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* 일산화질소와 Cytochrome 산화효소: 효소와 세포수준의 반응

전문가 제언: □ 이 논문은 세포 내에서 일산화질소가 Cytochrome Oxidase의 작용을 받아 어떻게 변하는지를 밝힌 연구결과를 상세하게 고찰했다. 언뜻 보기에 이 논문이 세포화학적인 문제를 다룬 것 같지만 그 내용은 농학자 환경화학자들도 관심을 가질만하다.

□ 질소는 생물에게 꼭 필요한 원소이면서 또한 가장 중요한 원소이기도 하다. 그럴 뿐 아니라 질소는 화학공업에서도 많이 쓰이는 원소다. 질소는 대기의 약 78%를 차지하지만 그 질소를 직접 이용할 수 있는 생물은 그리 많지 않다. 질소를 생화학적 기작을 통하여 아민태(NH2) 질소로 변환시켜 고정할 수 있는 미생물은 소수다. 따라서 자연계에 식물이 이용할 수 있는 형태의 질소(암모니아태질소와 질산태질소)는 그리 풍부하지 못하므로 농작물의 생산성을 높이기 위해서는 공업적으로 고정한 질소를 사용하고 있다. 그렇지만 식물이 이용할 수 있는 질소의 인공적 공급은 늘 불충분하고 특히, 개발도상국들의 경우에는 더욱 심하다.

□ 공업에 쓰이는 질소는 그것이 있어야 할 곳을 벗어나면 공해요인이 된다. 이 공해 요인을 인공적으로 제거하는 데에는 한계가 있다.

□ 질소의 자연계에서의 순환은 매우 중요한 뜻을 갖는다. 이 순환의 중심에 여러 가지 생물들이 있다. 대충 다음과 같다.

유기태질소--무기화-->NH4+--질산화-->NO3----탈질작용--->N2O, 또는 N2
N2---생물적 질소고정--->NH2+
음용수 중 질산이온---유아 섭취--->청색증

위의 반응들 가운데 생물적질소고정은 대부분의 식물이 이용할 수 없는 질소를 생물권으로 끌어들인다는 뜻이 있고 탈질 작용은 대기에서 생물권으로 돌아왔던 질소를 대기로 환원시킨다는 뜻과 질산염으로 오염된 토양이나 물을 생물의 능력을 이용하여 정화시킨다는 뜻도 지닌다. 음용수 중의 질산이온이 유아의 청색증을 유발하는 문제는 식품 중의 질산이온의 안전성여부에 대한 논란을 뜨겁게 하고 있다. 그런데 이들 여러 현상들의 구체적인 기작은 아직도 더 밝혀지기를 기다리고 있는 상황이다.

□ 우리나라의 벼농사가 이뤄지고 있는 논토양은 NH4+의 질산화, NO3-의 탈질작용에 의한 질소의 손실이 일어나는 전형적인 계이다. 논에서 이 반응들이 어떤 경로를 거쳐 일어나는지에 대하여 기초적인 이해를 하는 것은 벼농사에 있어서 비료의 효율을 높이는 방안을 찾는 데에 유용할 것이다. 탈질현상은 갯벌에서도 일어난다. 갯벌에 대한 더 기초적인 이해 위에서 갯벌보존을 논해야 할 것이다.

□ 음용수의 질산이온 함량과 유아의 청색증 간에 깊은 관계가 있다는 사실이 거론되면서 농산물 특히 채소 중의 질산이온 함량과 사람의 건강사이의 관계에 대한 논의가 활발하다. 그런데 질산이온의 인체 내에서의 가능한 해(害)작용에 대한 이해가 아직 부족한 상태에 있다. 우리나라 사람들은 다른 나라 사람들보다 현저히 많은 양의 채소를 먹는다. 그런데 채소를 재배할 때 채소에 질산이온이 불필요하게 많이 들어 있지 않도록 하는 노력이 적절하지 못해 우리나라 채소의 질산이온 함량은 상당히 높은 편이다. 인체에 섭취된 질산이온의 행방과 그것이 지니는 건강상의 의미가 무엇인지 대한 기초적인 연구가 필요해 보인다. 이 문제와 관련하여 이 논문에서 논의하고 있는 일산화질소의 세포수준에서의 여러 가지 반응기작을 밝히는 연구가 필요할 것 같다.

□ 우리도 이제 이런 분야에서 피상적인 수준의 담론에 그치지 말고 선진대열에 동참하려 할 때가 되지 않았을까? 일본은 이미 이 분야에서 중요한 자리를 차지하고 있다. 우리나라도 이제 예전에 비하면 연구비 투자가 적다고는 할 수 없지 않은가?

저자: Sarti, Paolo; Giuffre, Alessandro; Barone, Maria Cecilia; Forte, Elena; Mastronicola, Daniela; Brunori, Maurizio
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