미토콘드리아는 우리들의 기운을 어떻게 생산하는가?

미토콘드리아는 우리들의 기운을 어떻게 생산하는가?

 

 

우리가 밥을 먹지 않으면 어른들께서는

“곡기(穀氣)를 끊으면 죽는다”고 말씀 하신다.

즉 밥 속에 곡기가 있고 그 곡기가 우리 몸 속에 들어가서 기운을 만든다고 하셨다. 사실 우리가 굶으면 기운이 팍 빠진다. 먹으면 기운이 난다. 먹고 잠만 자거나 가만히 누워 있으면 몸이 깔아 앉는다. 더욱 기운이 없어진다.

그럴 때 어른들은 일어나 활동을 하라고 한다.

 

 

움직이면 없던 기운도 솟아 나온다고 한다.

우리 몸은 기운을 사용하지 않으면 기운을 생산하지 않는다.

 

그 이유는 우리들의 기운은 모두 세포에서 만든다.

우리들의 기운은 세포들이 만들어 놓은 돈인 ATP를 분해해서 ADP로 만들면서 생긴다. 만약에 우리들이 몸을 움직여서 ATP를 사용하지 않으면 세포들은 ATP가 풍부하게 있기때문에 그러고 ADP가 없기 때문에 ATP를 생산 할 수가 없다.

 

세포들은 아주 효률적으로 산다.

그래서 일을 많이 하는 세포 속에는 에너지 생산공장인 미토콘드리아 수가 많고 일을 하지 않는 세포 속에는 미토콘드리아 수가 적다. 적어도 세포들은 우리처럼 낭비를 하지 않는다. 철저하게 효률적으로 운영을 한다. 그러기에 우리가 먹은 음식 속의 영양소들을 사용하고 남은 것은 저장하고 배설할 수 있는 것은 모두 배설시켜 버린다. 그러니 과식을 할 경우에는 도루묵이 되는 것이다. 아님 비만증 환자가 되기 쉽다.

 

우리들의 3대 영양소인 탄수화물(녹말,포도당),단백질,지질은 에너지원이다. 즉 세포들의 연료기 된다. 우리가 연료를 태우는 것과 세포가 3대 영양소를 태우는 과정은 다 똑 같다. 다만 우린 연료를 확 세게 태워서 많은 뜨거운 열과 에너지를 한꺼번에 낼 수 있다. 세포 속에서는 천천히 아주 서서히 태워서 에너지와 열을 얻는다.

 

우리가 먹은 밥은 입과 위를 거쳐 소장에 가서 포도당으로 분해되어 혈액에 흡수되어 세포에게로 간다.

 

 

세포 속으로 들어 간 포도당은 세포질에서 피루브산으로 분해된다. 이런 과정을 해당과정이라고 한다. 해당과정에서 ATP가 두분자가 생기고 탈수소효소에 의해서 수소가 떨어져 나온다.

 

피루브산은 미토콘드리아로 들어간다. 가다가 탈수소 효소에 의해서 수소를 빼앗기고 카복실라아제에 의해서 이산화탄소가 떨어져 나가 활성 아세트산이 된다. 활성아세트산은 미토콘드리아 속으로 들어가자 마자 기다리고 있던 옥살초산과 결합을 하여 구연산이 된다. 즉 미토콘드리아 속에는 옥살초산이 상주하고 있다. 즉 옥살초산이 활성초산을 맞아 구연산이 되면 구연산 회로를 신나게 돌 수가 있다.

 

옥살초산이 활성아세트산을 만나 구연산이 되면은 탙수소 효소인 NAD와  FAD가 수소를 빼낼 심산으로 버티고 있고 카르복실라아제가 카복실기를 떼어서 이산화탄소를 만들려고 노리고 있다. 이들 효소들은 옥살초산은 건드리지를 않고 구연산만 건드린다.

 

피루브산 한분자가 미토콘드리아로 들어가서 구연산회로가 한바퀴 돌 면 니코틴 탈수소 효소에 의해서 NADH2가 5개가 떨어지고 FADH2가 1개가 떨어지고 ATP가 하나 생기고 이산화탄소가 3분자가 떨어져 나온다.

 

이산화탄소는 혈액에 녹아 허파로 가서 숨쉴 적에 공기중으로 나간다.

NADH2와 FADH2는 미토콘드리아 내막에 있는 전자전달계로 넘어간다.

 

 

 

그림은 전자전달계 전과정을 그린 것이다.

전자전달계는 수소가 전달되다가 수소가 넘겨준 전자를 전달하면서 ATP를 생산하고 물을 생산한다.

 

 

그림은 위의 전자전달계 그림이 복잡하여 두분분으로 나눈 것으로 앞부분이다.

NADH2가 H2를 FAD로 넘겨서 FADH2가 될 적에 ATP가 생긴다.

FADH2는 수소를 조효소 Q로 넘겨준다.

여기까지는 수소가 전달되는 과정이다.

 

 

 

그림은 전저전달계의 전과정을 두분으로 나눈 것의 뒷부분이다.

시토크롬효소들이 나열해 있다.

시토크롬 효소들은 철3가 양이온을 가진다. 즉 Fe3+다.

이온에 대해서 조금만 설명하면 다음과 같다.

모든 원소는 여기 상태가 되면 이온을 띤다.

수소 산소 철 등은 모두 원소이다.

 

원소의 기본 단위는 원자이다.

원자는 중앙에 핵을 가진다.

핵 속에는 양이온(+)을 띄는 양성자와 중성을 띠는 중성자가 있고

핵 둘레에는 전자들이 배치된다. 전자는 음이온(-)이다.

보통 한 원자가 가지는 양성자 수와 전자 수는 같다.

그래서 전기적으로 중성이다.

그런데 전자를 받으면 음이온을 띠게 되고 전자를 주면 양이온을 띤다.

 

 

 

그림을 다시 보자.

조효소Q가 수소를 시토크롬에게 넘겨 주려는데

시토크롬은 수소 속의 전자만을 가져간다.

수소에는 전자가 하나 밖에 없다.

두개의 수소에서 전자 두개를 가져갔다.

그래서 시토크롬 속에 원래 있는 2Fe3+가 – 인 전자 를 받아서

2Fe2+가 된다. 수소가 준 전자 속에는 고에너지가 들어 있다.

그래서 시토크롬효소들은 전자를 주고 받으면서 전자 속의 에너지를 꺼내서

ATP를 생산한다.

시토크롬의 알파벹 순서가 뒤죽박죽인 것은 발견된 순서 때문이다.

시토크롬 a를 발견하고 보니

다음에 조효소와 의 사이에 b가 있다는 것이 밝혀지고,

그 다음에 b와 a 사이에 c 가 있다는 것이 밝혀지고

그 다음에 a 와 닮았으나 조금 다른 a3가 밝혀졌다.

 

에너지를 가진 전자를 시토크롬 b에게 주고서

양이온(2H+)을 띠게 된 수소는 전자전달계 끝에 가서

에너지를 다 털어버리고 오는 전자(2e-)를 맞아 수소가 된다.

수소 2H는 1/2O2와 결합하여 H2O 즉 물이 된다.

 

이리하여 전자전달계에서는 고에너지를 품고 있는 수소를 받아

그 속의 에너지를 꺼내서 ATP와 물을 생산한다.

 

 

전자전달계 전과정을 다시 보자.

NADH2는 3개의 ATP를 생산하고 FADH2는 2개의 ATP를 생산한다.

그래서 포도당 한분자가 완전 산화되어 이산화탄소와 물이 되면서

38개의 ATP를 생산한다.

포도당 한분자는 두개의 피루브산을 생산하니

피루브산 두개가 미토콘드리아에 들어가서 두개의 구연산회로를 돈다.

 

전자전달계란 전자를 주고 받으면서 ATP를 생산하기에

전자전달계라고 한다.

 

 

정말 어렵지요. 지금도 여러분의 세포 속에서는

위와 같은 과정을 거쳐서 여러분의 기운을 생산하고 있답니다.

그리고 세포질에서는 아주 적은 에너지를 생산하고

미토콘드리아에서 대량으로 우리들의 기운을 생산한답니다.

미토콘드리아여!

수고가 많습니다.

앞으로는 미토콘드리아에게 많은 산소를 공급해 주기 위해서

맑은 공기를 마셔요.

그럴러면 환경을 맑게하고 나무를 심어야겠지요.

미토콘드리아에게 산소 공급을 충분히 해 주어야

우리에게 기운이 펄펄 나게 해주지요.

 

 

글:林光子  20060325

삽화: 이성희