11. 호흡의 본질

♣생각할 것들

지구상의 모든 생명체는 자신이 살아 있다는 즐거움을 맛보기 위해서 모든 기능과 작용을 정확하고 질서정연하게 수행해야 한다. 영양분을 섭취하고 배설하며 자극에 대해 반응하는 등의 일들은 정확하게 이루어져야 한다. 만일 이 질서와 기능이 흔들린다면 삶의 기쁨과 환희가 일순간에 사라지면서 그 생명체는 ㉠ 죽음의 나락으로 떨어지고 만다.
 기분이 좀 나쁘겠지만 시체의 경우를 살펴보자. ㉡ 한때 시체는 조직화의 실체였다. 적어도 생명의 끝에 다다르기 전까지 생명체는 질서정연하게 조직화된 상태에서 삶을 유지했다. 그러나 시체는 점차 부패함으로써 질서를 잃어간다. 이 때 구성 분자들은 무질서하게 행동하며 결국 시체는 사라진다.

 세상에는 공짜가 없다. 조직화된 상태를 유지하려면 생명체들은 그 비용을 지불해야 한다. 대표적인 비용의 하나가 생물체가 아름다움을 유지하기 위해 쓰는 에너지다. 아름다운 삶을 유지한다는 것은 보고 듣고 말하고 운동하고 통신하고 필요한 분자를 합성하는 일 등을 말한다. 이런 일들이 중단 없이 이루어지려면 에너지가 필요하다. 그리고 이 에너지는 모든 생명체가 실시하는 호흡에서 얻어진다.

 
식물은 광합성 동화 작용에 의해 이산화탄소를 끌어들이고 산소를 내보내면서 포도당과 같은 유기물을 합성한다.
이 유기물이 바로 생명체가 생명을 유지하기 위해 필요로 하는 에너지원이다.
그리고 유기물을 에너지화하는 것이 호흡인 것이다.
흔히 산소를 많이 들이마시고 이산화탄소를 내뿜는 것이 호흡의 전부인 양 착각하는 경우가 많다.
그러나 ㉢ 산소와 이산화탄소의 문제로 좁혀 호흡을 생각하는 것은 호흡을 단순히 숨쉬기 차원으로 생각하는 어리석은 일이다.

 동물, 식물, 곰팡이, 어느 것이든 생명의 기본 단위는 세포다. 바로 이 세포가 광합성과 같은 동화 작용이나 호흡과 같은 이화 작용의 근원지다. 또한 세포는 에너지 전환의 필수 장소로 포도당에 있는 많은 양의 자유 에너지를 사용하기 쉬운 ATP라는 형태로 전환한다. 좀더 쉽게 이야기하면 1백만원 짜리 수표(포도당)를 사용하기 편리한 1천 원짜리 지폐(ATP)로 바꾸는 것과 같다고 할 수 있다. 즉, 광합성이 빛 에너지를 이용해 이산화탄소와 물로부터 포도당을 합성하는 흡열 반응 과정인 데 비해 호흡은 광합성에 의해 생산된 포도당을 이산화탄소와 물로 쪼갬으로써 얻은 자유 에너지를 ATP로 전환하는 발열 반응 과정인 것이다.

 지금까지의 이야기를 정리하면, 호흡은 '유기물(영양소)을 산화해 에너지를 얻는 것'이라고 말할 수 있다.
호흡은 다시 외호흡, 내호흡, 세포 호흡 등 세 가지 의미 있는 개념들로 나눌 수 있다. 외호흡은 산소를 폐포까지 운반하고 물질 대사로 인해 발생한 이산화탄소를 폐포에서 배출하는 기체 교환 과정을 말한다. 내호흡은 모세혈관과 몸 속 세포 사이에서 산소와 이산화탄소를 교환하는 과정을 말한다. 그리고 세포 호흡은 세포 내에서 산소를 이용해 유기물을 산화시켜 에너지를 내는 것을 말한다.



세포 호흡은 세포 내 소기관인 미토콘드리아에서 이루어지는데, 이곳이 에너지 화폐인 ATP를 생성하는 곳이다.
호흡은 어떤 물질이 불에 타는 연소 과정과 똑같다고 할 수 있다. 그런데 호흡하다가 불에 타서 목숨을 잃었다는 말은 들어보기 어렵다. 이것이 바로 일반적인 연소와의 차이점이다. 호흡을 통해 에너지 생산 과정은 불이 붙는 것과 달리 그 반응이 서서히 필요한 만큼만 일어난다.