[칼럼] 수소가 생명이다 - 제5장 미토콘드리아

◉ 산소와 미토콘드리아

 

인체의 기능은 생명의 오랜 진화 속에서 만들어져 왔다.

처음 탄생한 생명은 많은 시련을 극복하고 현재와 같은 신체기능을 창조했다. 137억 년 전에 우주가 탄생하고, 46억 년 전에 지구가 탄생하고, 지구에 산소가 태어나고, 수소와 산소가 결합해 물이 생겨나고, 식물과 동물이 태어나게 되어 드디어 인간이 그 모습을 드러냈다.

지구에 10억 년 전 다세포생물이 출현했을 때 그들이 제일 처음 직면한 위기는~~~ 지구 산소의 급격한 증가였다.

강한 산화력을 가진 산소는 어떤 의미로는 맹독이다. 그 당시의 다세포생물에게도 산소는 다름 아닌 맹독이었다. 그러나 그 다세포생물 중의 어떤 한 종은 이 맹독을 호흡하여 에너지로 바꾸는 기능을 갖게 되었다.

어떻게 맹독인 산소를 자신의 편으로 만들 수 있었던 것일까?

그것은 맹독인 산소를 먹고 살아가는 미토콘드리아를 자신의 체내에 받아들여 공생했기 때문이다. 이렇게 하여 다세포생물은 다양한 생물 종으로 진화할 수 있었던 것이다. 멸망의 위기에 직면했던 다세포생물은 미토콘드리아를 세포 속으로 받아들임으로써 생존에 성공했을 뿐 아니라, 에너지 대사효율을 20배나 향상했다. 나아가 미토콘드리아가 가지고 있던 유전자까지 자신의 유전자로 받아들였다.

 

그 결과 다세포생물은 완벽하게 「산소 이용형」으로 변신할 수 있었고, 현재 지구상에 존재하는 생물의 대부분이 미토콘드리아와 공생할 수 있게 되었다. 400만 년 전 탄생한 인류는 다세포생물의 최고 위치에 서 있다.

60조의 세포 하나하나에 수백에서 수천 개나 되는 미토콘드리아가 내포되어 있다. 인체를 건강하게 유지하기 위해서는 세포레벨에서 정상적인 기능을 할 수 있어야 한다. 지금까지 세포가 활성산소에 의하여 장애를 받으면 노화나 당뇨병, 암 등의 많은 병을 일으키는 것으로 알려져 왔다.

미토콘드리아의 내부에는 이중 나선형 환상(環狀)의 DNA가 포함되어 있으며, 그것은 핵 유전자와 독립하여 복제된다. 이 DNA에는 미토콘드리아 내 리보솜(ribosome)의 DNA나 전이 RNA의 정보와 10종류의 단백질에 관한 정보가 포함되어 있다. 만약 활성산소에 의하여 미토콘드리아 고유의 DNA가 손상을 입었다고 한다면, 분자량이 커 세포 속으로 받아들여질 수 없는 통상의 유기물 항산화물은 미토콘드리아의 DNA에 도달할 수 없게 된다. 분자량이 1인 수소(H)만이 「노화」 억제에 효과가 있을 가능성이 있다.

◉ 구연산 사이클

탄수화물, 지방산, 단백질 등의 영양소는 60조 개의 모든 세포 안에 있는 미토콘드리아 속에서 연소(산화)된다. 연소, 즉 에너지대사는 구연산 사이클이라고 하는 반응회로 속에서 이루어지며, 그때 마이너스 수소이온(H-)이 발생한다.

마이너스 수소이온은 미토콘드리아 내의 NAD+ 와 반응하여 NADH를 만들어낸다.

 

혈액에 녹아들어 간 1 분자의 혈당(포도당)이 구연산 사이클에 의하여 38 분자의 [아데노신 3인산(ATP)]으로 변환된다.

약간 전문적이 되지만, 구연산 회로에 대하여 흥미가 있는 사람을 위하여 그림으로 상세하게 설명한다. 음식물(탄수화물)로부터 포도당, 혈당을 만들고, 한편으론 공기 중의 산소를 폐에서 걸러서, 혈액 속의 적혈구 헤모글로빈에 실어서 우리 몸 모든 세포 내로 보내어진다. 세포 내의 미토콘드리아에서 생체촉매의 작용으로 아세틸 CoA로 전환된 물질은 구연산 사이클 내에서 구연산, 아이소 시트르산, 알파케토 글루타르산, 호박산, 푸마르산, 사과산, 옥살초산, 구연산의 과정을 거치면서 NAD+ 는 NADH로 전환되면서 이때, 최종적으로 ATP(에너지)를 만든다. 이때 수소가 필요하다.
(한국식용수소연구소, 1544-6791)


[필자 소개]

양은모(梁殷模) 박사

●한국식용수소연구소 소장/보건학 박사
●경기대/고려대/연세대 상남경영원 강사
●KBS 스포츠예술과학원 외래교수
●저서:[수소의 가능성] 외 다수
●방송출연:MBC, SBS 등