소화 효소 이름의 어원에 대하여...

 우리가 과학을 어려워하는 이유중 하나가 생소한 외래어로된 과학용어가 아닐까 생각합니다. 대부분 라틴어와 그리스어에서 어원을 가져왔기 때문일 것이다. 또한 한글로 표현된 용어들도 외래어 명칭을 한자어로 번역한 다음에 한글로 바꾸다보니, 뜻을 짐작하기 어려운 용어들이 많은 것 같습니다. 뜻도 모르는 이상한 용어들을 달달 외우려고하니 어려울 수 밖에...

   소화(消化) 단원에 나오는 소화 효소 이름을 어원으로 풀어서 용어에 대한 뜻을 알아보려고 합니다.
이야기가 옆길로 새더라도, 다시 큰 길로 찾아오는 방향 감각을 잃지마시고 읽어 보십시길 바랍니다.

첫째. 탄수화물의 소화

탄수화물(炭水化物): 탄소와 물로 이루어져 있기때문에 탄수화물이라고 합니다. 정확히는 탄소를 제외한 수소(H)와 산소(O)의 비율이 2:1로 결합되어 있는 화합물.

1. 아밀레이스(amylase)

 아밀레이스는 탄수화물인 녹말을 이당류인 엿당(=맥아당, maltose)으로 분해하는 소화 효소이다.

전분, 녹말을 뜻하는 그리스어 amylon > 라틴어 amylum에서 amyl과 효소이름 뒤에 붙는 -ase 합성어이다. 그러니까 녹말을 분해하는 효소라는 의미입니다.

녹말은 아밀로오스(amylose)와 아밀로펙틴(amylopectin)의 혼합물이다.

녹말은 아밀(amyl), 그래서 녹말 분해 효소는 아밀레이스....

곡식이 싹이 틀때 싹에 아밀레이스 효소가 생성됩니다. 녹말형태로 저장되어 있는 양분을  생장에 필요한 에너지를 얻을 수 있는 엿당으로 분해하기 위해 아밀레이스가 생성되는 것이겠죠. 이렇게 싹이 난 보리(barley)를 말려 가루로 낸 것이 엿기름(질금), 또는 맥아(麥芽, malt)입니다.

2. 말테이스(maltase)

 말테이스는 엿당(맥아당, maltose)을 두 개의 포도당(glucose)으로 분해하는 소화 효소입니다.

malt는 엿기름(질금) 또는 맥아라고 하는데,  싹 튼 보리를 말린 것입니다. 우리나라에서는 예로부터 식혜와 엿, 고추장을 만드는데 사용하고, 서양에서는 맥주와 위스키의 중요한 원료입니다.

 평소에 관심이 많은 술에 관한 이야긴데, Max, OB 골든 라거 등이 100% 몰트 맥주라고 광고하는데, 밀을 사용하지 않고 100% 맥아만을 사용한 맥주라는 말입니다. 

 말테이스가 분해한 포도당을 효모가 알코올 발효를 통해 알코올이 만들어집니다.

몰트 위스키도 옥수수, 밀등을 사용하지 않고 맥아만을 사용한 위스키라는 이야기...

100% 맥아만을 사용한 싱글 몰트 위스키는 맛과 향이 뛰어나서 높은 가격으로 판매됩니다. 우리가 알고 있는 대부분의 위스키 상표인 '조니 워커', '시바스 리갈', '발렌타인', 'J & B' 등등은 몰트 위스키와 옥수수나 감자로 만든 그레인 위스키를 섞은 블랜디드 위스키입니다.

 위스키(whisky)라는 단어는 고대 켈트어인 갤(Gael)어로 우식 베하(uisge beatha) uisge = water, beatha = life  < 어스퀴보(usquebaugh) < 위스퀴보(whiskybae) < 위스키(whisky)로 되었다. 즉 위스키라는 단어는 "생명의 물"이란 뜻입니다. 아마 약(?)으로 사용되었기 때문에 이런 이름이 된것 같습니다. 프랑스에서는 포도주를 증류한 브랜디를 가리켜 오드비(eau-de-vie:생명의 물)라고 합니다.


맥아는 몰트(malt), 그래서 엿당 분해 효소는 말테이스(maltase)...

3. 수크레이스(sucrase)

 수크레이스는 설탕(=자당, sucrose, saccharose)을 포도당(glucose)과 과당(fructose)으로 분해하는 효소입니다.

 설탕은 사탕수수에서 얻는데, 사탕수수의 원산지는 남아시아와 동남아시아입니다. 설탕에 관한 가장 오래된 기록으로는 기원전 4세기에 알렉산더대왕의 인도 원정에서 지휘관이 올린 보고서에 "인도에서는 벌(Honey Bee)의 도움을 받지않고도 꿀을 만들어 내는 갈대가 있다고 한다"고 기록되어 있다고 합니다. 이 갈대는 사탕수수이겠지요. 인도에서 처음으로 사탕수수를 재배했다고 하니 당연히 사탕수수라는 말도 그 사람들이 사용했던 산스크리트어겠지요.

 설탕를 뜻하는 산스크리트어(범어) sarkara 또는 sarkarah > 페르시아어 sakar > 아랍어 sukkar > 중세영어 sucre > 현대영어 sugar로 변해왔습니다.

그래서 설탕을 의미하는 sucre와 효소의 접미사 -ase의 합성어인 수크레이스(sucrase)가 됩니다.
 
 연식이  좀 되신분들은 옥수수와 감자를 찔때 넣던, 사카린(saccharin)이라는 단맛을 내는 인공 감미료 이름을 떠 올리실건데... 네! 맞습니다. 설탕이랑 관계있습니다. 왜? 사카린(saccharin)인지 짐작이 되시죠? 작명 센스가 ㅋㅋ

 과거 동물실험에서 발암성 문제로 사용금지 되었다가 잘못된 실험결과라는게 밝혀지고, 인체에는 해가 없다는 결론이 나서 점차 합법적으로 사용되고 있다고 하지요. 우리나라는 아직 규제 대상이라고 하던데...

4. 락테이스(lactase)

 락테이스는 젖당(lactose)을 갈락토스(galactose)와 포도당(glucose)으로 분해하는 소화 효소입니다. 

 갈락토스(γάλακτος)라는 말도 고대 그리스어로 젖을 의미하고요. 그리스어로 우유를 Γάλα(Gala)라고 한답니다.

김연아와 손연재가 하는 갈라쇼(Gala show)도 우유와 관계 있을꺼 같은데, 백과사전에는 'gala라는 이탈리아 전통축제 복장에 어원을 두고 있다'라고 쓰여져 있습니다.

 여러분들이 잘 아시는 삼성전자의 스마트폰 상표명이 갤럭시(Galaxy)인데, 뭔가, 관계가 있는것 같지요? 은하(수)라는 단어인데 그리스 신화에 나오는 헤라클레스가 빨던 헤라의 젖이라고 합니다. 젖과 같이 흰색이라서 은하수 영어로는 Milky way. 참고로 Galaxy는 우리 은하 또는 은하수, galaxy는 다른 은하. 

 라틴어로 lac이 우유라는 단어인데, 양상추(lettuce)도 꺽으면 흰 즙이 나와 이런 이름이 붙였다고하며, 임금님의 보양식 타락죽(駝酪粥)의 락(酪)자도 우유라는 뜻이라고 합니다. 아마 라틴어 lac의 음을 차용한 것이라 짐작됩니다. 낙농업(酪農業), 낙농(酪農) 같은 단어도 같은 의미이겠지요.  

락테이스(lactase)는 젖을 의미하는 lact과 효소를 나타내는 접미사 -ase의 합성어로 젖당을 분해하는 효소라는 뜻입니다.

둘째. 단백질의 소화

1. 펩신(pepsin)

   단백질을 펩톤(peptone) 또는 폴리펩타이드(polypeptide)로 분해하는 효소입니다.

 위에서 생성되는 단백질 소화 효소로 우리 몸도 단백질로 구성되어 있기 때문에 단백질 소화 효소가 그대로 분비된다면 소화샘과 소화 기관이 소화될 위험이 있기 때문에 비활성화된 펩시노젠(pepsinogen)형태로 분비된 후 염산(HCl)에 의해 활성화되어 펩신(pepsin)으로 변환됩니다.


소화를 의미하는 그리스어 pepsis에서 유래한 단어이겠지요.

펩톤(peptone), 펩타이드(peptide)도 같은 어원을 가지는 단어입니다.

펩시콜라(Pepsi Cola)가 왜 펩시콜라인지 짐작이 가시죠?

펩신(pepsin)은 소화를 의미하는 pepsis와 당, 단백질, 효소, 약물등을 나타내는 접미사 -in의 합성어로 단백질을 분해하는 효소라는 뜻입니다.

2. 트립신(trypsin)

폴리펩타이드를 다이, 트라이펩타이드로 분해하는 효소다.

 펩신과 마찬가지로 이자에서 분비되는 단백질 소화 효소인 트립신도 트립시노젠(trysinogen) 상태로 소장으로 분비된 후 소장에 있는 엔테로키네이스(enterokinase)에 의해 활성화되어 트립신이 됩니다. 

트립신(trypsin)은 그리스어 '없어지다', '소멸하다'라는 뜻의 tryein과 펩신(pepsin)의 합성어로 폴리펩타이드를 없애는 소화 효소라는 뜻이겠지요.

참고로 엔테로키네이스(enterokinase)는 '소장'을 뜻하는 그리스어 entero(n) + '움직임', '운동'을 뜻하는 kin(etic) + 효소 -ase의 합성어이다. 

3. 펩티데이스(peptidase)

 다이, 트라이펩타이드를 아미노산으로 분해하는 효소다.

 소장의 상피 세포에서 분비되는 효소로 중간 단계의 단백질을 아미노산으로 분해합니다.

아미노산의 중합체인 펩타이드(peptide)와 -ase의 합성어로 펩타이드를 분해하다는 의미를 가지는 단어입니다.

셋째. 지방의 소화

 탄수화물인 녹말과 셀룰로스는 단위체인 포도당의 중합체로 고분자 물질입니다. 단백질도 아미노산이라는 단위체가 결합한 고분자 물질입니다. 이런 고분자 물질은 한 번에 분해되질 않기 때문에 두 단계 이상을 거쳐 소화가 됩니다. 

 지방은 탄수화물과 단백질과는 달리 복합체가 아니고, 글리세롤 1분자와 지방산 3분자가 결합한 트라이글리세리드입니다. 이런 트라이글리세리드들이 뭉쳐있어 쓸개즙의 유화 작용으로 작은 덩어리가 되어 지방 분해 효소와 접촉해서 소화가 됩니다. 

 쓸개즙이 지방 소화를 돕지만 소화 효소는 아니고 지방을 유화시키는 작용을 합니다. 유화는 서로 잘 섞이지 않는 액체를 다른 액체에 작은 덩어리로 만들어 뿌연 젖과 같은 상태로 만드는 것을 말하는데, 큰 덩어리의 지방을 작은 지방 알갱이로 만들면 지방 분해 효소와 결합할 기회가 늘어나 지방 소화가 잘 일어납니다.

1. 라이페이스(lipase)

 지방을 지방산, 글리세롤(glycerol) 또는 모노글리세리드(Monoglyceride)로 분해하는 효소이다.


그리스어로 지방(fat)을 뜻하는 lipos와 효소를 나타내는 접미사 -ase의 합성어로 지방을 분해하는 효소라는 합성어이다.
알만한 단어가 liposuction(지방 흡입술)정도... 입술을 의미하는 lip과는 다른 어원입니다.

 뒤로 갈수록 내용들이 점점 짧아지고 내용이 빈약(?)해 지는게,  아마, 이런 용어를 만든 학자들도 적절하고 친근한 단어부터 먼저 사용하다보니 나중에는 사용 할 만한 단어가 없어서 그렇지 않을까? 하고 변명을 해본다. 

 혹시 틀린 내용이나 바로 잡을 것이 있으면 답글 달아 주십시오.

 

참조:
WEBSTER'S 영영사전, 위키백과 사전.   

영원히 죽지않는 세포

1951년 2월 8일, 존스홉킨스 병원에서 자궁경부암 환자의 라듐을 이용한 방사선 치료전에 암세포가 채취된다.  이 여성은 일주일 전에 속옷에 피가 묻어서 존스홉킨스 병원에서 진찰을 받고, 자궁경부에서 악성종양이 발견된 헨리에타 랙스(Henrietta Lacks)였다.

 이 암세포를 채취한 젊은 연구의였던 Wharton은 암세포를 연구하던 George Gey에게 암세포를 전달한다.  당시, 아무도 인간 세포를 배양하지 못하던 상황이었고, 존스홉킨스 병원에서 연구하던 Gerorge Gey와 Margaret Gey부부도 암 연구를 위해 인간 세포주(세포 배양을 통해 계속 분열, 증식하여 대를 이을 수 있는 배양 세포의 클론)를 만들고자 20여년간 연구했지만 성공하지 못한 상태였다.

 자궁경부암에 걸린 31세 여자 환자에서 채취한 암세포에 적당한 영양분을 공급하고 배양하여 실험실에서 무한정으로 복제되었다. 1951년 10월, TV에 출연한 George Geys는 이 세포의 이름을 환자의 이름인  Henrietta Lacks를 조합해서 헬라세포(HeLa cell)라고 부르고, 이세포가 암을 치료하는데 많은 기여를 할 것이라고 이야기 했다.

 이 암세포는 실험실에서 너무 활동적이어서 무한정 분열하게 되고, 헨리에타 랙스의 몸 전체에도 빠르게 전이되어 암 진단을 받은 지 6개월 만에 몸 전체에 퍼지게 되었고 진단 8개월 만인 1951년 10월 4일에 세상을 떠나게 되고, 그녀의 유해는 가족의 담배 농장 건너편에 묻힌다.

 세계 최초로 실험실에서 배양된 이 불멸의 인간세포는 의학계에 많는 공헌을 하게 된다. George Gey는 HeLa 세포에서 척수성 소아마비 바이러스를 증식시키는 데 성공했으며, 그 결과, 다른 연구자들도 많은 병원성 물질을 분리할 수 있게 되고, 백신의 효과를 쉽게 확인할 수 있게 되었다. 그 후, Gey와 그의 동료는 전세계 연구원들에게 HeLa 세포를 배포했으며,  HeLa 세포는 암, 바이러스 증식, 단백질 합성, 유전자 조절, 방사선치료 효과 확인, 항암치료제, 에이즈 치료제 개발, 파킨슨 병 연구, 시험관 아기의 탄생, 인간 유전자지도 구축을 가능하게 했다.

 헬라세포(HeLa cell)가 배양되기 전까지는 과학자들은 인간의 염색체가 46개라는 사실조차 모르고 있었다. 우리가 생명과학에서 배우는 세포주기와 21번 염색체가 하나 더 있는 유전병인 '다운증후군'과 X염색체가 하나 더 있는 남성인 '클라인펠터 증후군'등의 전체의 모습이 밝혀진 계기도 헬라세포(HeLa cell)에 의한 것이었다. 헬라세포는 원자폭탄이 인체에 미치는 영향을 파악하기 위해 핵폭탄과 함께 떠뜨려졌으며, 인간이 최초로 우주궤도에 진입하는 순간에도 우주선을 타고 있었다.

 이렇게 Henrietta의 세포는 의학, 생리학 발전에 많은 기여를 했지만, 이 세포의 주인인 Henrietta Lacks의 남편 Davide Lacks와 5명의 자녀들은 모두 Henrietta 세포가 과학 연구에 사용되고 있다는 이야기를 듣지 못했다.

 1973년 어느 날, 볼티모어에 살고 있는 랙스의 가족은 도무지 믿기지 않는 연락을 받는다. 20여년전, 자궁경부암으로 죽은 어머니 헨리에타 랙스(Henrietta Lacks)가 아직 살아있다는 것을... 더욱 충격적인 것은 어머니의 몸의 일부가 무한 증식하여 몸무게 5천만톤, 엠파이어 빌딩 100채만큼 불어났으며, 그 세포가 지구 세 바퀴를 덮고도 남을 정도로 퍼저나가 전 세계 방방곡곡에 상업적으로 거래되고 있다는 사실이었다.

 헬라세포(HeLa cell)는 생물학과 의학에 많은 공헌을 했지만, 본인의 동의없이 채취된 신체의 일부가 과학 실험에 사용되는 윤리적인 문제, 아프리카계 흑인을 대상으로한 과학실험, 상업화에 따른 이익 분배 문제등 불편한 진실을 담고 있는 세포다.

헬라세포(HeLa cell)는 헨리에타 랙스(Henrietta Lacks)의 체세포에 인유두종바이러스(파필로바 바이러스)가 인간 유전자를 추가적으로 옮기기 때문에 정상인의 체세포속의 46개의 염색체보다 많은 82개의 염색체를 가지고 있다. 이 추가된 유전자에 세포시계 역할을 하는 텔로미어가 짧아지는 것을 방지하는 텔로머레이즈라는 효소가 활성화되어 적절한 조건과 영양분으로 무한정 분열한다.

 세포 주기와 유전과 유전병에 대해서 가르키고 있는데, 헬라세포에 대한 책이 출판되어서 블로그하게 되었습니다.


참조: 위키피디아 영문  http://en.wikipedia.org/wiki/HeLa_cell

         문학동네 http://goo.gl/nP1uo

 
     
 

아인슈타인의 특수 상대성 이론의 두 가지 가설

 우리가 '특수상대성이론'이라고 부르는 논문의 제목은 '움직이는 물체의 전기 역학에 대하여'라고 한다.

여기서 '특수'라는 수식어는 이 이론이 관성기준계(정지 또는 등속운동)만을 다룬다는 것을 의미한다. 특수상대성 이론은 절대적인 시간, 절대적인 공간은 존재하지 않는다는 것이다. 즉. '시간과 공간도 관측자에 따라 변한다.'는 것이다.

아인슈타인의 특수 상대성 이론에서 아인슈타인은 두가지 기본원리를 가정하였다.


가설1. 상대성 원리

'등속 직선 운동하는 곳에서는 모든 물리법칙은 정지한 곳과 똑같이 성립한다.'

 예를 들면, 일정한 속도로 달리고 있는 기차안에서 위로 던진 공은 기차안의 관측자에게는 곧장 위로 올라갔다가 똑바로 떨어지는 운동이다. 그러나, 밖에서 이 운동을 보는 사람은 포물선운동으로 보인다.

 위와같이, 한 가지 사건이지만 기차안의 사람과 정지한 관측자가 보는 운동은 달라보인다.
그렇지만, 기차안의 사람은 물체가 연직 위로 올라갔다가 떨어지는 현상을, 중력만 작용하고 있는 운동으로 설명할 수 있다. 밖의 관측자가 본 포물선운동도 포물선운동에서 기차의 등속직선운동 성분을 빼면 중력만 작용하고 있는 연직 상방운동이 된다. 즉, 관측자에 따라 운동이 달라보이지만, 중력에 의한 연직 상방운동이라는 물리법칙은 같다는 것이다.

 이렇게 상대성 원리는 서로 다른 관성 좌표계(관찰자)에서 관찰되는 물리현상은 다를 수 있지만, 그 물리량 사이의 물리법칙은 동일하다는 것이다.



가설2. 광속 불변의 원리

'빛의 속도는 관측하는 장소의 속도나 광원의 운동 속도에 관계 없이, 항상 c(=299,792,458m/s)로 일정하다.'

빛의 매질인 '에테르'의 존재를 믿었던 과학자들은 "빛은 에테르에 대해서 초속 약 30만 킬로미터로 진행한다'고 생각했지만, 아인슈타인은 직관적으로 에테르의 존재를 부정했었다.

마이컬슨-몰리의 실험으로 빛의 매질인 에테르는 없다고 증명되었다. 그래서 아인슈타인은 '관측하는 장소가 어떤 속도로 움직여도 빛은 넌제나 일정한 속도로 나아간다.'고 생각했다. 즉 빛은 누구에게나 c로 나아간다.


 1964년 스위스 제네바 근처의 CERN(유럽 입자물리학 연구소)의 물리학자들이 빠르게 움직이는 광원에서 방출되는 중성 파이온 다발에서 방출되는 감마선의 속도를 측정하여 정지하여 있는 파이온에서 방출되는 빛의 속도와 같다는 사실을 검증하였다.