인간은 아주 복잡한 생물기계

인간의 몸은 약 60조 개의 세포로 구성되어 있다고 합니다. 이 세포들이 어떻게 기능하고 어떻게 생명활동을 하는지에 대한 기본적인 지식을 과학 YouTube 채널 Kurzgesagt가 설명했습니다.

You Are an Impossible Machine - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=TYPFenJQciw

세포는 이른바 수십조 개의 모래로 가득 채워진 방에 수박이나 포도 등의 과일이 수만 개 떠 있는 구도로 되어 있습니다. 물론 모래와 과일은 어디까지나 비유로 실제 세포는 눈에 보이지 않을 정도로 작은 단백질과 당분자로 구성되어 있습니다. 세포를 구성하는 대부분이 단백질인데 인체에서 생명활동의 기본입니다.

단백질은 아미노산이라는 물질이 연결된 형태로 이루어져 있습니다. 아미노산이란 카르복시기와 아미노기를 가지는 유기화합물의 총칭으로 그 중 일부가 단백질의 재료가 됩니다. 특히 단백질의 재료가 되는 아미노산은 α-아미노산으로 불리며 21종류 존재합니다. 아미노산의 카르복시기와 아미노기가 탈수결합(펩티드 결합)함으로써 마치 아미노산으로 만든 끈처럼 연결되어 갑니다.

생명활동에 있어서 아미노산은 알파벳이고 단백질은 단어와 같다고 할 수 있습니다. 그리고 여러 단백질이 하나의 생명활동을 수행합니다. 이 여러 단백질의 연쇄에 의해 수행되는 생명활동은 '패스웨이'라고 불리며 비유하자면 문장에 해당합니다. 인간의 경우 하나의 정리된 문장을 구성하는 단어 수가 8000어인데 단백질에 의한 생명언어는 2만어 정도에 상당합니다. 영어의 경우 한 단어가 평균 약 5자이지만 단백질의 경우 약 375분자의 아미노산으로 구성되어 있습니다.

단백질의 설계도는 인간세포에 있는 디옥시리보 핵산(DNA)에 기록되어 있습니다. 한 세포에 포함된 DNA를 모두 늘리면 무려 전체 길이 약 2m. 인체 하나에 포함된 DNA 모두를 연결하면 지구와 태양 사이의 거리 약 1억 5000만 km의 20배에 해당한다고 합니다.

DNA는 뉴클레오타이드라 불리는 물질이 연결된 끈이 2중 나선을 그리는 구조로 되어 있습니다. 뉴클레오타이드에는 아데닌, 구아닌, 시토신, 티민 4종류가 있는데 이 뉴클레오타이드의 배열이 단백질의 설계도가 되고 있습니다.

대략적인 흐름으로는 DNA로부터 리보 핵산(RNA)으로 전사가 이루어져 전령 RNA(mRNA)가 합성됩니다. 그 mRNA로부터 불필요한 정보를 잘라낸 것을 리보솜이라고 불리는 기관이 읽어내 전이 RNA(tRNA)에 의해 뉴클레오타이드의 서열에 대응한 아미노산이 운반되어 단백질이 만들어지는 원리입니다. 이것은 생명에 있어서 가장 중요한 기간시스템이며 'Central dogma'라고 불립니다. 아미노산이 문자, 단백질이 언어, 패스웨이가 문장이라면 DNA는 문법이며 세포가 화자에 해당합니다.

Central dogma에 의해 연결된 아미노산은 접혀 입체구조를 획득합니다. 단백질이 생명활동에 중요한 것이 이 입체구조로 여러 단백질이 있고 입체구조가 대응하는 경우가 있습니다. 이것이 물리적으로 맞물리면 새로운 기능을 얻을 수 있습니다.

또한 단백질의 설계도인 DNA는 히스톤이라고 불리는 단백질을 접어 감는 구조를 가지고 있습니다. 히스톤 덕분에 DNA는 작게 접혀 염색체라고 불리는 생체물질 단위가 됩니다.

세포에는 이 염색체가 여러 개 포함되어 있습니다. 인간의 경우 보통 46개의 염색체가 세포핵 내에 존재합니다.

그리고 세포는 역할에 따라 분화하고 모여 조직을 형성합니다. 또 조직이 집합해 우리 몸이 존재하는 것입니다.