수소가 생명을 기른다.

수소가 생명을 기른다.

생명은 물이 없이는 살 수가 없다.

물은 수소와 산소로 만들어진다.

물을 만들고 있는 수소와 산소는 헤어지고 만나면서 태양에너지를 생명에너지원으로 전달한다.

수소와 산소가 이별과 재회를 통해서 어떻게 태양에너지를 우리의 생활에너지로 만들어 줄까?

 

그림은 동물과 식물세포의 모식도다.

식물세포에 있는 엽록체가 동물 세포에는 없다.

엽록체는 녹색을 띠기 때문에 식물세포에서도 녹색을 띠는 잎세포에 많다.

식물은 엽록체가 있어 필요한 유기물을 만들어 사용하지만 동물은 엽록체가 없어 필요한 유기물을 음식을 통해서 얻어야 한다.

식물이나 동물이나 생활에너지가 필요하다.

생활에너지는 세포들의 미토콘드리아에서 만들어진다.

식물은 스스로 만든 3대 영양소를 생활에너지원으로 사용하고 동물은 음식을 통해서 3대 영양소를 얻어서 생활에너지원으로 사용한다.

엽록체는 유기물의 첫 단계 물질인 탄수화물을 만드는 장소다.

탄수화물은 단백질, 지방의 원료다.

엽록체가 탄수화물을 만드는 과정을 광합성이라고 한다.

왜 광합성이냐면 엽록체에서 만들어지는 탄수화물은 태양(빛)에너지가 동력원이기 때문이다.

위에 있는 세포 그림에서 보다시피 엽록체는 기질인 스트로마와 그 속에 동전 쌓기처럼 만들어진 녹색을 띠는 엽록소로 되어 있다.

이 세상에서 오직 엽록소만이 태양에너지를 붙잡아서 화학에너지로 전환한다.

엽록소는 태양에너지를 화학에너지로 만들어 어디에 저장할까?

엽록소 속에는 뿌리에서 흡수해서 물관을 타고 올라 온 물이 있다.

물 한 분자는 수소와 산소로 만들어진다.

물은 엽록소 속에서 분해되어 수소와 산소로 나눠진다.

태양에너지가 화학에너지로 전환되어 수소에 저장된다.

엽록소 속에서 갑자기 고에너지를 품게 된 수소는 흥분상태가 되어 스트로마로 나온다. 수소에게서 버림받은 산소는 기공을 통해 공기 중으로 나온다.

스트로마로 나온 흥분상태의 수소(H)는 이산화탄소(COO)와 결합하여 카복실기(-COOH) 로 되어 유기산의 일부가 된다.

카복실기에 붙은 수소(H)가 고에너지를 가진다.

카복실기를 가진 탄수화물, 단백질, 지방은 고에너지를 가진다.

탄수화물, 단백질,지방은 3대 영양소로 우리 몸에 들어가 생활에너지의 원료가 된다.

유기산 둘은 결합하여 포도당이 된다.

포도당들이 결합하여 녹말이 된다.

유기산, 포도당, 녹말을 탄수화물이라 한다. 잎 속의 녹말은 밤에 포도당으로 분해되어 줄기, 뿌리, 꽃, 씨, 열매로 운반되어 생활에너지원으로 사용하고 나머지는 씨와 열매에 저장된다. 볍씨(쌀로 됨), 감자, 고구마에는 녹말로 저장되고, 콩에는 단백질로 만들어져 저장되어 우리들의 양식이 된다. 단백질은 포도당이 호흡원료로 사용되면서 분해되어 나온 유기산들에 질소화합물인 아미노기를 붙여서 만들어진 아미노산들이 결합하여 만든다.

우리가 밥을 먹으면 밥 속의 녹말은 소장에서 포도당으로 소화되어 혈액에녹아 세포에게로 간다.

세포들은 혈액이 운반해준 포도당을 흡수한다.

세포질로 들어 간 포도당은 분해되면서 고에너지를 품은 수소와 ATP(세포들의 현금)가 조금 나오면서 두 개의 피루브산으로 만들어진다. 이때 산소가 필요치 않다. 포도당이 피르브산이 되는 과정을 해당과정이라 한다. 즉 산소가 없으면 세포는 해당과정으로 약간의 에너지를 얻는다. 그 대신 젖산이 축적되어 피로해진다.

우리가 숨을 쉬면  허파에서 산소가 혈액으로 들어간다.

혈액 속의 산소는 적혈구가 세포들의 동네까지 운반해서 내려놓는다.

산소는 세포 속으로 들어간다.

세포 속에 산소가 있으면 피르브산은 다시 활성초산이 되어 미토콘드리아로 들어간다.

 

미토콘드리아는 두 개의 막으로 둘러싸여있다.

외막은 매끈하고 내막은 구불구불하다.

미토콘드리아의 외막과 내막 사이의 기질에는 옥살초산이 널려있다.

옥살초산은 가만있다. 그러나 세포질에서 활성초산이 들어와 옥살초산과 결합하여 구연산이 되면 변신을 거듭하며 옥살초산이 된다.

구연산이 옥살초산으로 변신을 거듭하면서 카복실기(-COOH)를 떼어낸다.

카복실기는 떨어지면 고에너지를 품은 수소(H)와 이산화탄소(COO=CO2)로 분리된다. 이런 과정을 구연산회로라고 한다.

이산화탄소는 혈액에 녹아 허파로 가서 날숨 때 공기 중으로 나간다.

고에너지를 품은 수소는 미토콘드리아 내막 안쪽에 있는 전자 전달계로 들어가서 품고 있는 에너지를 내어놓는다.

전자전달계란 무엇일까?

전자전달계란 전자를 전달하는 시스템을 말한다.

수소가 품은 고에너지는 수소 속의 전자가 품고 있다.

고에너지를 품은 수소는 전자전달계에 고에너지를 품고 있는 전자를 내어 놓고 전자전달계를 빠져 나온다.

고에너지를 품은 전자는 여러 단계를 거치면서 여러 효소에 의해서 에너지를 방출한다.

전자가 내어 놓은 에너지는 ATP를 만드는데 사용된다.

ATP는 세포들이 필요한 물질을 만들고 불필요한 물질을 분해하고 필요한 물질을 흡수하는데 사용되는 현금이다.

전자전달계를 다 거친 전자는 수소 속으로 다시 들어간다.

수소는 전자전달계 끝에서 기다리는 산소와 결합하여 물이 된다.

수소와 산소는 식물세포의 엽록소 속에서 이별하고 생물세포들의 미토콘드리아 속에서 다시 만나 물이 된다.

미토콘드리아는 식물세포나 동물세포나 미생물이나 생명을 가진 모든 세포들은 생명을 이어가려면 생활에너지가 필요하기 때문에 모두 가지고 있다.

물은 생명유지에 필수다.

산소와 둘이서 물을 이루고 있는 수소는 식물세포의 엽록체 속에서 태양에너지를 받아 화학에너지로 품고서 유기물의 구성원이 되었다가 생물을 이루는 모든 세포 속에 있는 미토콘드리아에서 품고 있는 에너지를 내어 놓아 세포들의 현금인 ATP를 만들게 한다.

ATP는 생활에너지로 사용되니 생명을 기르는 것은 바로 수소다.

2010.10.20. 林 光子