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  1. 2017.02.26 활성산소(reactive oxygen)가 늙고 병들게 한다

활성산소가 무엇인가?


활성산소 분자의 구성



호흡을 하는 모든 생물체들은 산소를 필요로 하며 호흡 과정에서 반응성이 강한 산소유도체가 생성되는데, 이들을 통칭하여 활성산소라 한다.

 

활성산소 발생 원인

 

 

사람이 들이마신 산소는 세포 속으로 움직여 탄수화물과 지방을 태워서(=산화) 분해시키는 데 사용된다. 음식 속의 탄수화물과 지방을 산화시켜야 우리에게 필요한 에너지로 사용할 수 있기 때문이다. 하지만 산소가 에너지만 주는 것은 아니다. 산소는 우리 몸에서 음식물을 연소시키는 과정 중에 활성산소라는 유해성 산소를 만든다.

 

보통 정상적인 산소는 우리 몸 속에서 약 100초 이상 머무르지만 불안정한 활성산소는 100~10억분의 1초 동안 생겼다가 순식간에 없어진다. 이와 같이 활성산소는 눈 깜짝할 사이에 존재하는 유해물질이지만 반응성이 매우 강해서 순식간에 우리 몸을 공격해 망가뜨린다.

 

활성산소는 우리 몸의 기본단위인 세포의 (세포)막을 공격해서 세포의 본래 기능을 상실하게 만들고, 세포 내 유전자를 공격해서 해당 세포가 재생(분화 또는 자살)하지 못하게 막는다.

결국 활성산소는 인체의 신호전달체계를 망가뜨리거나 면역력을 떨어트림으로써 당뇨병, 동맥경화, 암 등의 체내 질병으로 이어지는 것이며, 세포의 재생을 막기 때문에 노화를 유발하거나 촉진시키는 것이다.

 

활성산소는 노화와 질병의 원인이면서 살균기능도 겸비한다.

 

하지만 인체에 세균이나 바이러스가 침투하면 그것들을 살균(죽이기)하기 위해서 우리 몸은 스스로 활성산소를 만들어 내기도 한다. 그렇기 때문에 과도한 양의 활성산소가 문제가 되는 것이다.

 

활성산소가 체내에서 살균기능을 끝내면 역시 분비량의 2-3%가 체내에 남게 된다. 이렇게 남은 활성산소는 우리 몸에 좋지 않은 영향을 주는데, 면역체계가 이들 과잉 활성산소의 공격을 방어해 줌으로써 과잉 활성산소의 공격에서 어느 정도 벗어날 수 있도록 해준다.

 

활성산소가 만들어지면 인체는 자동적으로 이를 제거하기 위해 항산화 효소인슈퍼옥사이드 디스뮤타제(Superoxide Dismutase ; SOD)’를 분비해 활성산소를 제거하고 몸 밖으로 내보낸다.

SOD는 간, 심장, , 췌장, 혈액, 뇌 등 모든 부위에 들어있다.

 

그러나 나이가 들수록 인체의 방어체계가 점점 약화되기도 하고, 스트레스 등 여러 원인으로 몸의 면역체계가 제대로 작동하지 않는 경우가 많기 때문에 항상 활성산소에 노출되면서 노화와 질병으로 이어질 가능성이 크다.

 

 

활성산소 종류

 

인체에 위협이 되는 활성산소는 초과산화수소이온, 과산화수소, 하이드록시 라디칼, 싱클레트 옥시전 등 총 4가지다. 이 가운데 ‘물 분자’에 추가로 ‘산소 원자’ 하나를 달고 있는 형태를 지닌 과산화수소는 반응성이 뛰어나다. 늘 혹과 같은 산소 원자를 상대방에게 건네고 자신은 안정된 물 분자 형태를 취하려는 성질을 갖고 있기 때문이다.

 

수퍼옥사이드 이온 (superoxide anion, O₂¯)

활성산소종의 일종. 통상의 산소분자에 전자가 1개 이입한 1전자환원체로서 1개의 홀전자(unpaired electron)가 있는 음이온라디칼이다. 과산화수소의 전구체이며, 철이나 동의 존재 하에서 펜톤반응에 의해 히드록실라디칼을 생성한다.(상세보기)

 

과산화수소 (hydrogen peroxide, HO)

수소와 산소의 화합물로 옅은 푸른색을 띠며 희석한 용액은 무색이고 물보다 점성이 큰 액체이다. 분석 시약의 산화제, 견사나 양모 등의 표백제, 플라스틱 공업에서 비닐 중합의 촉매로도 사용된다. (상세보기)

 

하이드록실 라디칼 (hydroxyl radical, OH )

플라스마 상태에서 발생하는 산소 음이온계의 물질. 히드록실 라디칼(Hydroxyl Radical)이라고도 한다. 수산화 이온(OH-)의 라디칼 이온이다. 오존의 2000, 태양의 자외선보다 180배 정도 빠른 살균 속도를 지닌다. 그리고 공기와 물속에 있는 거의 모든 오염 물질과 반응하여 탈취, 분해하는 기능이 있다. (상세보기)

 

싱클레트 옥시전(일중항 산소 singlet oxygen , 單一狀態酸素 ¹O)

공기내의 기저상태의 산소분자는 최외각(最外殼)산소분자는 반결합성 분자궤도에 같은 방향인 스핀을 갖는 전자가 한 개씩 들어 있는 라다칼[()중항분자]인데(3O2), 대부분이 단일상태인 세포성분과는 스핀금제 때문에 효소 또는 반응은 하지 못한다. 3O2이 광화학반응에서 에너지를 얻어 여기상태가 되면 반결합성 궤도의 전자의 스핀이 상호간에 역()이 되어, 단일상태산소(1O)가 된다. (상세보기)

 

수퍼옥사이드 이온 (superoxide ion, O¯)

과산화수소 (Hydrogen peroxide, H₂O₂)

하이드록실 라디칼 (hydroxyl radical, •OH)

일중항 산소 (singlet oxygen  ¹O₂)

 

 

4종류의 활성산소 가운데서도 수산화 라디칼은 다른 것들과 특히 비교된다.

 

수산화 라디칼(하이드록실 라디칼 hydroxyl radical)은 반응성이 매우 강하면서도 반감기는 나노초(ns) 정도로 매우 짧다.

효소에 의해 제거되는 초과산화 이온과는 달리 수산화 라디칼은 효소의 공격을 받지 않는 반면에 짧은 수명에도 불구하고 거의 모든 종류의 분자들을 공격하여 (인체의) 필수 분자들을 없애버린다.

 

 

항산화(활성산소 환원제거) 물질

 

전통적인 항산화 물질

 

 

과잉의 활성산소를 제거하기 위해 인체 내에서 생성되는 항산화 물질이 있다. 외부에서 섭취가 가능한 항산화 물질은 각종 식품, 특히 과일과 채소류에 광범위하게 포함되어 있고 인공 합성 항산화제도 시판되고 있다. 최근에는 수소의 뛰어난 항산화 효과가 주목 받고 있다.

 

카탈라제(catalase)

대사 혹은 호흡 과정에서 생성된 과산화수소는 분해되면서 더 강력한 산화력을 지닌 수산화 라디칼을 형성할 수 있는데, 다행히도 과산화수소가 분해효소인 카탈라제(catalase)를 먼저 만나게 되면 수산화 라디칼이 형성되지 않는다. (상세보기)

 

글루타치온 퍼옥시다제(Glutathione peroxidase)

글루타치온(Glutathione) 분자를 매개체로 하여 과산화수소를 분해한다. Glutathione peroxidase활성화 자리(active site)에는 셀레늄(Se)이 포함되어 있다는데, 셀레늄의 섭취로 몸 속에서 과산화수소의 분해를 돕는 효소가 많이 생성된다면 그만큼 활성산소의 농도를 줄일 수 있다. (상세보기)

 

▷활성부위(active site , 活性部位) 또는 활성점(active site, 活性點)

기질과 상호작용하고 결합하여 효소-기질복합체를 형성하는 효소분자의 부위 또는 항원과 상호작용하고 결합하여 항원-항체복합체를 형성하는 항체의 부위.

 

수퍼옥사이드 디스뮤타제(SOD, Superoxide dismutase)

초과산화 이온을 산소와 과산화수소로 변환해 주는 효소(SOD, Superoxide dismutase)로써 주로 세포 내의 소기관, 소포체에서 만들어진다.

항산화 효소들에는 구리, 망간, 아연 등의 금속이온이 포함되어 있다. (상세보기)

 

수소(hydrogen)

수소는 산소와 결합하여 물을 만든다. 활성산소는 원자핵의 전자가 교란된 산소를 말한다. 수소는 활성산소와 결합, 물로 환원된다. (상세보기)


Posted by 망중한담

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