다양한 원소들은 음식물을 통해 몸 속에 흡수되며, 이 때부터 우리 몸과 금속 원소는 상호작용을 한다. 몸 속에 들어온 금속은 몸을 만들고 여러 가지 기능을 수행한다.

금속이라고 하면 철, 알루미늄, 니켈 등 고체 덩어리가 떠오를 것이다. 이는 강철, 비행기, 선박, 자동차 등 공업제품 소재로서 이미지가 강하기 때문일 것이다.

생명체라는 말을 들으면 단백질, 탄수화물, 지방 등이 뇌리를 스쳐지나가겠지만, 인체에 금속은 대단히 중요하다. 그러나, 금속이 체내에 흡수되어 혈액이나 체액에 용해되지 않고 고체 상태로 존재하면 많은 문제점이 야기된다. 인체에 유용한 금속 원소라도 침점물 상태는 의미가 없고, 유해한 물질로 둔갑한다.

원소는 용해되어야 인체, 즉 세포에 이용할 수 있다. 인체는 수많은 화학반응에 의해 지탱되고, 이에 의해 인간이 생활한다. 이 화학반응이 일어나려면 물질이 용해되어 용액 상태로 존재해야 된다. 물론, 체내에서 화학반응이 중지되는 것은 죽음을 의미한다.

용해 상태인 금속, 즉 유리형 금속이온은 반응이 쉽게 일어나므로, 그 환경에서는 다양한 문제가 생기며, 어떤 경우에는 몸을 병들게 한다. 그래서, 이 금속이온은 쓰일 장소에 도착할 때까지, 또는 기능을 수행할 때까지 반응을 억제시켜야 한다. 이 유리형 금속이온의 반응성을 억제시키는 것을 결합(혹은 수용)물질이라고 한다.

이 결합물질은 대부분 단백질이지만 환경에 따라 비타민 등이 쓰이기도 하며, 기능에 따라 몇 가지로 대별할 수 있다. 독자들은 금속이온의 반응성을 조절하는 결합물질이 단백질, 비타민이라고 할 때 무엇을 떠올릴까?

먼저 '수송단백질'은 혈액이나 체액 속에 유입된 금속이온과 결합하여 이 이온을 여러 조직의 세포로 운반하는 단백질이다. '저장단백질'은 세포 내에서 여분의 금속이온과 결합하는 단백질이다. 금속이 필요할 때 적당량의 금속을 제공한다. 마지막으로 '기능성 결합물질'은 몸 속의 화학반응에 직접 관여하는 물질이다. 이것은 금속과 결합하여 다양한 화학반응을 일으키는 것으로 효소나 비타민 등이 여기에 속한다.

혈액 속에 있는 대표적인 단백질은 헤모글로빈이다. 헤모글로빈은 철을 함유한 붉은 색의 단백질로 산소를 운반한다. 여기서 산소는 철과 결합한다. 따라서 철이 없으면 체내에서 산소를 운반하지 못하기 때문에 인간은 죽을 수 밖에 없다. 금속과 생명체 간에는 확고한 관계가 설정되어 있다.

헤모글로빈과 유사한 구조를 가진 것으로 근육 자체에 산소를 저장하는 미오글로빈도 철을 함유하고 있으며, 산소와 결합한다. 미오글로빈은 고래, 바다표범, 돌고래 등의 근육에 특히 많이 존재하기 때문에 이들의 동물들은 바닷물 속에서 오랫동안 잠수할 수 있다.

근육조직이 파괴되면 미오글로빈은 오줌으로 배설되며, 이를 미오글로빈뇨증이라고 한다. 근 디스토로피, 알코올중독일 때도 이 증상이 나타날 수 있으며, 격렬한 운동을 하면 미오글로빈의 혈중 농도가 높을 수도 있다. <제주대학교 화학과 교수>