[김재호의 생명이야기]<128> 신진대사 질환의 바람직한 해법

고립된 시스템 안에서 에너지 총량이 일정한 현상을 물리학과 화학에서는 에너지 보존 법칙이라 부른다. 여기서 고립된 시스템이란 시스템의 안과 밖이 격리되어 있어 어떤 물질이나 에너지도 밖에서 안으로 들어오지 못하고, 안에서 밖으로 나가지도 않는 것을 뜻한다. 이 법칙에 따르면 에너지는 새로 만들어지거나 없어지지 않으며, 시스템 안에서 에너지의 형태만 바뀐다.

자동차의 연료를 태우면 연료의 화학에너지가 운동에너지로 바뀌고, 장작을 태우면 장작의 화학에너지가 빛과 열에너지로 바뀐다. 엄마 배 속 수정란에서부터 죽는 순간까지 우리 몸에서 단 1초도 쉬지 않고 일어나는 신진대사에도 에너지 보존 법칙은 적용된다. 엄마 피 속이나 음식에 들어 있는 화학에너지가 운동에너지와 열에너지, 다른 형태의 화학에너지로 끊임없이 바뀐다.

세포가 분열하여 성장하고, 손상된 세포를 수리하고, 먹고, 일하고, 놀고, 휴식하고, 잠자는 것을 포함하여 생명체의 모든 활동에는 에너지가 필요한데, 이 에너지를 생산하여 소비하는 모든 화학반응이 바로 신진대사다. 모든 생물이 살아가기 위해서는 신진대사를 통하여 끊임없이 에너지를 생산해야 하기 때문에 신진대사가 멈추는 순간은 바로 죽음을 의미한다.

신진대사는 에너지를 생산하는 활동과 소비하는 활동으로 나눌 수 있다. 에너지를 생산하는 활동은 복잡하고 큰 물질을 분해하여 작고 간단한 물질로 만드는 것을 말하며, 이화(異化)작용이라 부른다. 반대로 에너지를 소비하는 활동은 작고 간단한 물질을 복잡하고 큰 물질로 합성하는 것을 말하며, 동화(同化)작용이라 부르는데, 동화작용에는 탄소동화작용(광합성)과 질소동화작용이 있다.

식물은 이산화탄소와 물, 빛에너지를 이용하는 탄소동화작용으로 포도당을 합성하고, 토양 속에서 흡수한 무기 질소화합물을 이용하는 질소동화작용으로 아미노산과 같은 유기 질소화합물을 합성(1단계 동화작용)한다. 여기서 만들어진 포도당이나 아미노산과 같은 간단한 물질들을 합성하여 탄수화물이나 단백질, 지방과 같은 복잡한 물질을 만들어(2단계 동화작용) 성장하고 생존한다.

식물과 달리 1단계 동화작용을 하지 못하는 사람이나 동물은 영양소에 들어있는 화학에너지를 이용하여 살 수밖에 없다. 음식 속 탄수화물이나 단백질, 지방을 포도당이나 아미노산, 지방산과 같은 간단한 물질로 분해하여 흡수(소화, 1단계 이화작용)하고, 세포 안에서 산소를 이용하여 이 물질들을 이산화탄소와 물, 질소 화합물로 다시 분해(2단계 이화작용)하여 에너지를 생산한다.

사람이나 동물은 1단계 동화작용은 하지 못하지만, 1단계 이화작용으로 만들어진 포도당이나 아미노산, 지방산의 일부를 다시 합성(2단계 동화작용)하여 탄수화물이나 단백질, 지방을 만든다. 이렇게 만들어지는 단백질은 근육이나 뼈, 혈관, 신경과 같은 여러 조직에 사용하고, 탄수화물의 일종인 글리코겐과 지방은 비상용으로 비축하였다가 필요할 때 다시 분해하여 사용한다.

신진대사는 음식과 산소를 원료로 사용하여 에너지는 물론, 생명활동에 필요한 모든 물질을 필요할 때 필요한 만큼 적절히 공급하는 기능을 수행한다. 60조 개 모든 세포안의 수많은 유전자가 긴밀하게 협력하여 조화롭게 일을 처리해야 하기 때문에 매우 복잡하면서도 정교한 신비스러운 시스템이다.

잘못된 생활습관이 신진대사와 관련된 유전자의 작동을 혼란시키면 신진대사에도 문제가 생기는데, 신진대사의 과정이 복잡한 만큼 신진대사의 이상으로 나타나는 질환은 매우 다양하다. 이때 신진대사를 정확하게 이해하고 시스템 혼란의 원인이 된 잘못된 생활습관을 개선하면 신진대사는 쉽게 정상을 회복하지만, 생활습관은 개선하지 않고 약에 의존하는 방법은 효과가 일시적이고 제한적이어서 현명한 방법이 아니다.

김재호 KB자산운용 상근감사위원