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항산화 네트워크 버클리대 생화학교수 Lester Packer는 평생을 항산화제 연구에 헌신하며 항산화제와 건강과 관련된 800개의 과학 논문과 100권 이상의 책을 집필하여 "항산화제 박사"라고 불리었다. [1] 처음으로 비과학자들을 대상으로 쓴 그의 책, "The Antioxidant Miracle"에서 그는 항산화제들이 인체 내에서 각각 개별적으로 활약하는 것이 아니라, 서로 상호 간에 시너지효과를 위해 네트워크화되어 작동하며, 가장 중요한 점은 이 항산화 네트워크를 통하여 항산화제들이 서로가 서로를 재생시킨다고 하는 "항산화 네트워크" 개념을 소개했다. 전체로서의 네트워크가 질병으로부터 우리를 보호하고 노화를 늦추는 "기적"이란 것이다. 우리가 잘 알고 있듯이, 전자를 잃고 날뛰는 라디칼을 무장해제..

인체 내의 활성산소는 슈퍼옥사이드라디칼에서 시작하여, 과산화물로, 그리고 다시 과산화수소로 그 해로운 연결관계를 이어간다. 조금씩 강도를 약화시켜 가는 과정이라고 볼 수 도 있겠다. 가장 치명적인 수산화라디칼을 직접적으로 제어할 수 있는 방법을 인체는 가지고 있지 않다. 다만 그 전구체이자 매개체인 과산화수소를 무해한 물로 전환시켜 미리 사전에 대처하는 방법만이 존재할 뿐이다. 이제 활성산소의 체인을 따라 그 출발점부터 인체가 이들을 어떻게 처리하는지 그 관련된 효소들의 활약을 순차적으로 짚어보자. 생리학적 조건에서 상대적으로 안정적이고 생물학적으로 중요한 다양한 화합물들과 반응하는 과산화수소는 다양한 생체분자와 상대적으로 느리게 반응하기 때문에 독성이 약한 것으로 알려져 있다. 활성 라디칼들의 제거 과..

자유라디칼은 필요악인가? 1956년, 자유 라디칼 노화 이론의 아버지로 불리는 Denham Harman은 자유 라디칼을 모든 생명체가 노화하는 원인이라는 가설을 기반한 이론을 전개하면서 자유 라디칼을 "악의 판도라 상자"라고 묘사했다. [1] 이후 많은 연구가 꾸준히 계속되어 21세기 초에 이르러서는 생물들이 이 자유 라디칼들과 불편한 공생에 잘 적응하였을 뿐만 아니라 사실 오히려 이들을 유용하게 사용하는 메커니즘도 개발해 왔음을 제시하고 있다. 예를 들어, 혈관 톤(tone) 조절, 산소 텐션도 감지, 산소농도로 제어하는 기능들의 조절, 림프구의 항원 수용체를 포함한 다양한 막 수용체로부터의 신호 전달 강화, 산화 스트레스 반응으로서 환원 산화 균형 유지 등이 그것들이다. [2] 1985년 독일의 생화..

끊임없는 전자의 이동: 산화환원과정은 생명의 과정이다 세포 내 분자 간의 전자 이동을 나타내는 산화와 환원(Redox) 과정은 생명활동 시스템의 근간을 이룬다. 우리의 생명도 결국 원자차원까지 세밀하게 들여다보면 결국은 전자의 이동을 통해 이루어지는 과정들의 연속이라 할 수 있을 것이다. 인체는 이를 통해 에너지를 생산하고, 세포가 기능하고, 신호를 전달할 수 있기 때문이다. 그래서 헝가리 노벨수상자 Albert Szent‐Györgyi가 "인생은 쉴 곳을 찾아다니는 하나의 전자에 지나지 않는다(Life is nothing but an electron looking for a place to rest)."라고 한 말에 한없이 공감하게 된다. "인생은 쉴 곳을 찾아다니는 하나의 전자에 지나지 않는다." 하..

인체 내에서 활성산소가 만들어지는 가장 대표적인 기전이 면역반응을 위한 NADPH oxidase 촉매활동과 ATP 생산을 하기 위한 세포 내 산화적 인산화, 요산 배출경로 등임을 이전 글에서 살펴보았다. 이 들 모두 우리의 건강한 생명보존을 위해 반드시 필요한 반응들이다. 외부로부터 침입한 박테리아등을 비롯한 세균들을 살상하기 위한 강력한 살상무기가 필요해진 우리 인체는 NADPH oxidase 복합체를 활용하여 다양한 활성산소들을 생산해 낸다. 이를 호흡폭발(respiratory burst)또는 산화폭발(oxidative burst)라고 한다. 식세포가 집어삼킨 세균을 녹여버리기 위한 라디칼 생산 공정을 자세히 살펴보자. 백혈구의 식균작용 (phagocytosis), 1차 방어선. 먼저, 호흡폭발이 일..

인체 내에서 활성산소가 만들어지는 가장 대표적인 창구는 미토콘드리아, 백혈구, 그리고 요산 배출이다. 세포호흡: 미토콘드리아, 배달사고의 현장 전자를 잃는 사소한(?) 과정을 통해 우리는 생명유지에 필요한 에너지를 만들어 낸다. 그 경이로운 과정이 일어나는 곳이 미토콘드리아이다. 인체가 ATP(Adenosine tri phosphate)라는 에너지를 생산하기 위해 어떤 과정을 거치는지 아주 간단히 살펴보자면, 음식을 통해 영양분을 섭취한 후, 이들을 피르부산(Pyruvate)이라는 형태가 될 때까지 여러 과정을 거치면서 정성스럽게 쪼개고 쪼개 반을 만든 후(해당과정, glycolysis), 이를 세포질에서 미토콘드리아 기질 안으로 스윽 들여보내, TCA 회로(Tricarboxylic acid cycle)..

수산화라디칼의 탄생 과산화수소가 모체? 삼중항산소가 출발점이 되어, 하나의 전자를 획득하여 슈퍼옥사이드음이온라디칼이 되고, 다시 또 하나의 전자를 얻어 과산화물이 된다. 바로 여기에 수소 양성자 두 개가 결합되어 과산화수소가 되는 과정들을 자세히 앞 글에서 살펴보았다. 과산화수소의 입장에서 보자면, 최외각 전자 6개로 출발하여 각각 전자를 하나씩 획득하여 8개가 되어 옥텟규칙을 만족시키고 또한 모든 전자가 쌍을 이루었으므로 더 이상 라디칼이라 할 수 없다. 하지만 이 과산화수소는 라디칼 중에서도 가장 악명이 높다 할 수 있는 수산화라디칼을 탄생시킬 수 있다는 점에서 상당히 중요하다. 과산화수소가 수산화라디칼을 만들어 내지 못하도록 미리 사전에 차단시켜 버릴 수 있는 효소를 다행히도 우리 인체는 가지고 있..

약방의 감초, 만병의 근원? 활성산소란 말을 들으면 약방의 감초가 떠오른다. 질병과 관련된 논문이나 연구보고서들을 들으면 어디서나 항상 출석표를 찍는다. 더 나아가 텔로미어(telomere)를 공격하여 노화 촉진에도 관여한다고 한다. 왜 그럴까. 그리고 궁금하다. 활성산소가 대체 무엇인가. 두리뭉실하게 빌런인 건 알겠는데 어떻게 나쁜 건지, 그리고 정말 해롭기만 한 것인지 좀 제대로 세밀하게 알아보고 싶어 작정했다. 활성 산소. 활성된 산소라는 뜻이리라. 그렇다면 활성이 무엇인지부터 시작해 보자. 활성이란? 안정되지 못하고 다른 물질과 쉽게 반응할 수 있는 상태를 활성상태라고 한다. 영어로 Reactive이고 라디칼(radical)이라고도 한다. 안정된 상태의 원자들은 에너지 레벨이 낮고 활성이 적다. ..

2. 세로방향: 족(group, 族) 앞에서 가로의 주기가 전자껍질에 개수에 따른 분류임을 보았고, 원자번호에서 알 수 있는 전자의 개수를 전자껍질과 오비탈에 채워나가는 순서를 아주아주 간단하게 살펴보았다. 그렇다면 세로방향은 무슨 공통적인 성격으로 묶어놓은 것일까? 원자가 최외각 전자(原子價電子) 수에 의한 것이다. 전자를 차례로 채워나갔을 때 마지막 제일 바깥 껍질에 있는 전자로서 화학반응에 직접 참여하는 전자를 원자가 전자라고 한다. 예를 들어 원자번호가 8인 산소는 첫 번째 껍질(K껍질; 1s2)에 2개, 두 번째 껍질(L껍질; 2s2, 2px2, 2py1 spz1)에 6개 총 8개를 채웠다. (주 1] 물론 이 규칙도 예외가 있다.) 이때 최외각껍질은 L껍질은 총 6개로서 원자가 전자가 6개이다..

앞글에 이어... 1. 가로방향: 주기(period, 週期 ) 주기율표의 가로, 즉 주기(period)는 전자껍질에 대한 것이다. 영어로는 electron shells라고 한다. 이 전자껍질들은 각각 특정 에너지 레벨을 가진다. 중앙의 원자핵과 가까울수록 에너지 레벨은 낮고 따라서 안정적이고 반응성이 약하다. 안쪽 껍질에 있는 전자들은 원자핵에 강하게 끌려있어 다른 원자와의 결합과 같은 활동에는 관여 하지 않는다. 아주 바깥쪽의 껍질, 에너지 레벨이 높고 반응성이 높은 전자들이 바깥세상의 다른 원자를 힐끗힐끗 두리번거리며 전자 교환을 꾀한다. 원자핵으로 부터 먼 껍질은 그만큼 반지름이 크고 공간이 커지므로 에너지가 높다. 그래서 원자핵으로부터의 일탈(?)도 가능하지 않겠는가. (교실에 맨 뒷줄에서 선생님..