생명·비생명의 경계 ‘생화학’, 정확한 투약 위한 제1조건
치료에 대한 해답 찾는 시작점은 생화학을 이해하는 것

생화학(生化學 biochemistry)은 생물체 내에서 이루어지는 화학반응, 생물체의 물질 조성 등을 화학적인 방법으로 연구하는 화학의 한 분야를 말한다. 고전적인 생화학 연구를 통해 사람들은 세포 내 물질대사과정에 대해서 상세한 정보를 얻고 glycolysis나 TCA회로와 같은 물질대사에 대한 폭넓은 이해를 얻게 되었다. 최근의 연구 경향은 DNA, RNA, 단백질의 합성, 세포막과 물질수송 신호전달체계 등 세포 내에서 분자들의 모든 활동을 포함한다.
출처: 위키피디아 검색, 생화학

원시 지구의 많은 화학반응에서 생명이 탄생을 하였다는 진화론이나 흙에서 인간을 만든 창조론 모두 생명은 비생명에서 시작을 한다. 생명은 비생명을 바탕으로 존재가 가능하고, 과학이 발전하여도 생명과 비생명의 경계는 여전히 모호하다.

19세기 초 생물체를 구성하는 원소와 무생물에 존재하는 원소는 화학분석 결과 동일한 원소임이 확인이 되었다. 하지만 생명은 탄수화물, 단백질 등 생물체에만 존재하는 화합물이 존재하였고 이것을 유기물이라 불렀다. 유기화학은 유기물(탄소화합물)을 연구하는 학문으로 발전을 하는데, 1828년 프리드리히 뵐러가 무기물인 사이안산암모늄으로부터 요소를 합성한다. 요소의 합성으로 유기화학의 범위가 넓어지게 되고, 이를 바탕으로 생화학이 발달하게 된다.

19세기 후반까지 생물학은 형태 관찰 위주였는데 점차 기능을 분석하는 방향으로 발전하기 시작한다. 특히, 유전자 DNA가 밝혀지고 DNA 및 단백질의 분자구조 등을 밝혀내는 분자생물학이 등장하게 된다. 분자생물학은 생화학적인 방법을 주요하게 사용하게 되었다.

분자생물학이 생명현상을 관찰하다가 물질의 세계에 이르렀고, 생화학은 화학의 범주가 생명현상에도 적용된다는 것을 발견하면서 태어났다. 즉, 생화학은 화학이라는 비 생명분야를 통해서 생명현상을 이해하는 학문으로 생명(생명현상)과 비생명(화학) 경계에 서 있다.

1) 생화학과 생활

코리아 헤럴드를 보면 다음과 같은 내용이 나온다.

우리는 음식을 먹으면서도 이것은 무엇이 들어있어서 ‘인체에 좋다, 나쁘다’라는 표현을 자주 사용한다. 대형마트 음식 코너에서도, 시장에서 버섯을 파는 분들에서도 이런 문구를 흔히 볼 수 있다. 우유는 인체에 절대적으로 필요한 영양소가 가득한 음식으로 홍보가 되고, 반대로 계란은 긴 시간동안 콜레스테롤의 대명사로 쓰이면서 인체에 안 좋다는 인식(물론 최근에 콜레스테롤에 대한 누명은 벗겨졌지만)을 가지고 있었다. 아무튼 음식을 음식으로 먹기도 하지만 이제 생화학적 근거에 바탕을 두고 먹는 경우도 많아졌다.

100세 시대를 맞이하면서 사람들은 건강검진을 받거나, 몸이 불편해서 병원에 가기도 한다. 이때 거의 필수적으로 혈액검사를 한다.

혈액검사는 병의 대략적인 원인을 파악하고, 환자의 상태를 확인한다. 혈당, 콜레스테롤, 중성지방, AST, ALT 및 적혈구 수치는 환자들도 많이 알고 있는 수치이다. 혈액검사 수치는 그 자체가 질병으로 직접 연관이 있기도 하지만, 수치만으로 바로 질병을 판단하기는 어려운 경우도 많다. 혈액검사상 이상이 나타나도 모든 환자에게 약을 투약하지 않지만, 혈액검사 수치를 모든 환자는 인지하고 있다.

위에 2가지 예를 들었지만 생화학은 어느 순간 우리생활 깊숙이 들어와 있다. 음식을 섭취하면서 영양소를 따지고, 건강을 얘기하면서 생화학 수치를 얘기하고 있다. 생화학 용어인 단백질, 지방, 탄수화물은 어느 순간 음식을 나누는 기준이 되었고, 콜레스테롤과 혈당은 일상생활의 용어가 되었다.

2) 생화학은 무엇인가

생명의 가장 기본단위는 DNA이다. DNA는 단백질을 통해서 유전형질을 나타낸다. 생화학은 DNA에서부터 시작을 해서 단백질의 발현, 구조 및 기능을 연구하는 학문이며, 생명현상을 가장 미시적이고 분자수준에서 연구한다.

생화학은 생명을 화학의 관점에서 다룬 학문이다.

이외에도 단백질 알파나선구조, 인슐린 일차구조, DNA 이중 나선구조 등이 밝혀지면서 생화학은 비약적 발전을 하였고 우리의 삶 깊숙이 들어오게 된 것이다.

생화학의 발전은 약물학의 발전을 가속시킨다. 과거 약물은 단순히 약의 효능 및 이상반응에 대한 임상시험의 결과만 알고 있었다면 현대는 약물의 기전을 통해서 그 효능과 이상반응을 설명하고 있다. 예를 들면 아스피린은 해열효과를 가지고 있으며 이상반응으로 위의 출혈을 일으키는 부작용을 가지고 있다. 이것을 생화학으로 보면 열이 나는 이유는 prostaglandin에 의해서 나타나는 염증반응이고 prostaglandin은 세포막에 있는 arachidonic acid가 COX(cyclooxygenase)의 대사를 받아 prostaglandin으로 전환이 되는데 아스피린이 COX를 억제하면서 해열효과를 가지게 되는 것이다.

또 prostaglandin은 위벽을 보호하는 효과가 있는데 아스피린에 의해서 위벽보호효과가 감소되기 때문에 위에 문제가 나타나는 것이다.

이렇듯 생화학과 약물학은 불가분의 관계를 가지고 있고, 아직 생화학이 밝혀내지 못한 부분이 많이 존재하지만 약의 정확한 투약을 위해서 생화학은 최소한의 조건이 된다.

3) 생화학의 한계는 새로운 시작을 말한다

20세기 현대의학은 놀라운 능력을 발휘한다. 세균의 공포에서 인간은 비교적 자유로워졌고 혈압을 조절하는 약물은 혈압으로 인해서 나타나는 비가역적 손상을 최소화 하는데 많은 공헌을 한다. 인슐린의 발견은 당뇨로 고통받는 환자들을 도와주고 삶을 편안하게 하였다. 그리고 그 안에 생화학과 약물학이 존재한다.

21세기가 되면서 사람들은 더 많은 것을 원한다. 그것이 바로 삶의 질이다. 현대의학이 비판받는 이유가 삶의 질을 21세기 사람들이 원하는 만큼 올려주지 못한다는 것이다. 항생제 내성균의 등장, 장기간 복용하는 의약품에 의해서 이상반응으로 고생을 하고 의약품이 가지고 있는 이상반응에 대한 공포 때문이다. 또, 시간이 흐를수록 복용하는 약이 늘어나면서 인체는 자연치유력을 잃어간다는 것이다.

자연치유력을 올려준다고 하는 것이 대체의학이 주장하는 내용이다. 하지만 대체의학이 하는 내용에 동의하기는 쉽지가 않다. 흔히 말하는 비법을 얘기하고, 특효약을 말하지만 어떤 것도 검증된 것을 찾기는 쉽지 않다. 과거부터 사용한 것이기에 효과가 검증되었다고 하는데 현대의학이 없는 상태에서 과연 어떤 질환을 치료할 수 있는지 스스로 답을 해야 한다. 검증되지 않은 비법이나 특효약은 단지 돈을 벌기 위한 꼼수에 지나지 않고 대체의학의 발전을 기대하기 어렵기 때문이다.

그렇다면 21세기 요구에 현대의학은 어떤 답을 내놓아야 할까?

생화학으로 생명을 이해하려고 하나 모르는 것이 더 많고, 생명에 영향을 미칠 수 있는 약의 발전은 더디기만 한데 어떻게 해야 할까?

생화학은 생명에서 일어나는 생명반응을 연구하고 고민하는 학문이고, 약물학은 생명현상에 영향을 미치는 약물을 찾는 학문이다. 생명이란 단 1초도 과거와 같은 적이 없다. 즉, 생명이란 끊임없이 변화를 한다. 생명이 변하는 이유는 외부의 환경이 변하고 자연의 법칙에 따라 생명의 내부도 변하기 때문이다. 그런데 실험실에서 바라본 생명은 고정되어 있고, 생명에 영향을 미치는 것은 약만 존재하는 것이 아니다.

인간은 서로 다른 삶을 살아가고 있다. 단 한사람도 같은 삶을 사는 사람이 없다.

인간은 음식을 먹고 산다. 인간마다 서로 먹는 음식이 다르고 서로 좋아하는 음식이 다르다. 지금까지 살면서 나와 똑같이 음식을 먹고 산 사람은 없다.

인간은 서로 다른 가치관을 가지고 있다. 생각이 다르기에 행동도 다르게 나타난다.

지구상에 나와 똑같은 인간은 존재하지 않으며, 단지 나와 닮은 사람이 있을지 모르지만 그 사람도 나와 다르다.

생명은 실험실에 존재하는 것이 아니라 삶 속에 살고 있다. 삶이란 생명에 영향을 미치고 있으며, 생명은 삶을 살기 위해서 노력을 하고 있다. 생명반응에 영향을 미치는 것은 실험실 조건이 아니라 삶 자체가 되는 것이다. 즉, 삶을 이해해야 생명반응을 이해할 수 있고 생명반응을 이해해야 비로소 생화학을 이해할 수 있다. 생화학을 이해해야 비로소 정확한 약물을 투여할 수 있는 것이다.

생화학이란 결국 삶을 말하는 것이다.

4) 답은 없다

생명은 삶을 살고 있고, 혈액검사 등 많은 검사는 삶을 점검하는 것이다. 결과가 나쁘게 나오면 어떤 약을 먹어야 되는지 수술을 해야 하는지 걱정을 하게 된다. 정작 가장 중요한 것을 하지 않고 있다. 삶에 대한 고뇌이다. 또 어떻게 삶을 살아야 하는지 알지 못한다. 그저 약을 통해서 삶을 변화시키려고 하지만 이것은 댐 하나로 물길을 바꾸려는 것과 같다.

생화학의 힘이 여기에서 나온다. 생명은 끊임없이 무생명과 관계를 가지며 삶을 살아간다. 생화학도 끊임없이 생명과 무생명의 관계를 연구하고 고민한다. 인류는 삶에 답을 찾고자 하나 아직도 답을 찾지 못하고 있고, 생화학으로 생명에 답을 찾고자 하나 아직 가야 할 길이 멀다. 삶을 모른다고 생명이 삶을 살지 못하는 것이 아니고, 생명을 모른다고 생화학이 삶에 도움을 주지 못하는 것이 아니다.

질병이 있을 때, 생명에 이상이 나타날 때 답(특효약, 비법)을 찾으려하지 말라. 어차피 삶에 정답이 없듯이 치료에도 정답은 존재하지 않는다. 삶에 문제가 나타나면 해결을 하려고 노력하듯이 생명에 문제가 나타나면 어떻게 해결을 할 것인가 고민을 해야 한다. 해결하는 고민의 가장 밑바탕에 생화학이 있다.

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참고문헌

사이언스타임즈 2004-09-17, 생화학의 탄생과 역사, 정진원
코리아헤럴드 2014-03-09, 세상에서 건강에 가장 좋은 음식 10가지
위키피디아검색, 생화학, 효소, TCA cycle, urea cycle