유기산 →아미노산 →폴리펩티드 →단백질의 탄생이야기

유기산 →아미노산 →폴리펩티드 →단백질의 탄생이야기

 

다음은 오늘날의 유기산의 생합성이나 합성 과정이다. 유기산은 무엇? 유기산에는 구연산, 사과산, 숙신산, 알파케토글로탈산, 옥살초산 등등 여러 가지가 있다. 일상생활에서 가장 유명한 유기산은 구연산이다. 유기산은 우리들의 에너지원이고 세포의 에너지 생산 공장인 미토콘드리아에서 에너지를 생산할 때 구연산이 시발점이 되어서 구연산회로가 돌아간다. 바로 그 구연산이다. 매실 속에 구연산이 많아서 먹으면 피로가 팍팍 풀린다. 우리가 과일을 먹을 때 신맛을 띠는 것은 유기산이 있어서다. 우리가 밥을 먹으면 밥 속의 녹말이 소장에서 포도당으로 소화되어 혈액 속으로 흡수된다. 포도당은 간을 거쳐 세포로 가서 해당과정을 거쳐 피브르산이라는 유기산이 되고 산소가 있을 때 미토콘드리아로 들어간다. 미토콘드리아에서 활성초산이 되어 그곳에 있는 옥살초산과 결합하여 구연산이 되어 구연산회로를 돌려서 에너지를 생산한다. 미토콘드리아에서의 에너지 생산과정을 세포호흡이라고 한다. 세포호흡에서는 유기산이 에너지의 원료다.

유기산들이 결합하여 5탄당, 육탄당이 된다. .육탄당이란 탄소를 여섯 개 가진 당이란 말인데 바로 포도당, 과당 등이다. 오탄당은 탄소 다섯 개를 가지며 데옥시리보오스, 리보오스로 핵산의 원료다.

 

 

 

오늘날의 아미노산의 생합성이나 합성은 다음과 같이 일어난다. 모든 유기산에는 카르복실기가 있다. 유기산들이 아미노기를 자기 몸에 붙이면 아미노산이 된다. 아미노산은 무엇? 아미노산은 단백질의 기본단위다. 사람에 있어서 필요한 아미노산은 20 여 종류다. 오늘날 유기산이나 아미노산의 생합성은 식물이 한다. 동물은 합성을 할 뿐이다. 왜냐하면 유기산에는 고에너지를 품는 수소가 있다. 수소가 품은 고에너지는 엽록소가 햇빛에너지를 화학에너지로 전환하여 수소에게 안겨 주기 때문이다. 아미노산이 여러 종류지만 유기산들에 아미노기를 붙여서 만들어진다.

 

 

 

많은 유기산들 중에서 최초로 아미노기를 자기 몸에 붙일 수 있는 유기산은 알파케토글로탈산이다. 알파케토글로탈산만이 뿌리에서 흡수하여 올라오는 암모니움이나 암모니아에서 아미노기를 떼어서 자기 몸에 붙일 수 있다. 알파케토글로탈산이 암모니아를 붙이면 글루탐산이 된다. 다른 유기산들이 글루탐산에서 아미노기를 받아서 자기 몸에 붙여 아미노산들이 된다. 글루탐산은 아미노기를 다른 유기산에게 주고서 다시 알파글로탈산으로 돌아가 아미노기를 붙여서 글루탐산이 된다. 아미노산의 종류는 유기산의 종류다.

 

 

아미노산들이 줄줄이 구슬이 꿰어지듯이 이어져서 단백질이 되는데 아미노산들의 배열순서에 따라 단백질의 종류가 달라진다. 마치 구슬의 종류가 20여 가지인데 그 구슬들이 어떻게 꿰어지느냐에 따라 제품이 달라지는 것과도 같다.

 

이제 이들이 태초에 어떻게 만들어졌을까?. 그 당시는 지금의 지구 상태가 아니었다. 태초의 뜨거운 구름 속에서는 메탄가스와 암모니아와 수증기가 살고 있었다. 메탄가스는 님들의 방귀가스 속에도 많다. 

메탄가스 한 분자는 탄소 1개가 수소 4개와 결합을 하여 만들어진다.

암모니아 한 분자는 질소 1개와 수소 3개가 결합하여 만들어진다.

수증기는 물이다.

물 한 분자는 수소 2개와 산소 1개가 결합하여 만들어진다.

수소는 다른 원소와 결합할 때 1개 이상과 결합한다. 그래서 수소가 가장 적은 원소다.

원소에는 다른 원소와 결합 할 수 있는 손들이 있는데 그걸 결합손이라고 한다. 결합손이, 수소는 1개, 산소는 2개, 질소는 3개, 탄소는4개다.  

천둥번개가 치고 자외선이 직진하여 뜨거운 구름을 내리칠 때면 매탄가스와 암모니아와 수증기를 이루고 있던 수소 산소, 탄소, 질소 들은 서로서로 부등켜안은 채 무서움에 떨기만 하다 너나없이 결합손을 내밀어 서로 서로 붙잡고 똘똘 뭉친 후 주위에 있는 음양의 기를 양껏 들여 마시고는 정신없이 광란의 춤을 추었다.

광란의 춤이 계속 될 적에 4개의 결합손이 사방으로 뻗은 탄소는 손잡기를 좋아해서 수소와 산소와 다른 탄소들과 손을 잡은 후 태양의 양기를 실컷 들여 마셔 결합손 속에 저장을 시키니 유기산들이 만들어졌다. 유기산 속에는 카르복실기라는 팔이 있다. 카르복실기 속에는 양기가 듬뿍 들어 있다. 그래서 양기를 품고 있는 카르복실기를 음양에서 양이라 한다. 양기만 잔뜩 품고 있는 유기산은 생물들에게 에너지원이 되기도 하지만 아미노산의 원료가 된다.

음기를 띠는 암모니아는 천둥번개가 칠 때 수소 하나를 잃고서 아미노기가 된다. 천둥번개가 계속 치자 아미노기는 무서워서 유기산 가까이 갔다. 유기산은 떨고 있는 아미노기를 자신의 품에 꼬옥 안았다. 그러자 진짜 된통 큰 천둥번개가 그들에게 내리쳐서는 아예 유기산에 아미노기를 붙여버렸다.

양기를 가진 유기산과 음기를 가진 아미노기가 결합을 하니 아미노기는 당당하게 나는 내 이름을 찾아야겠다고 유기산에게 말하자 유기산도 그러자고 해서 아미노기와 유기산 결합이니 아미노기에서 마지막 -기를 빼고 유기산의 마지막 -산을 대신 붙여서 아미노산이란 이름을 만들었다. 둘의 결합으로 생긴 물질의 이름을 억겁의 시간이 지난 오늘날에 우리들에게 아미노산이라고 부르게 하였다. 명실공이 아미노산은 음양의 기를 갖춘 유기물이다.

음양을 갖춘 아미노산은 양(陽)만 있는 유기산과는 달리 훗날 세포들의 주성분이 되고 근육, 항체, 호르몬 등의 원료가 된다.

그래서

음양의 기를 가진 아미노산에는 두 팔이 있는데, 한 팔에는 양기를 띠는 카르복실기가 있고, 다른 한 팔에는 음기를 띠는 아미노기가 있다. 음과 양은 언제나 짝을 찾으려 노력하기에 아미노산의 음기를 가진 아미노기는 양기를 띤 카르복실기와 손을 잡으려고 애쓰고 양기를 띤 카르복실기는 음기를 띤 아미노기와 손을 잡으려고 노력한다. 아미노산의 양팔이 짝을 찾아 결합을 자꾸만 하니 아미노산들이 줄줄이 결합을 하여 폴리펩티드가 되고 나아가 단백질이 탄생된다.

그리하여

바닷물 속에는 무기염류와 유기물들이 함께 살게 되었다. 무기물이 음이라면 유기물은 양이다. 음양의 이치라고 유기물들과 무기염류들은 친하게 지내면서 사랑하게 되어 늘 함께 있을 때 천둥번개가 와서 이들을 붙여 버렸으므로 바닷물 속에서는 자꾸만 새로운 물질들이 탄생되었다.

드디어 오행을 상징하는 오각형의 구조식을 갖는 유기물과 육기를 상징하는 육각형 구조식을 갖는 많은 유기물들이 나타났고 뒤이어 리보핵산의 원료가 만들어진다.

 

2005년 5월 21일 씀, 2011.12.20. 수정.  林 光子