선 문화 건강정보 | 세포와 미토콘드리아 = 인체의 에너지를 생산하는 빛의 담지체

세포와 미토콘드리아

= 인체의 에너지를 생산하는 빛의 담지체

안녕하세요. 저는 가정의학과 전문의 윤석현입니다. 여러분들과 우리 인체에 대해 함께 공부하고 탐구하면서 무병장수할 수 있는 초석을 다지는 시간을 가져 보려 합니다. 오늘은 우리 몸에 있는 세포와 그 속에 담긴 아주 작지만 중요한 미토콘드리아mitochondria에 대해서 알아보도록 하겠습니다.

세포細胞 : 인체를 구성하는 최소 단위

사람의 몸은 세포細胞(cell)로 이루어져 있습니다. 그렇다면 우리 몸을 이루고 있는 세포 수는 얼마나 될까요? 그냥 생각해 봐도 엄청 많겠죠. 15조에서 30조 정도라고 합니다. 30조라고 하면 감이 잘 안 오시죠. 0이 13개나 있습니다. 30,000,000,000,000 이렇게 많은 세포가 조직, 기관 등 우리 몸을 구성하고 있습니다.

모든 세포는 어떠한 기능을 담당하기 위해서 존재합니다. 우리 몸에서 필요한 물질을 생산해서 제공합니다. 사람의 몸에 오장육부가 있듯이 이 세포 하나하나에도 장기들이 있습니다. 세포의 핵은 설계도를 보관하는 곳이고, 리보솜ribosome은 설계도를 통해서 만든 철근이나 벽돌 역할을 하는 단백질을 만들고, 소포체小胞體(Endoplasmic Reticulum)에서는 그것을 가공하고 보관하기도 합니다. 그리고 기다리고 있다가 분비를 해야 된다 하면 맨 마지막에 골지체(Golgi apparatus)라는 곳에 가서 완성형을 만든 다음에 포장해서 배송하는 역할을 합니다. 세포는 말하자면 물건을 만들어 내는 기초 공장과 같은 역할을 합니다.

미토콘드리아 : 인체를 작동시키는 에너지 생산 공장

이런 다양한 작업들을 하기 위해서는 막대한 에너지, 전기 에너지가 많이 필요하겠죠. 그 에너지를 제공하는 SMR(Small Modular Reactor, 소형 모듈식 원자로) 같은 파워 하우스가 바로 미토콘드리아입니다. 극미한 수준에까지 거의 모든 세포에 미토콘드리아가 존재하는데, 에너지를 내죠. 세포에서 에너지를 내는 광光, 빛이 나는 겁니다. 모든 세포에서 에너지가 나옵니다.

여기서 질문. 한 개의 세포 내에 몇 개의 미토콘드리아가 들어가 있을까요? 장기에 따라서 그 숫자의 편차가 많이 나지만 전체 평균적으로 볼 때 한 세포당 400개 정도의 미토콘드리아가 존재한다고 합니다.

그렇다면 우리 인체 내에 미토콘드리아는 총 몇 개나 있을까요? 놀라지 마세요. 1경 개입니다. 아까보다 공空[영零]이 더 많습니다. 0이 16개나 되는 숫자입니다. 10,000,000,000,000,000.
인체 내에 있는 미토콘드리아의 총합의 무게를 재면 우리 몸무게의 10분의 1 정도라고 합니다. 내 몸무게가 55kg이라면 미토콘드리가 5.5kg이 있는 것이고, 100kg이라면 10kg의 미토콘드리아가 있는 것입니다.

어마어마하게 많은 양의 미토콘드리아가 우리 몸 안에 있는 거죠. 이런 것을 어떻게 알았냐구요? 이런 것만 연구하시는 분이 계시나 봐요. 닉 레인Nick Lane의 저서 『미토콘드리아』라는 책에 보면 여기에 대한 자세한 내용이 나와 있습니다.

미토콘드리아가 생성하는 에너지 탱크 ATP

우리가 코로 들이마시는 산소와 입으로 먹는 음식이 우리 몸에 들어와서 여러 과정을 거쳐 미토콘드리아가 이용할 수 있는 재료가 되어 들어오면 미토콘드리아에서는 아주 중요한 ATP(Adenosine Triphosphate, 아데노신 삼인산)라는 물질과 이산화탄소 CO2와 물 H20를 만들어 냅니다.

ATP는 쉽게 말해서 이동이 가능한 휴대용 에너지 탱크입니다. 그럼 한 개의 ATP에서 얼마의 에너지가 나올까요? 약 7.3Kcal, 즉 7,300칼로리입니다.

그러면 우리 몸에서 만드는 에너지가 과연 얼마일지 알아볼까요? 미토콘드리아 내에 생화학적 수준에서 한 번의 TCA회로(tricarboxylic acid cycle, 에너지 생산에 중요한 대사회로代謝回路)를 통해서 만들어지는 ATP 숫자는 12개라고 합니다. 몸 전체의 미토콘드리아가 1경이라고 한다면 1경 곱하기 12ATP에다가 7,300칼로리. 계산이 복잡해집니다. 876,000,000,000,000,000,000 읽기도 힘듭니다. 8해 7600경 칼로리. 계산이 어찌 되었든 엄청나게 막대한 양의 에너지가 생성되고, 우리 몸은 이러한 에너지를 ATP라는 형태로 저장해서 활용한다고 합니다.

장기臟器 : 에너지 인프라 시스템

이 미토콘드리아가 ATP를 만들려면 무엇이 필요하느냐. 산소와 3대 영양소라고 하는 포도당, 단백질, 지질 같은 영양소가 필요합니다. 산소와 영양소를 활용해 에너지 이송 탱크인 ATP를 만들었어요. 그럼 필요한 곳으로 보내 주어야겠죠? 또 ATP를 만들면서 동시에 이산화탄소와 폐기물도 나왔어요. 처리해야 되겠지요. 이러한 모든 과정을 위한 인프라가 필요합니다. 이러한 기능을 위한 장기臟器(organ)들이 필요하게 되는 거죠. 진화학적으로요. 그래서 어떤 장기가 생겼느냐?

횡격막橫隔膜(Thoracic diaphragm) 위로는 눈에 보이지 않는 산소를 받아들이고 이산화탄소를 내보내기 위해서 폐肺와 심혈관心血管이 형성되었죠. 횡격막 아래에는 영양소를 공급하기 위한 공장으로 위胃와 소장小腸, 간肝, 담낭膽囊, 췌장膵臟들이 생겼습니다. ATP 만드는 데 필요한 삼대 영양소인 탄수화물, 지방, 단백질을 처리하고 그 과정에서 나온 폐기물을 처리하고 재흡수하기 위한 콩팥(신장腎臟)과 대장大腸이 생겼습니다.
2차 전지 인프라로 말하자면 미토콘드리아는 셀 제조업체가 되겠고, 전해질 첨가물 공장은 상초上焦 윗부분에, 원자재 가공 공장은 중초中焦에, 그리고 폐배터리 재활용 공장은 하초下焦에 존재하는 형태입니다.

미토콘드리아가 우리 생명을 유지시켜 주기 위한 빛 에너지를 만들기 위해서 모든 장부가 세팅되었다?! 정말 놀랍지 않습니까? 그렇다면 다음 시간에는 이 미토콘드리아가 어떤 과정을 거쳐서 ATP를 만들 수 있는 에너지를 획득하는지에 대해 알아보겠습니다. ■