유기물과 무기물의 차이는 에너지의 높고 낮음의 차이이다.
생명체와 무생물간의 근본적인 차이는 산화와 환원의 차이라고도 할수 있다.
그렇다면 그 기준은 무엇인가?
수소라고 할수 있을것이다.
산화환원측정기 - ORP meter
액체의 산화 또는 환원된 정도를 측정하는 장치를 ORP(oxidation reduction potential) meter라고 하는데 전자를 한개 갖는 수소원자(H)와 전자가 없는 수소 양이온(H+)이 같은 농도로 있을때를 '0'으로 정의한다. 이 장치로 측정해 보면 수돗물은 +400 이상이 나오고 혈액은 -300 정도가 나온다. '-' 값으로 갈수록 전자가 많은 환원이 된 상태를 의미한다. 산소가스는 +1000, 수소가스는 -1000을 상회하고, 고체에서는 수소가 많이 결합되어 있을수록 환원된 물질이고 산소가 많이 결합되어 있을수록 산화된 물질이라고 할 수 있다. 우리는 이제 수소를 통해 생명체를 이해해 보자.
생명 에너지의 근원 수소
식물은 이산화탄소에 빛 에너지를 주어 포도당을 만든다. 식물은 빛 에너지를 이용해 물을 분해하여 수소를 발생시켜 이산화탄소에 결합시킴으로서 무기물인 이산화탄소를 유기물인 포도당으로 바꾼다. 빛 에너지는 식물에 의해 결합에너지로 바뀌어 분자내에 저장된다. 식물은 빛을 이용해 물을 강력하게 환원시킴으로서 이산화탄소에 수소를 결합시켜 유기물로 만드는 것이다. 아직까지 광합성의 신비는 밝혀지지 않았지만 환원수의 개념을 가지고 실험한다면 이산화탄소를 환원시키는 것이 어려운 일만은 아닐 것이다. 동물은 식물이 만들어낸 유기물을 이산화탄소와 물로 분해하며 포도당에 저장되 있던 에너지를 이용해 수소가스를 만들어 물을 환원시킨다. 수소가스로 충만한 물은 생체내에서의 대표적인 에너지원인 ATP를 생산하는 근원물질이다. 따라서 우리가 음식을 먹는것은 결국 수소를 생산하기 위함이며, 수소는 생명체가 생합성을 할수있는 에너지원으로 쓰이게 된다.
혈액의 환원력
더 중요한 사실은 체액이 강력하게 환원되어 있다는 것이다. 즉 전기적인 에너지가 매우 높은 상태의 물이라는 것이다. 물의 온도로 대변되는 열 에너지에 대해서는 사람들이 잘 알겠지만 그 외에 전기적인 에너지를 갖는다는 사실은 잘 모를 것이다. 사람의 체온은 37도로 일정하게 유지된다. 환원력 또한 항상 높은 상태로 유지되고 있다. 체온이 3도 정도 변하면 매우 위험한 상태가 될수있다. 마찬가지로 환원력도 우리 몸의 항상성을 유지시키는데 필수적인 요소이다.
차가운 물 속에 뜨거운 쇳덩이를 넣으면 쇠는 곧 차가워진다. 그러나 뜨거운 물 속에 뜨거운 쇠를 넣는다면 쇠는 뜨거운 상태를 유지할 것이다. 접촉해 있는 에너지가 다른 두 물질은 스스로 평형을 이루는 방향으로 진행한다. 산화와 환원에너지 역시 서로 평형을 이루려고 한다. 때문에 환원된 물질은 산화된 주변환경 속에서 에너지를 잃고 산화반응을 하게된다. 초가 빛과 열 에너지를 발산하며 이산화탄소와 물로 산화될수 있는 것은 주변이 산화되어 있기 때문이다. 우리는 촛불이 산소가 없으면 곧 꺼진다는 것을 알고있다. 바로 산소가 가장 산화된 물질 중 하나인 것이다. 21%의 산소를 포함하는 대기는 바로 산화된 상태를 나타내며, 산소가 몇 %만 더 높았더라도 산화 반응이 너무 격렬해 져서 한번 산불이 나면 것잡을수 없이 번지게 된다. 지구의 산소 농도는 지구가 적절히 조절하고 있다. 초는 화학결합에너지를 열과 빛으로 발산하지만 인간의 몸속에서 일어나는 산화반응은 열로 방출되기보다는 다른 형태의 화학결합 에너지로 전환된다. NADH, NADPH, FADH, FADPH 등이 바로 수소 에너지를 저장하는 분자들로서 수소원자가 붙으면 높은에너지 상태를 갖고 떨어지면 낮은 에너지 상태를 갖게된다. 또 수소는 막 사이에 전위차를 형성해 ATP나 GTP등의 형태로 에너지를 저장하기도 한다. 생체는 이런 높은 에너지 결합을 갖는 분자들을 가지고 생합성을 진행하며, 이들은 강한 환원제로서 기능을 한다. 이러한 것들이 환원된 체액 속에서만이 가능한 것이다. 우리 인간을 비롯한 생명체는 매우 환원된 상태를 유지함으로서 고도로 환원된 유기물들이 산화되어 분해되지 않도록 조절함과 동시에 새로운 구조물도 만들수 있게되는 것이다.
산소없인 살수없는 인간.
그런데 혈액의 산소 농도는 매우 높다. 원래 보통의 물 속에 산소는 7ppm 정도 녹아 있는데 혈액의 헤모글로빈을 함유한 적혈구에 의해서 엄청난 양의 산소가 조직으로 운반되고 있다. 이 산소는 절대로 혈액내로 바로 나와서는 안되는 것이다. 반드시 헤모글로빈과 결합해 있다가 세포내 산화반응을 담당하는 소기관인 마이토콘드리아나 퍼록시좀 등으로 들어가야 하는 것이다. 산화반응은 분리된 몇개의 세포내 소기관에서만 이루어지며 핵을 비롯한 대부분의 소기관과 세포질은 환원된 상태를 유지해야만 우리는 산소로 인한 산화반응으로부터 벗어날수 있는 것이다. 우리 인체가 높은 환원력을 유지하여 100년 가까이 고분자들은 안전하게 보호하면서, 음식은 고농도의 산소를 이용해 완전히 분해하여 많은 에너지를 사용할 수 있게 된 것은 모두 산소를 고립시켜 전달 할 수 있는 적혈구와 호흡기관의 발달 덕분이라 하겠다. 각각의 조직액에서 낮은 농도의 산소가 존재하더라도 환원력이 높은 상태에서는 산화반응을 억제할 수 있다. 우리가 산소 없이 살았다면 성장속도가 너무 느려서 생존경쟁에 뒤처저서 문제이고, 산소호흡을 하자니 단세포를 벗어날 수 없는 기로에서 호흡기관과 적혈구의 존재를 통해서 거대한 몸집의 유기체로 성장할 수 있는 것이다. 옛날 공룡이 살던 시절엔 아마도 산소의 농도가 더 높았고 지구의 에너지 준위가 훨씬 높았을 것으로 추정된다.
깨어지는 열역학 제2법칙
인간과 생명체는 열역학 제2법칙인 무질서도(엔트로피) 증가의 법칙을 역행하고 있다. 스스로 자기의 구조를 키워나가며, 흩어지지 않게 안정적으로 보호하고 있는 것이다. 그 근본적인 힘은 환원력이며, 환원력이 클수록 고분자 유기물들은 더욱 안정적으로 존재할 수 있다. 다시말해 무질서도는 계속 증가하는 것이 아니라 주위환경의 무질서도에 맞추어 지는 것이다. 우리 몸의 체액이 얼마나 환원된 상태인지 우리는 주의깊게 살펴봐야 할 것이다. 하지만 극단적으로 환원된 것도 해를 줄 수 있다. 활성산소 들은 대부분 전자 부족 상태의 라디칼이나 전자 과잉 상태의 환원라디칼도 있다. 이렇게 라디칼이 될 정도로 강력한 것은 유기물을 분해할수 있으므로 바람직하지 않다. 하지만 이런 라디칼은 인위적으로 강한 전기를 통해 만들지 않는다면 쉽게 만들어지진 않으므로 웬만한 환원수는 거의 안전하다고 하겠다.
물분자 덩어리의 크기와 역동성.
물분자들은 서로 결합되어 포도송이와 같은 덩어리(클러스터)를 형성하는데, NMR로 측정시 피크가 높을수록 클러스터가 큰 것이다. 전자 풍부수라고도 일컫는 환원수는 자유전자가 이리저리 옮겨 다니며 수소결합을 수시로 끊어줌으로서 물의 클러스터 사이즈를 줄여줄 수 있다. 그래서 물의 흡수율이 좋은 것이며, 이러한 물은 에너지가 높고 상당히 역동적으로 움직일 수 있어 생화학반응을 촉진시킬수 있다.
미생물은 어떻게 살까?
대장균은 산소를 충분히 공급해 줄수록 빨리 분열한다. 산소가 없는 액상에서 보다 20배 가까이 빨리 번식한다. 그래서 공기중의 음식물은 쉽게 부패한다. 하지만 액체내의 산소량은 그다지 많지 않다. 우리의 장에서 산소는 불과 몇분만에 소진되고 산소가 없는 혐기적인 상태에 빠지고 만다. 이제부턴 물이 환원이 되어 있다면 발효가 될것이고 물이 산화되어 있다면 부패가 일어날 것이다. 즉 물의 에너지 준위에 따라 유기물이 어느 수준의 에너지 상태까지 분해될지가 결정된다. 보통 완전히 분해되면 이산화탄소와 물로 분해되는데 이때는 물이 산화적인 상태로 머물며 부패의 길로 간다. 하지만 물이 환원되어 있다면 유기물은 완전히 분해되지 못하고 각종 유기산으로 분해된 상태에서 더 진행하지 못한다. 발효가 진행되면서 물은 환원 되는데 발효가 정점에 이르게 되면 물의 에너지 준위는 매우 높아지게 된다. 이렇게 되면 발효균 마저도 더이상 유기물을 분해할 수 없게 되면서 성장을 멈추게 된다. 때문에 김치는 적당히 발효된 상태에서 일년동안 맛과 영양을 유지하며 먹을수 있게 되는 것이다. 이때 산소와 접촉하는 윗쪽 부분은 상하게 되므로 먹을때는 아랫쪽 것을 꺼내 먹는다. 사실 적당히 발효가 되고나면 물을 약간 부어 김치가 물속에 잠길수 있도록 하면 버리는것 하나없이 다 맛있게 먹을수 있게된다. 일단 발효가 멈추고 나면 에너지는 지속적으로 공기중으로 방출되니 뚜껑을 잘 닫아 놓는것이 좋다.
대장의 역할
보통 대장균은 산소가 없는 상황에서 산화수 보다 환원수 쪽이 성장속도가 빠르다. 물로부터 에너지를 직접 받아 사용하기 때문이다. 발효미생물은 대사산물로 환원된 물질을 내놓아 물을 환원시킨다. 그렇게 되면 호기성 미생물들은 물의 에너지가 높아 산화반응을 쉽게 일으킬수가 없어 성장을 멈춘다. 장내의 환경은 발효가 일어나기에 매우 적절한 환경이며, 환원된 분위기 속에서 유기물을 천천히 분해함으로서 체내에 3~4시간에 걸쳐 영양분을 꾸준히 공급하게 된다. 우리의 대장 속에서는 미생물들이 환원수를 체내로 보내줌과 동시에 지속적인 영양공급을 해주고 있는 셈이다. 배탈이 나 설사를 하게되면 힘이 하나도 없어지는 것은 환원수의 공급이 중단되어 산화수가 혈액내로 공급되며, 미네랄의 재흡수가 부족해지고, 꾸준한 영양물질의 흡수가 저해되어 피로를 느끼는 것이다. 이럴때는 미네랄 환원수를 진하게 만들어 마셔야 겠다.
우리의 몸은 혈액과 체액을 비롯해 세포액과 내부 장기들 까지 모두 환원된 상태를 유지하고 있다.
우리가 방부제나 농약성분, 염소와 같은 수처리제, 미생물이나 곰팡이 발생 억제제, 산화된 음식과 같은 산화된 물질을 먹는다면 그것을 환원시키고 분해하는데 많은 에너지가 들어가고 그 과정에서 소화장애가 일어나거나 간이 혹사당하게 된다. 신선한 음식과 환원수를 마심으로서 산성화 되가는 우리의 몸을 약알칼리성으로 회복하시길 기원합니다.
사이언팜 유성훈