물은 왜 우리몸에서 중요할까?

안녕하세요 붓가는데로 쓰는 @gidung 입니다.
이름이 다양한 의미가 갖듯 다양한 시각으로 세상을 보고자 노력하는 사람입니다.

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시작글

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물은 우리몸에서 차지하는 비율은 70%정도로 많은 물질입니다. 물은 우리몸에서 많은 기능을 하고 있어 중요한 물질로 많약 우리몸에서 부족하면 탈수작용으로 인해 갈증을 느끼고 보충이 되지 않으면 최종적으로 죽음에 이르게 됩니다. 그러므로 물이 중요하다는 것을 알 수 있습니다.

물의 비열

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어떤 물질 1g의 온도를 1℃ 높이는 데 필요한 열량을 비열이라고 합니다. 물은 비열은 1 (cal/g ∙ ℃)입니다. 식용류는 비열이 0.4정도 이고 기타 금속이 0.1이하에 비해서 높은 수치입니다. 비열이 높을 수록 그물질의 온도를 높이는데 많은 에너지가 들어가게 됩니다.

<출처 위키피디아 (cc-by-sa 3.0)
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Enzyme-ph-es.png
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Enzyme-temperature.png>

우리몸에는 많은 단백질이 효소로 사용이 됩니다. 소화효소나 기타 호르몬과 같은 단백질은 각각 맞는 최적의 pH와 온도를 가지고 있습니다. 그래서 우리몸은 효소가 작동을 해야 몸이 최상의 상태를 유지할 수 있기 때문에 항상 똑같은 환경을 유지하기 위한 활동인 항상성 (homeostasis)을 유지하는 활동을 하고 있습니다. 특히 우리몸은 자율신경계에서 교감신경과 부교감신경을 통해 최적의 몸 상태로 유지하려는 작용을 하게 됩니다.

여기서 중요한 것은 온도입니다. 온도가 낮아지면 효소가 작용을 못하여 세포가 죽게 되고 결국은 우리몸에 심한 탁격을 입히게 됩니다. 하지만 우리의 몸이 대부분의 구성물질이 물이라는 것은 장점으로 작용을 하게 됩니다. 온도가 낮아지거나 올라가도 높은 비열이 가지는 물질은 온도가 쉽게 변하지 않기 때문입니다.

또한 땀이라 것을 통해 높은 비열을 가진 물이 공기중으로 기화를 하게 되면 기화열 (evaporation heat)이라고 해서 많은 우리 몸에서 많은 열을 뺏어가게 됩니다. 마치 주사맞기 전에 알코올 솜으로 우리몸이 닿을 때 알코올이 공기 중으로 날아가면 차갑게 느껴지는 것과 유사한 것이라고 생각을 하시면 됩니다. 알코올 중의 하나인 에탄올의 비열이 0.58cal/g°C 정도로 물보다 낮은 것을 생각하면 땀이 기화하면 생기는 효과가 더 높다는 것을 알 수 있습니다.

물은 좋은 용매

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물은 극성 물질입니다. 일반적으로 무극성 물질인 콩기름과 같은 지질과 구분이 됩니다.

<출처 위키피디아 (cc-by-sa 3.0)
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:3D_model_hydrogen_bonds_in_water.jpg>

따라서 극성이라는 특징은 앞서말한 무극성 물질과는 다르게 구조적이나 전자의 경향상 이온의 성질도 가지고 있다는 뜻이 되고 이는 다양한 물질을 녹이고 특히 소금과 같이 이온성 물질을 녹일 수 있는 훌륭한 용매의 성질을 갖는다는 뜻이 됩니다.

이와 같은 성질은 인체에 중요한 역할을 하게 됩니다. 영양물질인 탄수화물, 단백질은 물에 녹아 혈액을 통해 몸에 존재하는 각각의 세포로 이동하게 만들어 줍니다. 또한 여러가지 물질을 해독이나 분해를 하다 보면은 우리몸에 해로운 물질이 만들어 지게 됩니다. 예를 들면 단백질을 분해과정에서 암모니아라는 해로운 물질이 나오게 되는데 간에서는 요소 (urea)라는 물질로 해독이 되어 소변으로 배출하게 됩니다.

세포막과 삼투압

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세포막은 인지질 (phospholipid)로 구성이 되어 있습니다.

<출처: 위키피디아 (cc-by-sa 4.0)
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:0301_Phospholipid_Structure.jpg
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:0302_Phospholipid_Bilayer.jpg>

인지질은 인(phosphate) 이 첨가되어 친수성 (hydrophilicity)을 가진 부분과 지질(lipid)로 구성된 소수성(hydrophobicity)를 가진 부분으로 나누어져 있습니다. 친수성을 물을 좋아하는 성질으로 이부분이 물과 접속하고 소수성부분은 물과 멀어지게 되어 세포막에서 안쪽에 물과 바깥환경에서 물이 각각 있기 때문에 위에 보는 것처럼 외부와 내부에 친수성 부분으로 구성되어 위와 같은 막을 만들 수 있게 만들어 줍니다.

위와 같이 되면 방과 같이 기능을 분리해주어서 각 기능에 맞게 하나의 기능을 가진 독립된 기관을 만들 수 있게 해줍니다.

<출처 위키피디아 (cc-by-sa 3.0)
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Eukaryotic_Cell_(animal).jpg>

위의 그림은 진핵세포 (eukaryotic cell)인 동물세포의 모습을 보여줍니다. 위에서 볼 수 있는 것처럼 DNA가 보관되는 핵 (nucleus) 이나 단백질을 생산하는 리보솜(reticulum), 여러가지 세포의 분비활동을 하는 골지체(golgi body), 에너지 생산을 담당하는 미토콘드리아 (mitocondria) 같은 기관은 막으로 구성이 되어 각각 분리된 기능을 수행할 수 있습니다. 이는 앞서 말한 인지질로 막을 만들 수 있어서 외부와 독립되어 가능한 것이라 볼 수 있습니다.

위의 그림은 삼투압 (osmotic pressure)을 보여주는 그림입니다. 삼투압은 세포막으로 인해 생기는 것이라 생각할 수 있습니다. 세포막은 물을 통과시키지만 이온이나 탄수화물, 단백질과 같은 큰 분자를 통과시키지 못하기 때문에 외부에 농도가 높으면 물이 빠져나가서 세포가 쪼그라 들거나 농도가 낮으면 외부에서 물이 들어와서 세포가 터지는 일이 생기게 됩니다.

이는 앞에서 말한 항상성과 같이 생각해 볼 수 있습니다. 물을 많이 먹게 되면 우리몸의 혈액이 농도가 낮아지게 됩니다. 따라서 우리몸의 세포들이 위와 같이 쪼그라 들 수 있는 계기가 될 수 있습니다.

<출처 위키피디아 (cc-by-sa 3.0)
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:2610_The_Kidney.jpg>

하지만 우리는 신장을 통해 물을 배출하여 이와 같이 삼투압이 발생하여 세포에 손상을 주는 행위를 방지하게 됩니다. 물이나 맥주를 많이 먹게 되면 화장실을 자주 가는 이유가 다 이 때문이라고 생각을 하시면 됩니다. 그래서 물을 많은 양을 섭취하는 것은 신장에 무리를 줄 수 있습니다.

마무리

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앞에서 말한 것처럼 물은 우리몸의 대부분을 차지하며 여러가지 다양한 역할을 수행하고 있습니다. 물의 특성들이 우리몸을 구성하고 우리가 살아가게 해주는 역할을 하는데 도움을 주고 있습니다. 어쩌면 공기와 같이 평소에 고마움을 느끼기에는 어렵지만 우리가 흔히 마시거나 사용하는 수돗물에 문제가 생기면 물이 얼마나 소중한 지를 느끼게 해주는 계기가 될 수도 있겠습니다.

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