인체를 구성하는 원소, 왜 이 조합이어야 했을까 - 산소·탄소·수소·질소 96%, 미량원소의 정교한 비율

▲ 인체는 흙에서 왔지만 정교한 비율의 조합으로 생명을 가진 존재가 되었다 — 인체의 구성 성분과 4대 원소 비율

 

들어가는 말 — 우리 몸은 무엇으로 만들어졌을까

사람의 몸을 가장 작은 물질의 수준까지 내려가 보면 결국 원소와 만난다. 산소와 탄소, 수소와 질소 — 이 네 가지만으로 인체 질량의 약 96%가 채워진다.

 

성경은 이 몸이 무엇으로 지어졌는지를 이미 말해준다.

"여호와 하나님이 땅의 흙으로 사람을 지으시고 생기를 그 코에 불어넣으시니 사람이 생령이 되니라"(창세기 2:7).

흙으로 지어졌다는 오래된 선언과, 오늘날 생화학이 밝혀낸 원소 조성표가 정확히 맞아떨어진다는 사실은 결코 예사롭지 않다.

 

나는 건강의 다섯 기둥 가운데 첫 번째를 '섭생'으로 꼽는다. 무엇을 먹을 것인가를 이해하려면, 먼저 우리 몸이 어떤 물질로 이루어져 있고 음식이 그 재료를 어떻게 채워주는지부터 알아야 한다.

오늘은 그 첫걸음으로, 몸을 이루는 원소와 영양소의 조합을 들여다보고자 한다.

 

1. 인체를 이루는 물질의 비율

인체를 구성하는 물질을 큰 덩어리로 나누면 물이 약 66%, 단백질이 약 16%, 지방이 약 13%, 무기질이 약 4%, 탄수화물이 약 0.6%, 나머지가 약 0.4%를 차지한다. 몸의 3분의 2가 물이라는 사실 하나만 보아도, 왜 수분 섭취가 그토록 강조되는지 짐작할 수 있다.

• 물 — 약 66%
• 단백질 — 약 16%
• 지방 — 약 13%
• 무기질 — 약 4%
• 탄수화물 — 약 0.6%
• 기타 — 약 0.4%

이 물질들을 다시 원소 단위까지 쪼개면 이야기가 더 흥미로워진다.

 

2. 산소·탄소·수소·질소 — 몸의 96%를 이루는 네 원소

인체를 원소 질량 기준으로 살펴보면 산소가 약 65%, 탄소가 18.5%, 수소가 9.5%, 질소가 3.3% 정도를 차지한다. 네 원소를 합치면 약 96%다.

 

산소가 가장 많은 것은 몸의 절반 이상을 차지하는 물, 그리고 수많은 생체분자에 산소가 포함되어 있기 때문이다.

탄소는 네 개의 결합 손을 가져 사슬과 가지, 고리 구조를 자유자재로 만들 수 있는 원소로, 탄수화물·지방·단백질·핵산 등 생명의 핵심 분자가 모두 탄소 골격을 중심으로 만들어진다.

수소는 물과 거의 모든 유기분자에 들어 있으며 산-염기 균형과 에너지 대사에 관여하고,

질소는 아미노산과 단백질, DNA와 RNA를 이루는 핵심 구성 원소다.

 

생명체에서 특히 중요한 탄소·수소·산소·질소에 인과 황을 더한 여섯 원소를 흔히 CHNOPS라 부르는데, 이 여섯이 인체 원소 질량의 99% 이상을 차지한다.

 

3. 나머지 4% — 적어도 결코 가볍지 않은 무기질

나머지 4%는 칼슘 1.6%, 인 1%, 칼륨 0.35%, 황 0.25%, 나트륨과 염소 각 0.15%, 마그네슘 0.05%, 철 0.008%, 요오드 0.00004%와 같은 다량·미량 무기질이 채운다. 이 밖에도 아연, 구리, 망간, 셀레늄, 코발트 등이 극미량으로 존재한다.

 

칼슘과 인은 뼈와 치아의 핵심 원소이면서 세포 신호와 에너지 대사에도 관여한다.

칼륨과 나트륨은 세포 안팎의 전기적 균형과 신경·근육 기능을 유지하고,

마그네슘은 수많은 효소 반응과 단백질 합성에 관여한다.

철은 헤모글로빈을 구성해 산소 운반에 참여하고,

아연은 DNA와 단백질 합성, 면역 기능, 상처 치유에 필요하다.

 

양이 극히 적다고 해서 역할까지 작은 것은 아니다. 중요한 것은 양의 많고 적음이 아니라, 각 원소가 필요한 범위 안에서 제자리를 지키는 것이다.

 

4. 원소와 영양소는 같은 이야기가 아니다

여기서 한 가지 중요한 구분이 필요하다. 우리 몸에 탄소가 약 18% 들어 있다고 해서 탄소를 그 비율에 맞춰 먹는 것은 아니다. 우리는 원소를 하나씩 섭취해 몸을 조립하는 것이 아니라, 음식 속 탄수화물·단백질·지방·비타민·무기질과 물을 섭취하고 소화와 흡수·대사를 거쳐 필요한 물질로 다시 만들어 사용한다.

 

현대 영양학에서는 탄수화물·단백질·지방·비타민·무기질·물을 여섯 가지 주요 영양소 범주로 분류한다.

국내 건강교육이나 대중적 설명에서는 여기에 식이섬유를 더해 '7대 영양소'라는 표현을 쓰기도 한다.

 

영양소의 범위가 3대(탄수화물·단백질·지방)에서 5대(비타민·무기질 추가), 6대(물 추가), 7대(식이섬유 추가)로 확장되어 온 흐름 자체가, 몸에 필요한 것이 에너지원만이 아니라는 사실을 우리가 점차 알아온 과정이라 할 수 있다.

 

5. 탄수화물·단백질·지방 — 에너지와 몸의 재료

탄수화물은 1g당 약 4kcal의 에너지를 내는 주된 에너지원이다. 뇌는 평소 포도당을 주요 연료로 쓰지만 장기간 탄수화물이 부족하면 케톤체도 활용할 수 있고, 미토콘드리아가 없는 적혈구는 포도당에만 의존한다.

 

단백질은 아미노산이 사슬처럼 결합해 만들어지며, 물을 제외한 체세포 중량의 절반을 차지할 만큼 비중이 크다. 근육·머리카락·혈액·손톱·인대 등 몸의 구조 전반이 단백질로 이루어진다. 사람의 몸을 구성하는 아미노산 22종 가운데 9종은 체내에서 합성되지 않아 반드시 음식으로 섭취해야 하는 필수아미노산이다.

 

지방은 1g당 약 9kcal로 탄수화물이나 단백질보다 두 배 이상의 에너지를 내며, 세포막의 중요한 구성 성분이자 지용성 비타민 A·D·E·K 흡수에 필요하다.

 

성인의 에너지 섭취에서 널리 쓰이는 허용범위는 탄수화물 45~65%, 지방 20~35%, 단백질 10~35%이며, 개인의 나이와 건강상태, 활동량에 따라 실제 식사는 달라질 수 있다.

 

6. 비타민과 무기질 — 적은 양으로 수많은 반응을 조율한다

비타민은 그 자체로 에너지를 내거나 몸을 구성하지는 않지만, 무기질·아미노산과 결합해 효소와 조효소의 원료가 되어 몸속 화학반응 전체를 조율한다. 비타민 B군은 에너지 대사에, 비타민 C는 콜라겐 합성과 항산화 방어에, 비타민 A는 시각과 세포 분화에, 비타민 D는 칼슘 대사와 뼈 건강에, 비타민 K는 혈액응고와 뼈 대사에 관여한다.

 

수용성 비타민(B군, C)은 지용성 비타민보다 체내 저장이 적지만, '많이 먹어도 소변으로 나가므로 무조건 안전하다'고 볼 수는 없다 — 일부 수용성 비타민도 과량 보충하면 부작용을 일으킬 수 있다. 무기질도 마찬가지다. 부족하면 정상적인 생리 기능에 문제가 생기고, 과도하게 섭취해도 균형이 깨질 수 있다. 영양은 많이 먹는 경쟁이 아니라, 필요한 만큼을 꾸준히 공급하는 균형의 문제다.

 

7. 물과 식이섬유 — 순환과 배출을 담당하는 매개체

물은 몸의 66%를 차지하는 가장 중요한 물질로, 세포 내액과 체액의 주성분이자 영양소를 운반하고 노폐물을 배출하는 매개체다. 비열과 기화열이 커서 체온 조절에도 핵심적인 역할을 한다. 다만 필요한 수분량은 체격과 활동량, 기온, 건강상태에 따라 크게 달라지므로, 모든 사람에게 하루 몇 리터라는 하나의 숫자를 획일적으로 적용하기보다 갈증과 소변 상태를 살피며 충분히 섭취하는 것이 현실적이다.

 

식이섬유는 사람의 소화효소로는 분해되지 않는 탄수화물이지만, 오히려 그 소화되지 않는 성질 덕분에 몸에 유익을 끼친다. 물을 머금어 대변의 부피와 성상을 조절해 배변을 원활하게 하고, 장내 미생물에 의해 발효되어 단쇄지방산을 만들며 장 환경에 영향을 미친다.

미국 국립당뇨·소화기·신장질환연구소(NIDDK)도 충분한 식이섬유 섭취를 변비 예방의 중요한 방법으로 권고하며, 섬유질이 풍부한 식생활은 대장 폴립 발생 위험을 낮추는 것과도 관련된다는 연구가 있다. 채소, 과일, 통곡물, 미역·다시마 같은 해조류에 풍부하다.

 

8. 왜 하필 이 원소들의 조합일까

지구 지각과 인체의 원소 조성을 비교하면 흥미로운 차이가 나타난다. 지각에는 산소와 규소가 매우 많지만 인체에는 탄소·수소·산소·질소가 압도적으로 많다. 생명체는 주변 환경의 원소를 그대로 같은 비율로 담고 있는 것이 아니라, 물과 탄소화합물을 중심으로 생명현상에 적합한 화학적 구조를 선택적으로 취하고 있다.

 

탄소는 다양한 안정적 결합을 만들 수 있어 복잡한 생체분자를 형성하는 데 유리하고, 물은 지구의 온도 범위에서 뛰어난 용매로 작용해 수많은 생화학반응이 일어날 수 있는 환경을 제공한다.

 

과학은 왜 탄소와 물을 기반으로 한 생명체가 가능했는지를 화학적 성질로 탐구한다. 나는 그 사실을 바라보면서 다른 질문을 품는다 — 왜 생명에 필요한 물질과 조건들이 이처럼 서로 맞물려 하나의 살아 있는 몸을 이루는가.

과학이 밝혀가는 그 정교한 작동 원리 자체 속에서, 나는 창조주의 설계를 바라본다.

 

맺음말 — 몸의 재료를 알면 섭생이 보인다

인체 질량의 약 96%는 산소·탄소·수소·질소라는 네 원소로 이루어지고, 나머지 4%는 칼슘·인·칼륨을 비롯한 정밀한 비율의 무기질이 채운다. 하지만 몸에 어떤 원소가 많다고 해서 그 원소를 같은 비율로 먹는 것은 아니다. 우리가 실제로 먹는 것은 원소가 아니라 음식이다.

 

탄수화물과 단백질, 지방을 통해 에너지와 재료를 얻고, 비타민과 무기질은 그 재료가 제대로 쓰이도록 조율하며, 물은 이 모든 생명현상이 일어나는 무대를 제공하고, 식이섬유는 장과 대사 건강을 돌본다.

 

세계보건기구(WHO)도 건강한 식생활의 기본으로 채소와 과일, 통곡물, 콩류, 견과류와 씨앗, 적절한 동물성 식품을 포함한 다양하고 영양밀도 높은 식품의 섭취를 강조한다.

 

나는 이 작은 원소들이 정확한 자리에서 서로 결합해 한 사람의 생명을 이루는 모습을 보면서, 창조주의 정교한 설계를 생각한다.

섭생의 출발은 어느 하나의 영양소를 많이 먹는 데 있지 않다. 몸에 필요한 재료를 알고, 다양한 자연식품을 통해 그 재료를 균형 있게 공급하며, 그것을 매일의 습관으로 만드는 데 있다.

 

올바른 지식에서 올바른 선택이 나오고, 그 선택의 반복이 건강한 몸을 만든다.

 

무병장수 건강 전도사 서웅찬 ✍

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