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효소enzyme 우선 산소는 우리 인간에게 없어서는 안 될 필수 불가결한 물질이다.
2013-08-22 17:41:06
이엠생명과학연구원

항산화란 무엇인가 ?

 

 

산소는 두 가지 얼굴을 지니고 있다.

 

우선 산소는 우리 인간에게 없어서는 안 될 필수 불가결한 물질이다. 인간을 포함한 모든 동물은 몸 밖에서 영양분을 섭취하고 그것을 산소로 연계시켜 에너지를 얻는다. 만약 산소가 없다면 인간은 물론 지구상의 거의 모든 생물이 멸종하고 말 것이다. 산소는 이렇게 모든 생물에게 에너지 원천으로 작용한다.

이런 의미에서 볼 때 산소는 우리에게 매우 유익한 반면 활성 산소로 변화되어 질병을 일으키고 노화를 촉진시키며 끝내는 생명까지 앗아가기도 한다. 공기 중에서 산소가 일으키는 다음의 작용들을 보면 산소가 얼마나 나쁜 역할을 하는지 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

 

 

쇠에 녹이 슨다

고무가 탄력을 잃는다.

버터나 식용유가 변한다.

껍질을 벗겨놓은 사과가 변색한다.

 

 

그렇다면 인간에게 절대적으로 필요한 산소가 독으로 작용하는 이유는 무엇인가?

이것을 이해하려면 우선 지구에서 제일 먼저 생명체의 형태로 생겨났던 미생물에 관해 살펴볼 필요가 있다. 지구상에 최초로 생겨난 미생물은 처음에는 산소 없이도 살 수 있었다. 오히려 산소가 있으면 곤란한 생명 시스템이라 할 수 있다. 그런데 언제부터인가 태양광선을 이용해 에너지를 만드는 마름(水草)이 번식하기 시작했고, 이 수초는 노폐물로 산소를 토해내기 시작했다. 인간이 산소를 들이마시고 탄산가스를 토해내는 것과 정반대 현상이다. 이렇게 마름이 산소를 점점 토해내자 산소가 없이도 잘 자라던 미생물은 산소 독의 해를 입어 모두 멸종하게 된 것으로 추정된다. 그 후에 산소를 이용하는 미생물이 나타나기 시작했다. 산소가 있는 곳에서 살 수 있는 미생물을 호기성미생물(好氣性微生物) 이라 하는데, 산소로 구성된 대기권이 지구를 에워싸게 되면서 이 같은 호기성 미생물이 지천에 퍼지게 되었다. 한편 산소가 있으면 살지 못하는 미생물을 혐기성 미생물(嫌氣性 微生物)이라 하는데, 이런 미생물은 거의 사라지고 공기가 닿지 않는 깊은 땅 속이나 바다 혹은 인간의 내장 속에서 근근이 생명을 유지하게 되었다. 우리 인간의 체내에는 산소를 꺼리는 혐기성 미생물의 흔적이 아직도 남아있다. 우리 인간의 내장 속에 아직도 살아 남아있는 유산균 등과 세포핵이 바로 그것이다. 세포핵 주변에는 에너지 발전소 역할을 하는 미토콘드리아라는 부분이 있는데, 이 미토콘드리아의 활력이 떨어지면 세포의 핵과 산소가 닿게 된다. 이것을 현미경으로 관찰해 보면 핵은 산소와 부딪치는 순간 바로 죽어버린다. 이 현상에서 잘 알 수 있듯이, 산소는 인간이 살아가는 에너지를 만드는 데는 절대적으로 필요한 존재지만 동시에 독으로 작용하는 부정적인 존재이기도 하다. 식품을 공기 중에 두면 점점 상하게 되는 것이 그 증거 가운데 하나이다. 고기나 생선은 산소에 닿으면 10초 단위로 상태가 나빠진다. 이것이 산화라는 현상이다. 산화한 음식을 먹는다는 것은 체내에 산화물을 집어넣는 다는 것을 의미한다. 이것은 녹을 체내에 집어넣는 것과 같으며, 따라서 그 인체 역시 그만큼 산화가 촉진된다. 이 같은 산화를 억제하는 물질을 항산화 물질이라 하는데 비타민C, 비타민A ,그리고 비타민E 등이 이 같은 작용을 한다.

EM에는 직접, 간접으로 항산화 물질을 생성한다. 자연계의 모든 것은 최종적으로는 산화하고 붕괴한다고 하는 대원칙이 있다. 인간도 예외 일 수는 없으며 유전자가 녹슬어 기능이 저하하면 병이 되고, 또 유전자가 녹슬어 활동을 못 하게 되면 수명을 다하는 것이다. 따라서 자연계에서 발생하는 나쁜 것은 모두 과잉 산화현상이라고 할 수 있다. EM이 생성하는 항산화 물질과 그에 수반하여 발진되는 항산화 물질은 생명의 유무를 불문하고 자연계의 산화와 붕괴를 방지하는 작용이 있다.

 

EM이 만능이라고 말하는 것이 바로 이 때문이다.

 

산소는 생체 내에서 탄수화물 등을 산화시켜 에너지를 만들어내기도 하지만 동시에 생체성분도 산화시키기도 한다. 생체성분과 반응해 산화시키는 작용을 하는 활성산소와 프리라디칼(free radical)이 과잉되면 생체의 기능과 구조가 파괴되어 여러 가지 생리적인 기능 장애가 일어나게 된다.

포유류가 호흡한 산소의 약 3~10%가 독성이 강한 활성산소나 프리라디칼로 변환된다고 한다. 현재의 환경 염 물질과 각종의 독성 물질은 이러한 프리라디칼의 발생을 촉진하는 특성이 있다. 따라서 활성산소와 프리라디칼의 발생을 억제하는 것이 생명을 건강하게 유지하기 위한 불가결의 조건이다. 이러한 개념은 고등 동식물계뿐만 아니라 미생물의 세계에서도 매우 중요하다. 왜냐하면 미생물의 집단도 하나의 생명체이기 때문이다.

모든 생물들은 과잉의 활성산소와 프리라디칼을 제거하기 위한 항산화 방어계를 갖추고 있다. 이러한 항산화 방어계의 기능에 의해 활성산소의 생성은 억제되고 산화스트레스에 대한 내성을 갖게 되어 스스로의 건강을 지키게 된다. 이러한 항산화 방어계가 잘 작동하지 않을 때 각종의 장해와 병이 발생하게 된다. 따라서 항산화 방어계의 능력을 어떻게 높이는가가 건강 유지의 중요한 관건이다.

 

지금까지는 스트레스를 주는 방법과 유전자 도입에 대한 연구가 진행되어 왔다.

생물은 스트레스를 받으면 항산화 방어계의 능력이 어느 정도 향상된다. 하지만 스트레스의 강도 조절과 생육에의 부정적 영향, 생체 내의 산화물 축적 등이 문제가 되고 있다.

유전자의 도입은 과다한 비용과 생리적 균형의 붕괴가 문제가 되고 있고, 바람직하지 않는 결과가 발생할 가능성이 있다는 지적이 제기되고 있다.

 

 

О₂- (Super Oxide)

↓ SOD ↘

H2O +½O2 ← H2O2(과산화수소) → OH (히드록시기)

↑ ↑

CAT, APX, GPX 등 Fe+2, Cu+2(유리 금속-촉매 역할)

 

 

EM에서 제안하는 항산화 물질을 이용하는 방법은 새로운 발상이다. 기존의 연구는, 항산화 물질을 사용하면 항산화력이 증가할 가능성은 낮고, 오히려 저농도의 활성산소에 의한 산화스트레스를 가하는 것이 항산화력을 증가시킨다는 점에 기울어져 왔다. 그러나 EM에 의해 만들어지는 항산화 물질은 다른 항산화 물질과는 달리 촉매작용이 매우 강하기 때문에 생물의 항산화력을 높이는 효과가 뛰어나다. 또한 생육의 촉진뿐만 아니라 산화스트레스에도 오히려 잘 견디게 하는 성질도 가지고 있다. 지금까지 연구되어온 항산화 물질은 산화물의 제거 과정에서 그 자신이 산화되기 쉽고 또 산화되면 프리라디칼이 되는 위험성을 갖고 있다. EM이 생성하는 항산화 물질은 산화물의 제거 과정에서 쉽게 산화되지 않을 뿐만 아니라 인위적인 가열 등에 의해서도 쉽게 파괴되지 않는 특성을 갖고 있다. 그렇기 때문에 응용 가능성이 많다. 이러한 특징은 EM이 미생물군인 것처럼 항산화 물질도 다양하기 때문에 오는 특성으로 보여진다.

 

사람은 하루에 500g 이상의 산소를 마셔야 한다. 산소는 물 다음으로 많이 마시는 분자이다. 그런데 사람이 마시는 하루 산소량 가운데 4~5%는 활성 산소가 되어 스트레스, 질병, 노화의 원인이 된다는 사실은 1950년대부터 제기되어 왔다. 우리 인간에게 없어서는 안 될 산소가 만병의 근원이기도 한 아이러니인 것이다. 활성 산소란 고반응성 산소종(reactive oxygen species, ROS)를 줄여서 부르는 이름으로 다양한 과산화물이 여기에 포함된다. 활성 산소의 대표적인 물질은 ‘초과산화물'(superoxide, O2-)이라고 부르는 라디칼 형태의 불안정한 것으로 산소보다 산화력이 더 큰 화학종이다. 산화력이 큰 과산화수소(H2O2), 히드록시기(OH), 알킬 과산화물, 할로겐 화합물 등이 모두 활성 산소로 분류된다.

초과산화물은 생체 내에서 철이나 구리 등 유리 이온과 반응하거나 일산화 질소와 반응해서 반응성이 훨씬 큰 라디칼을 만들어내기도 한다. 이렇게 만들어진 과산화수소나 히드록시기는 초과산화물보다도 반응성이 커서 인체에 직접적인 피해를 준다. 지금까지 알려진 바로는 동맥경화, 악성 종양, 관절염 등의 퇴행성 질병이나 인체의 노화도 활성 산소와 깊은 관련이 있는 것으로 밝혀졌다.

그러나 인체는 이러한 문제에 대한 준비를 갖추고 있다. 인체 내에서는 ‘초과산화물 불균등화 효소’(superoxide dismutase, SOD), 카탈라아제(CAT), 글루타치온 등의 효소에 의해 활성 산소가 제거될 뿐만 아니라 식품을 통해 흡수되는 비타민C?E 등도 활성 산소를 제거하는데 큰 역할을 한다. 그런데 이러한 효소는 인간의 나이가 많아져 가거나 환경이 나빠져 감에(특히 화학 비료, 농약 사용 등) 따라서 점차 줄어들어 체내의 면역력이 저하됨으로써 인간은 병약해지고 노쇠해져 가게 된다.

항산화란 활성 산소(O2-, H2O2, OH 등)의 산화 활동을 억제하거나 제거하는 것을 말한다.

 

이러한 성질을 많이 가진 물질을 항산화 물질이라 한다. 우리 주변에는 항산화력이 있는 식물들이 많은데, 예를 들면 쑥, 녹차, 허브, 고추, 마늘, 파와 같은 향신료나 인삼, 감초, 천궁과 같은 한약재 뿐만 아니라 새 순, 꽃 잎 등에도 많이 들어 있다. 또한 최근에는 각종 비타민제나 항산화 물질이 첨가된 식품 등이 개발되어 시판되고 있는 실정이다.

EM은 유리금속을 제거하여 산화를 막는 항산화력이 뛰어난 미생물들이다. EM을 토양에 정착할 수 있도록 투여하면 토양속에 항산화력이 증가하여 활성 산소가 억제될 뿐만 아니라 독(활성산소)을 지닌 나쁜 균은 활성 산소에 대한 저항 시스템의 붕괴로 죽거나 독성이 없는 균으로 바뀌어 토양은 발효 합성이 가능한 옥토가 된다. EM은 들을 때까지 써야한다는 이유가 바로 여기에 있다. 또한 백탁이나 녹조 현상이 심한 바다, 하천, 연못 등에 EM을 투여하면, 환원 상태에서 소수성 지방 등에 의해 중금속 이온이나 유기물이 물에 녹아들면서 물이 탁해지던 현상이 EM의 항산화 작용에 의해 중단되고 다시 맑아지게 된다.

이상에서 간단하게 살펴 본 바와 같이, EM은 시중에서 시판되고 있는 미생물제재만을 의미하는 것이 아니다. EM은, 광합성 세균을 중심으로 한 유용한 미생물들이 정착함으로써 항산화 작용이 강화되어, 미생물들이 서로 공생하며 부패를 억제하는, 미생물 생태계를 의미한다. 이러한 미생물 생태계를 복원하는 것이 유기 농업의 실천이며, 환경 보전의 길잡이이다. 그럴 때 자연은 소생의 방향으로 나아가게 되고 인간 사회는 경쟁하는 사회가 아니라 공존 공영하는 사회로의 미래를 기약할 수 있지 않을까 ? 




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