인간은 얼마나 복잡한 생물 구조를 갖고 있을까

인간은 60조개에 이르는 세포로 이뤄져 있다고 한다. 세포는 어떻게 기능하고 어떻게 생명 활동을 하고 있을까.

세포는 이른바 수십조립 모래로 가득 채워진 방에 수박이나 포도 등 과일이 수만 개 떠있는 구도라고 할 수 있다. 물론 모래와 과일은 어디까지나 비유다. 진짜 세포는 물이나 눈에 보이지 않을 정도로 작은 단백질과 당 분자로 구성되어 있다. 세포를 구성하는 대부분은 단백질. 인체에서 단백질이야말로 생명 활동 기본이 되고 있다.

단백질은 아미노산이라는 물질이 연결되어 있다. 아미노산이란 카르복시기(-COOH)와 아미노기(-NH 2)를 갖는 유기화합물 총칭으로 그 중 일부가 단백질 재료가 된다. 그 중에서도 단백질 재료가 되는 아미노산은 α-아미노산으로 불리며 21종류가 존재한다.

아미노산 내 카르복시기와 아미노기가 팹티드 결합해 마치 아미노산으로 만든 끈처럼 연결되어 간다. 생명 활동에 있어 아미노산은 알파벳으로, 단백질은 단어와 같다고 할 수 있다. 그리고 여러 단백질이 하나의 생명 활동을 수행한다. 이 여러 단백질 연쇄에 의해 수행되는 생명 활동이 패스웨이라고 불리며 이는 문장에 해당한다.

인간의 경우 한 정리된 문장을 구성하는 단어수가 8,000어로 단백질에 의한 생명 언어는 2만어 정도에 상당한다. 영어의 경우 한 단어가 평균 5자지만 단백질의 경우 375분자 아미노산으로 구성되어 있다.

이런 단백질 설계도는 인간 세포에 있는 DNA에 기록되어 있다. 한 세포에 포함된 DNA를 모두 늘리면 무려 전체 길이는 2m다. 인체 1개에 포함된 DNA 모두를 연결하면 지구와 태양 사이 거리 1억 5,000만km 20배에 해당한다고 한다. DNA는 뉴클레오티드라고 불리는 물질이 연결된 끈이 이중 나선 구조로 이뤄져 있다. 뉴클레오티드에는 아데닌·구아닌·시토신·티민 4종류가 있으며 이 뉴클레오티드 배열 방법이 단백질 설계도가 되고 있다.

대략적인 흐름으로 DNA로부터 RNA로 전사가 이뤄져 mRNA가 합성된다. 이 mRNA로부터 불필요한 정보를 잘라낸 걸 리보솜이라고 불리는 기관이 읽어내 tRNA에 의해 뉴클레오티드 서열에 대응한 아미노산이 운반되어 단백질이 만들어지는 구조다. 이는 생명에 있어 가장 중요한 기간 시스템이다.

아미노산이 문자, 단백질이 언어, 패스웨이가 문장이라면 DNA는 문법이며 세포가 화자에 해당한다. 어쨌든 이렇게 연결된 아미노산은 입체 구조를 획득한다. 단백질이 생명 활동에 중요한 게 이 입체 구조다. 예를 들어 여러 단백질이 있고 입체 구조가 대응할 수 있다. 이게 물리적으로 맞물리면 새로운 기능을 얻을 수 있는 것. 또 단백질 설계도인 DNA는 히스톤이라고 불리는 단백질을 접어 감아주는 구조를 갖고 있다. 히스톤 덕에 DNA는 작게 접힌 염색체라고 불리는 생체 물질 단위가 된다.

세포에는 이 염색체가 여럿 포함되어 있다. 인간의 경우 보통 46개 염색체가 세포핵 내에 존재한다. 그리고 세포는 역할에 따라 분화하고 모여 조직을 형성한다. 또 조직이 집합하고 우리 몸이 존재하는 것이다.