화학 반응을 도와주는 존재, 효소

[객원 에디터 3기/문시연 기자] 살아있는 생물 안에서는 세포 호흡, 광합성 등 다양한 화학 반응이 일어난다.  화학 반응을 통해 생물은 성장에 필요한 에너지 등을 얻으며 살아간다. 이러한 화학 반응에 필수적으로 관여해야 하는 존재가 있다. 바로 효소다. 효소는 화학 반응에 필요한 최소한의 에너지를 낮추어서 화학 반응이 쉽게 일어나게 하는 존재다. 

효소의 구조는 크게 2가지로 나눌 수 있다. 효소에서 단백질로 이루어진 부분이 주효소이고 효소의 작용을 도와주는 단백질이 아닌 부분이 보조인자이다. 그리고 주효소와 보조인자가 결합하면 효소가 완전한 기능을 할 수 있게 되는데 이것이 바로 전효소이다. 

효소의 종류는 6가지로 나눌 수 있는데, 첫 번째는 가수 분해 효소로, 가수 분해 과정이란 물을 이용해서 기질을 분해하는 것이다. 이러한 가수 분해 효소의 대표적인 예시로는 아밀레이스, 말테이스, 수크레이스 등이 있다. 두 번째는 산화 환원 효소로, 산화는 전자를 빼앗기는 현상이고, 환원은 전자를 얻는 현상이다. 산화 환원 효소는 물질의 산화와 환원을 도와주는 효소다. 세 번째는 제거 부가 효소로, 물질의 단일 결합을 제거해서 이중 결합을 형성한다. 네 번째는 전이효소로, 기질의 작용기를 다른 분자로 옮기는 효소다. 대표적인 예시로는 아미노기 전이 효소가 있다. 다섯 번째는 연결 효소로, 2개의 분자를 서로 연결해준다. 여섯 번째 효소는 이성 질화 효소로, 기질의 원자 배열을 바꾸어 다른 물질로 만드는 효소다. 이성 질화의 정의는 원자식은 같지만 배열을 다른 것이다.

효소는 화학 반응에서 활성화 에너지를 낮추어 화학 반응이 쉽게 일어나게 한다. 그러나 효소가 화학 반응에 관여해도 반응에서 생성되거나 방출되는 열인 반응열의 양에는 변화가 없다. 활성화 에너지를 효소가 낮추면 반응에 참여하는 분자가 늘어나서 반응이 일어나기 쉬워진다. 즉, 반응 속도가 빨라진다.

효소는 앞서 말한 것처럼 다양한 구성물질과 종류가 있다. 그러나 모든 효소의 공통점은 바로 화학 반응이 일어나기 쉽게 도와준다는 것이다. 만약 몸에 효소가 없다면 몸에서 일어나야 하는 화학 반응의 속도가 너무 느려 제대로 기능을 할 수 없을 것이다. 이처럼 효소는 생물의 몸 안에서 필수적인 역할을 한다.

효소는 다양한 곳에서 이용되고 있다. 대표적인 예시는 돼지고기를 먹을 때 새우젓과 함께 먹는 것이다. 돼지고기의 단백질 성분이 인체 내에서 소화가 되면 단백질을 이루고 있는 기본 요소인 아미노산으로 바뀌는데 이때 단백질 분해 효소가 필요하다. 이 단백지 효소의 이름은 프로테이아제로, 새우젓이 발효되는 동안 만들어진다. 효소는 환경 문제를 해결할 수 있는 해결책으로도 제시되고 있다. 예를 들어 영국 포츠머스 대학교의 과학자들은 서로 다른 두 종류의 플라스틱 분해 효소 메타제와 페타제를 결합해서 플라스틱을 일반 플라스틱 분해 효소보다 6배 더 빨리 분해할 수 있는 효소를 만들었다. 이 효소를 통해 산업화로 인해 나오는 플라스틱 쓰레기를 더 빨리 분해해서 환경오염이 되지 않게 할 때 도움이 될 것으로 과학자들은 전망하고 있다.

효소는 화학 반응을 촉진하는 역할을 하는데 이것은 생물이 살아가는데도 필수적이지만 플라스틱 분해 등 다양한 분야에서도 필요하다. 이러한 효소의 역할 때문에 효소는 다양한 분야에서 다채롭게 이용되고 있다.