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TAG: MPI (막스플랑크연구소)

작성 2014-09-15
조회 2,170

출생1883-10-08, 독일 프라이부르크
국적 독일
분야물리학
소속카이저빌헬름 생리학 연구소장
출신대학베를린대학교
주요업적호흡효소에 관한 연구
수상노벨 물리학상 (1931)

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인물정보

독일의 생화학자. 오늘날까지 쓰이고 있는 검압계를 고안하여 세포의 호흡을 조사하고 세포호흡에서의 철의 촉매작용을 발견하여 오늘날의 전자전달계의 기초를 닦았다. 또 세포호흡계의 중요한 조효소를 발견하고 암세포의 해당작용계의 연구와 광양자수량의 결정의 연구로 유명하다.

1883년에 독일 브라이스가우 프라이부르크에서 태어났다. 그의 아버지는 E.G.바르부르크로 유명한 물리학자였으며, 1906년에는 베를린대학교에서 유기화학자 E. 피셔의 지도 아래 생화학으로 박사학위를 받고, 1911년에는 하이델베르크대학교에서 의학으로 박사학위를 취득했다. 그는 베를린-달렘 연구소를 거쳐 나폴리의 해양생물학 연구소에서 여러 가지 형태의 난자에서 일어나는 대사작용 연구로 유명해졌다. 1913년에는 베를린의 카이저빌헬름 생물학연구소에 들어가 1931년부터 베를린에 있는 카이저빌헬름협회에 세포생리학 소장이 되었다. 1931년에 호흡효소에 관한 연구를 인정받아 노벨상을 받았으며, 1944년에는 다시 노벨상 수상자로 선정되었으나 유대인이라는 이유로 히틀러 정권에 가로막혔다.

그의 연구는 본래 1920년때부터 시작되었고, 생체의 세포에서 산소가 소비되는 과정을 조사함에 있어 압력측정법을 도입해 생체조직 조각의 산소 흡입률을 연구했다. 또, 산소분자와 결합하는 효소군인 시토크롬의 역할도 밝혀냈다. 1932년에는 노란 효소라고 불리는 플라빈 단백질을 최초로 분리했는데, 이 효소가 비단백질 부분(플라핀 아데닌 디뉴클레오티드; Flavin Adenine Dinucleotide)과 함께 작용함을 발견했다. 그로부터 3년 뒤에는 니코틴아미드가 생물체의 탈수소 반응에 관여하며 또 다른 조효소(니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드; Nicotinamide Adenine Dinucleotide, NAD)를 발견하였다. 광합성에 관한 연구도 했는데, 악성세포는 성장시 정상세포보다 훨씬 적은 양의 산소를 소비한다는 사실도 처음 관찰했다. 그리고, 세포 내에서 일어나는 연소 반응을 규명하여 세포호흡이라고 명명하였다.

1914년에는 카이저빌헬름연구원이었다가, 1937년에 카이저빌헬름 생리학 연구소장을 역임하였다. 바르부르크는 철분을 포함하는 산소는 생체의 산화 및 환원 반응에 있어 중요한 역할을 한다고 주장하였다. 현재 바르부르크라고 이름지어진 가스 대사의 측정 장치를 만들어 산소 연구에 큰 공을 세웠다. ‘종창의 신진 대사’와 ‘생체의 촉매 작용’이라는 책이 알려져 있다.

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시상연설

전하, 그리고 신사 숙녀 여러분.
오늘 노벨 생리·의학상을 수상하는 연구 주제는 세포내 호흡(연소)에 관한 것입니다. 이것은 가장 근본적이며 중요한 과정으로서 산소가 세포에 직접 공급되거나 세포 내에 저장되면서 더 간단한 성분으로 분해되는 과정을 말합니다. 그리고 세포는 이 과정을 통해 여러 생명 현상에 중요한 에너지를 즉시 이용할 수 있는 형태로 제공받게 됩니다.

유명한 사람들의 이름과 그들의 연구가 중요한 과정에 관련되어 있겠지만, 자연적인 철학적 사고에 대한 정확한 측정이 요구되기 전까지 이것은 단지 추상적인 상상의 분야였습니다. 많은 석학들이 일생을 바친 연구들은 오토 바르부르크 박사님에 의해서 마무리되었습니다. 1670년, 존 메이오 박사는 유기물질이 연소될 때 어떤 발화성 기체 입자가 공기 및 유기물질에 존재한다는 생각을 했습니다. 그리고 호흡은 이 입자를 생체 내로 가져오는 중요한 기능을 하고 있으며, 이로 인해 생체 내에서 연소가 가능할 것이라고 추측하였습니다.

메이오 박사의 발화성 기체입자는 산소가 틀림없었지만, 그때까지 산소는 발견되지 않았습니다. 약 30년 후에 탄생한 플로지스톤 이론이 전 세계의 과학계로 전염병처럼 퍼져나갔고, 이로 인해 메이오 박사가 방향을 제대로 잡았던 연소에 관한 연구가 잘못된 방향으로 빗나가고 말았습니다. 그리하여 연소 기전을 이해하려는 연구는 매우 어리석게 여겨졌습니다. 이것이 다시 제대로 된 방향으로 돌아오기까지는 1세기 이상의 시간이 걸렸습니다. 마침내 프리스틀리 박사와 셸레 박사가 산소를 발견하여 분리하였고, 라부아지에 박사가 연소의 실질적인 과정들을 밝혀냄으로써 연소에 대한 연구는 다시 제대로 된 방향을 찾을 수 있었습니다. 따라서 사람들은 오토 바르부르크 박사님의 연구에 대해서도 호의적일 수 있었습니다.

대기 중에서 산소에 의한 음식물의 연소가 고온에서만 일어나는 것처럼, 살아 있는 세포에서 연소가 일어날 때에도 불활성 상태의 산소 또는 음식물을 활성화시켜 서로 반응할 수 있도록 하는 어떤 변화가 일어나야 합니다. 신체 내에서 이들 물질을 활성화시키는 기전을 설명하기는 불가능했기 때문에, 바르부르크 박사님은 세포 내 연소에서도 제1동력원으로 작용하는 미지 물질의 성질을 연구하기로 결심하였습니다. 자연은 우리가 상상하는 것보다 덜 자연스럽고 간접적인 방법을 사용하는 경우가 종종 있는데, 이 경우가 바로 그렇습니다.

바르부르크 박사님이 말하는 이른바 촉매 또는 호흡성 효소 같은 활성물질을 일반적인 화학적 방법으로 분리하는 것은 어렵습니다. 이런 물질은 세포 무게의 백만분의 1보다 가볍고 세포에 단단하게 붙어 있으며 게다가 분리하는 과정에서 쉽게 파괴될 수도 있기 때문입니다. 그래서 간접적인 방법을 사용해야만 했습니다. 이것은 현대의 연구에서도 마찬가지입니다.

데이비와 베르셀리우스 시대 이래로, 연소를 포함한 여러 가지 반응을 시작하거나 가속할 수 있는 많은 금속들이 알려져 왔습니다. 일찍이 바르부르크 박사님은 상상의 가능성에서 출발하여 세포 내에서 일어나는 연소 반응은 어떤 금속 화합물, 즉 금속 촉매에 의해 시작된다고 가정하였습니다. 숨어 있는 자연의 비밀을 추적하는 과정에서 그는 살아 있는 세포의 연소를 정확하게 측정함으로써 이에 관한 분명한 증거를 얻었습니다. 그리고 이것을 세포 호흡이라고 명명하였습니다.

여러 조건에서 정량적으로 측정된 연소 과정의 편차는 호흡 효소의 성질을 연구하는 데 도움이 되었습니다. 이 금속 화합물이 철과 결합하는 성향은 이 자체가 철 화합물이라는 것을 뜻하며 그 효과가 철에 의해 나타난다는 것을 의미합니다. 광효과로 세포 연소를 억제하는 일산화탄소의 양과 혈액 색소와 관련된 물질의 일산화탄소 양이 일치하는 것을 확인함으로써 호흡 효소가 철을 포함한 적색의 색소이며 혈액 색소와 밀접하게 관련되어 있다는 사실이 수학적으로도 정확하게 증명되었습니다. 이로써 살아 있는 세포에서 효과적으로 촉매 역할을 하는 어떤 효소에 관해 처음으로 설명할 수 있게 되었으며, 이것은 생명 유지에 필요한 작용에 관한 연구에 도움을 주었기에 매우 중요합니다.

바르부르크 교수님.
교수님의 연구는 시작부터 매우 중요한 문제에 초점을 맞추어 왔습니다. 교수님은 대담한 생각과 정확한 측정 기술로, 그리고 예리한 지성과 보기 드문 완벽함으로 생물학에서 가장 중요한 몇 가지 물질을 연구하였으며 성공적인 결과를 이루어 냈습니다.

교수님의 또 다른 중요한 발견 중 한 가지를 더 언급하고자 합니다.

의학계는 암과 종양에 관한 교수님의 실험에 많이 의존합니다. 이 실험은 이미 종양의 성장을 제한하거나 파괴할 수 있는 방법을 적어도 하나는 알려줄 수 있을 만큼 충분히 앞서 있다고 생각합니다.

왕립 카롤린스카 연구소가 호흡 효소의 성질과 효과에 대한 연구 업적에 올해 노벨 생리·의학상을 수여하기로 결정함으로써 존 메이오(영국) 박사와 라부아지에(프랑스) 박사로 이어지는 위대한 연구 업적의 고리에 오토 바르부르크(독일) 박사님의 업적이 하나 더 추가될 수 있게 되었습니다. 왕립 카롤린스카 연구소를 대표하여, 전하께서 시상하시는 이 자리에 교수님을 모시고자 합니다.

왕립 카롤린스카 연구소 노벨 생리·의학위원회 E. 하마르스텐

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