로 기능하지 않으면 우리는 신체 건강을 담보할 수 없다. 효소는 건강한 소화 기관 및 건강한 신체에 필수적인 존재다. 음식을 영양소로 변형시키는 마술의 현장이기 때문이다.
 
음식물 소화 기능이 없거나 불완전 소화는 신체 건강에 위험을 초래한다. 요리된 음식이 소화되지 않고 소장으로 내려가면 부패되어 독성 물질을 생성, 혈액으로 진입시킨다. 이것이 모든 질병의 근원이 된다. 질병의 80%는 소화 되지 않은 음식에서 기원한다.

게시글을 twitter로 보내기 게시글을 facebook으로 보내기 게시글을 Me2Day로 보내기 게시글을 요즘으로 보내기

설경도 14-02-11 21:24
 
 
   
 

서울 서초구 잠원동 76-5 금정빌딩 301호. TEL:070-8876-6988. MAIL:intertrot@gmail.com
Copyright ⓒ vegedoctor. All rights reserved