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이라크 종교
이라크 주민의 대부분은 이슬람교를 믿으며, 이 중 시아파가 64%, 수니파가 30%이다. 대략 북부에는 수니파, 남부에는 시아파가 많다. 소수 종교로는 기독교와 야지디교 등 이 있는데 이들 대부분은 3% 내외이다.
이라크 기독교인들은 사담 후세인 정권 시절 예배 허용 등 일정 부분 종교적 자유를 존중받았지만, 기묘하게도 미국의 이라크 침공 직후부터 아랍 민족주의가 격해지면서 극우 무슬림들의 공격 표적이 되고 있다.
그러나 이슬람교도들은 돼지고기와 술을 먹지 않지만 라마단 기간에는 아무것도 먹지 않는다.
이라크의 민족융합은 다양한 종교만큼 매우 복잡한 문제이다. 아랍인 외의 다른 민족은 오스만 튀르크 제국 시대에 주로 들어왔는데 가장 최근에 이민온 노동자들은 모리셔스, 이집트, 수단으로부터 온 민족이 다수를 점한다. 1980년부터 1988년까지 8년 동안 일어난 이란-이라크 전쟁 때에는 외국 기술자의 수가 2백만 명을 넘을 정도로 많았으며, 이 수치는 이라크의 쿠웨이트 침공으로 1백만 명으로 감소했다. 대다수는 침공 1년 동안 떠났었는데, 그 이유는 이라크와 이집트 간의 관계악화와 10여 년이나 지속된 미국의 경제봉쇄로 인한 이라크의 경제적 어려움 때문이었다.
이라크 종교
1991년 걸프전 종전 당시 시아파 반란세력이 이란 등 인접 시아파 국가의 지원 없이 수니파인 당시 사담 후세인 대통령에 대항해 봉기하였으나, 정부군에 의해 진압됐다. 약 20만 명에 달하던 시아파 반란세력은 이라크 정부군에 몰려 탱크와 지상군의 접근이 어려운 이라크 남부의 늪지대로 도주하였는데, 후세인은 늪 외곽 지대에 군병력을 집결시키고 이 지역에 도로를 건설하기 위한 대규모 사업을 전개하기도 하였다. 걸프전 후 유엔은 이라크가 군사적 비행과 국민들에 대한 탄압을 하지 못하도록 여러 금지 규정을 두었으나, 당시 이라크 정부는 이러한 금지 규정을 무시하고 이 지역의 시아파 마을과 난민 거주지에 폭격을 가하였다.
2003년에 미국의 침략으로 일어난 이라크 전쟁 이후로는 반미 테러가 격화되었다.
이라크 정치
사담 후세인 정권 붕괴 이후 과도정부 수립부터는 의회 제도를 실시하고 있으며 통합 이라크 연맹, 쿠르드 연맹, 이라크 민족당, 타와푸크연합 등 여러 정당이 있다. 이라크의 병역은 징병제로서 이라크의 유명 가수가 텔레비전에 출연해서 군가를 부르는데 이는 동원령이라는 의미로 이후 모든 이라크의 예비역이 현역으로 복귀하게 된다.
이라크 국방
이라크 공화국의 군대이다. 사담 후세인 시절의 이라크군과, 사담후세인 몰락 후의 이라크군으로 나뉜다. 후자의 명칭은 미국에서는 이라크 보안군(Iraqi Security Army)이라고도 한다. 병역은 징병제이며, 징병 방식이 매우 독특한데 이라크의 인기 가수가 군복을 입은 채 공영방송에 출연해서 군가를 부르면 이라크의 현역병 입영대상자들은 즉각 응소해야 한다. 군사력을 재건 중이다. 이라크 국방부는 $43억 어치의 러시아 무기를 도입 결정했다. MI-28N 공격헬기 30대와 Pantsir-S1 대공 시스템 42대를 도입했다. 미코얀 MiG-29 업그레이드 버전과 장갑차들도 도입할 수 있다. 이라크군은 72기의 전투기와 140대 이상의 전차가 필요하고 T-90 전차가 될 확률이 크다.
이라크 국방
이라크 육군(창설 1921년 ~ 현재, 병력 400,000 - 800,000명)
M1A1M 전차 140대 (3세대 전차)
T-72 전차 120대 (2세대 전차, 77대를 헝가리로부터 공여받음)
T-55 전차 76대 (1세대 전차)
BMP-1 IFV 434대 (100대는 그리스가 공여받음)
Al-Talha 궤도형 APC 44대
M113 궤도형 APC 283대
MT-LB 궤도형 APC 61대
Spartan 궤도형 APC 100대
BTR-94 장륜 장갑차 50대
BTR-80 장륜 장갑차 98대
Saxon 장륜 장갑차 60대
M1117 장륜 장갑차 184대 (80대 더 주문)
EE-9 Cascavel AC 37대
BRDM-2 AC 13대
Ain Jaria-1 AC 600대
Mohafiz AC 60대
Panhard AML AC 10대
ILAV Badger MPV 865대
Reva MPV 200대
HMMWV 경차량 8000+
M1151 경차량 400 (92대 M1152 주문)
Defender-110 경차량 72대
FMTV 중형 카고 트럭 140대
HEMTT 대형 카고 트럭 80대
이라크 국방
이라크 특수군
ISOF (Iraqi Special Operations Forces) 병력 10,000 명
이라크 육군 제36코만도 (Iraqi Army 36th Commando Battalion)
블랙스콜피온 (Black Scorpion) 대테러부대
INCTF (Iraqi National Count-Terrorism Force)
이라크 해군 (해군 1500명, 해병 800명, 초계정, 기타 함선 85+척, 지원 함선 3척)
400톤급 OPV(원양 초계함) Saettia MK4급 4척 만재: 393 톤 무장: 1 × 25 mm Otobreda
35미터급 초계정 35PB1208 E-1455급 6척(+ 9척) 무장: 1 x (MSI 30mm DS30M Mark 2 Cannon), 1 x (50 cal/ 12.7mm MG), 2×(7.62mm MGs)
25미터급 초계정 Predator급 5척
하천 초계정 Predator급 24척
고무보트 Predator급 10척
이라크 경제
이라크는 석유가 풍부한 나라로, 1970년대 사담 후세인 대통령 정권기에는 대한민국과 일본, 미국의 원조를 받았다. 1970년대 한국의 노동자들은 이라크에 파견하여 석유개발에 참여하기도 했다. 그러나 걸프 전쟁과 이후 경제제재와 이라크 전쟁으로 이라크의 경제는 어려워지고 있다. 유프라데스, 티그리스 양하천은 주요 교통로의 역할을 한다.
알레르기
알레르기(독일어: Allergie, 문화어: 알레르기아) 또는 앨러지(영어: allergy)는 면역 시스템의 오작동으로 보통 사람에게는 별 영향이 없는 물질이 어떤 사람에게만 두드러기, 가려움, 콧물, 기침등 이상 과민 반응을 일으키는 것을 말한다. 한편 아나필락시스와 같이 심한 경우 호흡곤란,급성저혈압 및 쇼크 등 생명징후(VS)에 위험한 증상을 일으킬수있다.
알레르기 어원
알레르기는 "과민 반응"이라는 뜻이다. 그리스어 낱말 allos가 어원이며, 이는 "다른(other)"을 뜻한다. 알러지 또는 앨러지는 영어 발음, 알레르기는 독일어식 발음으로 한국어에선 둘 다 혼용되어 통용되나 표준어는 알레르기이다.
알레르기 역사
"알레르기"라는 개념은 1906년 오스트리아 빈의 소아청소년과학자 클레멘스 폰 피르케가 그의 환자들 가운데 몇몇이 먼지, 꽃가루, 특정 음식과 같은 일반적으로 무해한 실체에 과도하게 반응하는 것을 보고 소개하였다.
알레르기 기전
알레르기를 일으키는 물질을 알레르겐 또는 항원이라고 한다. 꽃가루나 항생제가 한 예이다. 식품이 일으키는 알레르기를 식품 알레르기라고 한다. 항원이 우리 몸에 들어오면 항체가 만들어지고 항원항체반응이 일어나게 된다. 이로 인해 알레르기의 증상이 생긴다. 항체의 종류에 따라 I, II, III, IV, V형 다섯 가지로 분류한다.
알레르기 기전
한냉 알레르기, 햇빛 알레르기도 있다. 즉 차가우면 알레르기가 생기거나 햇빛에 노출되면 알레르기가 유발되는 것이다. 알레르기는 접촉성 피부염이나 과민 반응, 혹은 독반응이나 부작용과 구별되어야 한다. 면역 과민 반응에는 알레르기 반응, 접촉성 피부염, 과민성 쇼크 반응 등 5가지로 나누며 약간씩 유발의 원인이 되는 항원-항체 반응이 다르다. 그러나 치료는 비슷하다. 면역 과민 반응이란, 보통 사람은 항원으로 인식하지 않는 것을 항원으로 인식하는 것을 말한다. 즉 인체는 해로운 물질을 항원으로 인식하고 항체를 만들어 이를 제거하려고 하는데, 보통사람은 항원으로 인식하지 않는 물질을 항원으로 인식하여 항원-항체 반응을 일으키는 것이다. 심한 경우에는 모든 육류, 즉 단백질에 항원-항체 반응을 일으키기도 한다. 이런 사람은 고기만 먹으면 항원-항체 반응, 알레르기가 유발된다. 가장 많은 항원 물질은 단백질이다.
진화학에 따르면, B세포나 T세포가 분자적인 방법으로 외부의 물질을 제거할 수 없을 때, 물리적인 힘을 이용해서 외부의 병원균을 없애기 위해 만들어진 기전(메커니즘)으로 보기도 한다. 즉, 외부에서 유해한 물질이 들어 왔는데 분자적인 기작을 통해 제거할 수 없으므로 물리적으로 재채기 등을 하게 하여 밖으로 방출하기 위해 만들어졌다고 보는 것이다.
알레르기 치료
유발 항원 회피=항원이 될 수 있는 물질과 접촉하지 않는 것이 최선의 예방이다.
미국소아과학회(AAP) 지침에 근거해 만들어진 기존 권고의 주된 이유는 '너무 일찍부터 땅콩 제품을 먹이면 생명을 위협할 수 있는 치명적 알레르기 반응을 일으킬 수 있기 때문'이었다.
미국국립보건원(NIH) 산하 국립 알레르기 및 감염질환연구소(NIAID) 은 "알레르기 관련 개정 지침"에서 땅콩 알레르기에 걸릴 위험성이 있는 아기는 생후 4~6개월부터 땅콩이 든 식품을 먹이는 것이 알레르기 예방에 좋다고 권고하였으나 식이 섭취량의 조절과 의료전문가의 관찰등 임상적 과정과 의학적 조건이 전제로 제시되었다.
AAP는 "우유ㆍ달걀ㆍ땅콩ㆍ생선ㆍ견과류 등 식품이 알레르기를 일으키기 쉬운 식품임을 전제로 알레르기 유발식품의 섭취를 늦추도록 권할 과학적 근거가 없다”고 입장을 바꿨지만 이러한 새로운 가이드라인 역시 임상적 과정과 의학적 조건을 다룰수있는 의료전문가의 관찰하에 진행되야한다는점을 전제하고있다.
알레르기 유의 사항
대개의 두드러기는 처음 주사를 맞으면 곧 좋아지지만, 다시 하루 이틀 내에 재발하기도 한다. 그리고 옻이 항원이면 한 달 이상 증상이 계속 되기도 하므로 유의하여야 한다. 한편 알레르기로 인한 주요 식품의 섭취제한은 성장기 발달 및 세포성장 그리고 에너지대사에 심각한 불균형을 초래할 수 있다. 따라서 알레르기 유발 식품에 대한 대체 식품의 섭취로 영양분을 보충하는 균형있는 식단이 무엇보다 중요하다.
항생제
항생제(영어: antibiotic) 또는 항균제 또는 항생물질(抗生物質)은 "미생물이 생산하였고 다른 미생물의 성장과 증식을 억제하는 물질"이라고 정의된다. 병원성 박테리아 감염의 치료 및 예방에 사용되는 항균제 약물이다. 통속적으로 항바이러스제와 혼동될 수도 있지만 잘못된 것이다. 이러한 물질로 만든 약을 항생제 또는 일상적으로 마이신(mycin)이라고 부른다. 항생제는 감기나 인플루엔자와 같은 바이러스에 효과적이지 않다. 바이러스를 억제하는 약물은 항생제가 아닌 항바이러스 약물 또는 항바이러스제라고 한다.
처음에는 곰팡이 또는 토양 미생물이 자연적으로 만들어 낸 것을 이용했으나, 현재는 구조를 약간 바꾼 반합성, 또는 완전히 새로운 합성 항생제도 많이 개발되어 사용되고 있다. 주로 결핵치료에 쓰이는 방선균(放線菌)의 하나인 스트렙토미세스속(屬)에서 분리한 항생 물질인 스트렙토마이신(streptomycin)에서 유래하여 '마이신'(mycin)으로 약칭하기도 하지만, 정확한 표현은 아니다. 영어 어원인 antibiotics는, 반대/저항이라는 뜻의 anti와 삶/살아있는 것을 뜻하는 bio의 결합으로, 미생물을 죽인다 혹은 저항한다는 뜻이다.
항생제
참고로, 항균제(antimicrobia)와 항생제(antibiotics)도 구별할 수 있다. 항균제는 비누와 소독제에 사용되며, 항생제는 의약품으로 사용된다.
항생제 기원
숙주인 사람에게는 해롭지 않고 병원체에게만 큰 손상(injury)을 미치는 물질로 감염병 환자를 치료하는 것을 화학요법이라고 한다. 그러나 이러한 요법이 실시된 것은 화학요법이란 말이 생기기보다 아득한 옛날이다. 즉 조충(tapeworm) 치료에 고사리의 일종인 malferin을, 회충증에는 santonin을, 말라리아에는 quinine을, 아메바감염증에는 emetine을 사용한 역사는 미생물학의 역사보다는 월등하게 앞선다.
전염병의 원인이 미생물에 의해 생긴다는 것이 로베르트 코흐와 루이 파스퇴르에 의해 알려지면서, 사람들은 병을 치료하기 위해 미생물을 죽이는 물질을 찾기 시작했다.
항생제 기원
근대 화학요법은 파울 에를리히로부터 시작되었다고 해도 과언이 아니다. 에를리히는 조직염색표본에서 원충이 특이하게 염색된다는 사실로부터 염색약품이 원충과 특이한 친화성(affinity), 즉 선택독성이 있다는 사실에 착안하여 염료가 치료에 사용될 수 있으리라는 생각으로 염료를 연구하여 끝내는 1909년에 염료는 아니지만 살바르산(salvarsan)을 만들어 근대 화학요법의 선구자가 되었다.
최초의 항생제로서 매독 치료제인 살바르산은 세균 성장을 억제하는 작용을 한다. 또한, 페니실린은 최초로 만들어진 미생물을 직접 파괴하는 종류의 항생제이다.
항생제 작용
항생제는 종류에 따라 살균 작용과 정균 작용을 수행한다. 살균 작용(bactericidal effect)은 미생물을 직접 죽이는 것이고, 정균 작용(bacteriostatic effect)은 미생물이 더 이상 번식하지 못하도록 억제하는 것이다. 정균 항생제를 사용하는 경우 미생물은 결국 식균작용이나 항체 등 숙주의 방어기전에 의해 제거된다.
항생제마다 항균 스펙트럼이 다르다. 광범위항생제(broad spectrum antibiotic)는 다양한 그람양성균과 그람음성균에 효과를 나타내는 반면, 특정한 종류 미생물에 대해서만 효과를 나타내는 좁은범위항생제(narrow spectrum antibiotic)도 존재한다.
인체 감염을 치료하기 위해 항생물질을 이용하려면, 항생물질이 선택적 독성을 가져 병원체에 손상을 입히면서도 인간 세포에는 영향을 미치지 않아야 한다. 세균 등 원핵생물을 표적으로 하는 항생물질을 찾기는 비교적 쉬운데, 원핵생물과 진핵생물의 구조적·기능적 특징이 상당히 다르기 때문이다. 반면 곰팡이나 원생생물, 기생충처럼 진핵세포로 이루어진 병원체를 표적으로 하는 항생물질은 개발하기가 한결 어렵고 따라서 그 종류도 다소 한정적이다.
항생제 작용
세균을 표적으로 하는 항생물질의 작용 기전과 그 대표적인 예시를 나열하면 다음과 같다.
세포벽 합성 억제 : 진핵생물과 달리 원핵생물의 세포는 세포막뿐만 아니라 펩티도글리칸으로 이루어진 세포벽을 갖는다. 따라서 세포벽은 세균에 대한 항생물질의 이상적인 표적이 된다. 페니실린, 세팔로스포린, 카바페넴, 모노박탐 등 베타-락탐 계열 항생제는 펩티도글리칸의 교차결합을 억제하여 세포벽 합성을 저해한다. 반코마이신 등 당펩티드 항생제 역세 세포벽을 표적으로 하는 항생물질에 해당한다.
항생제 작용
단백질 합성 억제 : 80S 리보솜을 갖는 진핵생물과 달리 원핵생물은 70S 리보솜을 갖는다. 리보솜의 구조적 특징이 다르기 때문에, 세균의 리보솜에 작용하여 단백질 합성을 억제하는 항생물질은 선택적 독성을 나타낼 수 있다. 하지만 진핵생물의 중요한 세포 소기관인 미토콘드리아 역시 70S 리보솜을 갖기 때문에, 숙주세포에 유해한 부작용이 발생할 가능성을 배제할 수 없다. 대표적인 항생물질을 나열하면 다음과 같다.
아미노글리코사이드 계열 항생제 : 30S 소단위체가 mRNA를 인식하는 과정을 방해함으로써 살균작용을 나타낸다. 스트렙토마이신, 네오마이신, 아미카신, 카나마이신, 젠타마이신 등이 있다.
테트라사이클린 계열 항생제 : 30S 소단위체가 tRNA와 결합하는 과정을 억제한다. 테트라사이클린, 독시사이클린, 티게사이클린 등이 여기에 해당한다.
항생제 작용
마크로라이드 계열 항생제 : 50S 소단위체의 23S rRNA에 결합하여 정균작용을 나타낸다. 합성 중인 폴리펩타이드 사슬이 리보솜으로부터 일찍 떨어져 나가도록 하거나 50S 소단위체의 조립을 방해하는 등 다양한 방식으로 단백질 합성을 억제하는 것으로 알려져 있다. 에리트로마이신, 아지트로마이신, 클래리트로마이신 등이 있다.
린코사마이드 계열 항생제 : 50S 소단위체에 결합하여 단백질 합성의 개시를 방해함으로써 정균작용을 나타낸다. 클린다마이신이 대표적이다.
옥사졸리디논 계열 항생제 : 반코마이신 내성균에 대응하기 위해 개발된 항생제로, 50S 소단위체에 작용하여 30S 소단위체와 결합하는 것을 억제한다. 리네졸리드가 대표적이다.
클로람페니콜 : 50S 소단위체의 23S rRNA에 결합하여 새로운 펩타이드 결합이 형성되는 것을 억제한다.
많은 항생제는 진핵세포 생물에게도 작용할 수 있다. 이러한 항생제는 곰팡이로 인한 질병 또는 암에 대해 강력한 효과를 발휘할 수 있으나, 사람 또한 진핵세포 생물이므로 이 항생제에 의해 피해를 입을 수 있다. 항암성 항생제에 대해서는 화학요법계열의 안트라사이클린 항목을 참고하기 바란다.
항생제 항생물질에 대한 내성
항생제는 자연적으로 존재하던 것이었으므로, 이에 대한 저항성이 있을 것이란 것은 쉽게 예측 가능하다. 현재는 항생제 내성이 있는 미생물이 매우 많다. 이러한 미생물을 내성균이라 하며, 병의 치료 및 원내 감염이라고 불리는 상황에서 어려움을 주고 있다.
내성균의 비율은 자연적으로는 그리 많지 않았다. 그러나 페니실린의 개발 후 많은 사용에 따라 내성균의 비율이 크게 증가하였고, 이에 따라 페니실린만이 아닌 메티실린 등의 다른 항생물질이 필요하게 되었다. 또, 대체 항생물질에 내성을 가지는 슈퍼 박테리아가 발생되어 그 위험이 많이 증가하고 있다.
항생제 항생물질에 대한 내성
부적절한 항생제 처방과 항생제의 과용은 항생제 내성 균들의 출현을 가속시켰다. 의료 지식을 갖추지 못한 일반인들 스스로가 처방하는 것과 농업에서 성장 촉진제로서 항생제를 사용하는 것은 더욱 더 문제를 악화시켰다.
더욱이 항생제는 그 사용상의 안정성이 보장되지 못한 상태에서 종종 처방되기도 하며, 때로는 환자에 맞지 않는 약이 처방될 때도 있다. 몇몇 경우에서는 굳이 항생제를 사용할 필요가 없는 상황에서도 처방되기도 한다. 1950년대에 들어서면서, 기적의 치료약으로 불리던 페니실린(penicillin)과 에리스로마이신(erythromycin)에 대한 내성이 모습을 드러냈다. 병원에서 치료 목적으로 광범위하게 항생제를 사용한 것 역시 다양한 항생제에 내성을 가진 세균(antibiotic-resistant bacteria)들이 등장하는 데에 일조했다.
항생제 항생물질에 대한 내성
여행자들이 예방 목적으로 사용하는 항생제를 포함하여 항생제를 오용하고 있는 경우는 대개 환자의 몸무게와 이전에 환자가 사용한 항생제들을 고려하지 못한 데에서 비롯한다. 두 변수 모두 항생제 처방 효과에 중대한 영향을 미치기 때문이다. 다른 오용의 경우, 처방자가 내린 투약 지시를 정확하게 따르지 않아 생기는데, 예를 들어 8시간마다 복용한다고 할 때 그냥 하루에 세 번 투약하는 것을 들 수 있다. 또 처방된 약을 끝까지 다 복용하지 않고, 중간에 투약을 중단하는 것도 문제가 된다. 이러한 습관은 항생제 내성 세균의 등장을 가속한다. 부적절한 처방 역시 문제가 된다. 그 대표적인 예로, 일반적인 감기와 같은 바이러스 감염으로 인한 질환에 아무 효과 없는 항생제를 사용하는 것이다. 호흡계 감염성 질환에 대한 한 연구는 의사들이 항생제 처방을 원하는 환자에게 더 많은 항생제 처방을 한다고 발표했다. 처방 받은 환자들 4명 중 1명 만이 실제적으로 항생제가 필요한 환자였다고 한다. 다원적인 항생제 사용 감시 체제는 오남용을 막기 위해 환자와 의사 모두에게 적용된다.
항생제 항생물질에 대한 내성
다양한 연관 기구들이 규제 풍조의 강화를 위한 로비 활동을 하고 있다. 미국에서는 항생제의 오남용에 대한 지속적인 관심 촉구를 위해 항생제 내성 대비 통합 테스크 포스 (Integracy Task Force on Antimicrobial Resistance)팀이 만들어졌으며 미국 질병 예방 관리 본부(US Centers for Disease Control and Prevention)와 식약청(FDA), 국립 보건원(NIH)와 협력하고 있다. NGO 단체들도 꾸준히 캠페인 활동을 하고 있다. 프랑스에서는 “항생제는 만병통치약이 아닙니다.”(“Antibiotics are not automatic”)라는 캠페인이 2002년에 시작되어, 불필요한 항생제의 사용을 획기적으로 줄였다. 영국의 병원 진료소에는 NHS가 제작한 포스터가 붙어 있는데 ‘항생제는 당신의 감기를 낫게 할 수 없을 겁니다’ 라고 쓰여있다. 이것은 바이러스 감염에 항생제를 처방해야 된다는 환자들의 무지를 일깨워 주는데 도움이 되었다. 대한민국에서는 법원이 항생제의 과 처방 병원 명단을 공개하라는 판결을 내려 항생제 오남용의 비율이 상당히 줄어들었으며 국민들의 인식도 크게 개선되었다.
항생제 항생물질에 대한 내성
동물의 성장 촉진제로서 항생제를 사용하여 결국 항생제 내성 균이 발생함에 따라 1970년 영국에서는 그것을 금지시켰다.(Swann report 1969). 현재 유럽 연합은 광범위하게 성장 촉진제로서의 항생제 사용을 금지하고 있다. 미국에서는 70% 이상의 항생제가 병이 없는 가축(소, 돼지, 닭)에게 사료와 함께 투여되는 것으로 추정된다. 가축에 사용된 항생제는 Salmonella spp, Campylobacter spp, Escherichia coli and Enterococcus spp 등의 내성 균주들의 출현에 기여했다. 미국과 유럽에서 나온 연구 결과에 따르면 이렇게 발생한 내성 균주들이 인간을 감염시킬 수 있으며, 기존에 처방 되던 항생제로는 치료가 불가능하다고 한다. 이런 문제들 때문에 일부 조직들 (The American Society for Microbiology (ASM), American Public Health Association (APHA) and the American Medical Association (AMA))이 축산물을 포함한 비치료 목적의 항생제 사용의 금지를 요청하고 있다. 하지만 법제화에는 몇 가지 이해관계에서 비롯된 난관이 존재하여 계속 미루어지고 있다. 특히 항생제를 파는 사업체들의 불만도 많으며 축산물에 대한 항생제 사용과 치료 불가능한 세균성 질병의 출현 사이의 직접적인 관계를 파악하는데 시간이 많이 걸린다. 대한민국에서도 가축용 사료에 대한 항생제 사용이 2011년 7월부터 전면 금지되었다.
항생제 항생제 대체 요법
다중 내성 세균(MDRO; Multi-drug-resistant organisms)이란 일반적으로 기존의 항생제 처방으로 죽일 수 없는 세균을 의미한다. 이처럼 항생제가 무용지물이 되는 상황이 발생하기 때문에 항생제를 대체할 수 있는 방법이 필요하다.
내성-변조 약물(RESISTANCE MODIFYING AGENTS)에 대한 설명이다. 내성균에 맞서는 한 가지 방법으로 근래에 개발되고 있는 기술 중 하나는 다음과 같은 원리에 근거한다. 다중 내성 세균 자체를 약물학적인 방법을 통해 다시 항생제에 영향을 받도록 하는 것이다. 일반적으로 아래의 것들이 이러한 약물의 목표가 되고 있다.
항생제 항생제 대체 요법
세균을 감염시킬 수 있는 바이러스인 파지를 이용하는 방법이 파지 테라피(Phage Therapy)이다. 파지는 세균에게 있어서 생태학적 동반자인데, 다양한 환경에 존재하는 세균의 개체 수를 통제해주는 역할을 한다. 이 치료법은 1920년대 미국과 동·서 유럽에서 인간에게 실제로 사용되었다. 이 때의 성공적인 치료는 사실 일회적인 것이었다. 신약의 효용성을 판단하는데 사용되는 엄격한 과학적 연구에서는 파지 테라피가 매우 제한적이라는 결론이 났다. 1940년대 페니실린이 발견된 이후, 미국과 유럽은 파지 테라피에 대한 연구를 포기했다. 그리고 세균 감염에 대한 대책으로 항생제 개발에 박차를 가했다. 하지만 구 소비에트 연방은 연구를 계속했고, 그루지야의 Eliava Institute of Bacteriophage, Microbiology & Virology에서 연구를 이어나갔다. 내성균의 등장에 따라, 다시금 서방 의학계에서는 파지 테라피에 대한 관심이 나타났다. 연구는 아직도 진행 중인데, 영국의 Intralytix, Novolytics, 인도의 Gangagen와 같은 회사와 대학 그리고 미국과 유럽의 다양한 재단이 파지 테라피에 대해 연구하고 있다. 하지만 유전자 변형에 대한 문제 때문에 연구에 제한이 가해지는 것이 걸림돌이 되고 있다. 아직까지 파지 테라피가 실재적인 효용을 가지기에는 많은 연구가 필요한 단계이다.
항생제 항생제 대체 요법
박테리오신은 세균에 의해 생성되어 다른 세균에 작용하는 물질을 말한다. 저분자 항생제의 대체재로 각광받으며 특이적 수용체에 흡착함으로 작용한다. 1입자가 1개의 세균을 죽일정도의 높은 향균성을 지니기도 한다.
영양분 차단은 항생제를 대체 할 수 있다. 철분 공급의 제한은 인체 내에서 세균의 급증을 막는 한가지 수단이다. 체내에서 철분을 빼내가는 메커니즘은 병원균 사이에서 거의 공통적이다. 이러한 것을 이용해서, 많은 연구진들이 철분을 제거하는 새로운 킬레이트제를 만들고 있다. 이 킬레이트는 다른 병원균들이 사용할 철분을 미리 없애버리는 것이다. 다만 균에만 작용하는 영양분 차단은 내성이 생길 수 있으며, 숙주 세포가 양분 부족으로 죽을 수도 있다는 리스크를 가지고 있다.
항생제 생균제
생균제(probiotics)는 항생제의 대체재로 살아있는 생균 등을 섭취하여 병원균과 경쟁을 시켜 수를 줄일 수 있게 한다.
항생제 항생제의 독성
항생제는 몸 속 미생물의 번식 및 작용을 억제하는 역할을 하기 때문에 몸에 유익한 미생물과 해로운 미생물의 작용을 구분하지 않고 억제한다. 이와 같은 항생제의 작용은 수많은 미생물들과 공존하는 인체 또는 동물에게 악영향을 줄 수 있다. 실제로 최근 밝혀진 바에 따르면 항생제 투여가 대장에 사는 유익한 세균인 유산균을 죽이고, 해로운 대장균의 작용을 촉진하여 대장염 등의 장 질환을 유발한다는 결과도 있다.
페니실린
페니실린(penicillin, pen 또는 PCN)은 최초의 항생제이다. 푸른곰팡이로 불리는 Penicillium notatum와 Penicillium chrysogenum에서 얻고 분자식은 R-C9H11N2O4S이다. 대표적인 베타-락탐계열 항생제이다.
스코틀랜드 출신 미생물 학자 알렉산더 플레밍이 1928년에 발견하여 이듬해에 이를 발표함에 세상에 알려지게 된 물질이다.
페니실린 역사
미생물이 존재한다는 사실은 17세기 말에 네덜란드 아마추어 과학자였던 안토니 판 레벤후크(Antonie van Leeuwenhoek)가 오늘날의 현미경에 원형이라 할 수 있는 기구를 만들어 관찰하면서 처음 알려지게 되었다. 이 후 1760년대에 오스트리아 빈의 의사였던 마르쿠스 폰 플렌시즈(Marcus von Plenciz)에 의해 세균 원인설이 본격적으로 주장되었다. 그러나 이는 크게 수용되지 못하고 공기오염이나 불량한 생활 환경 또는 개인 혹은 집단이나 선조의 죄에 대한 징벌로 질병이 비롯된다는 종교적인 생각이 지배적이었다. 치료법 역시 수은, 사혈, 관장, 구토제, 이뇨제, 발한제 등을 많이 사용하였는데 그 부작용이 컸다.
페니실린 역사
유럽에서 미생물에 의한 질병으로부터의 예방방법인 백신접종법을 최초로 만든 사람은 1796년 에드워드 제너이며 그는 천연두를 막기 위해 우두법을 고안해냈다. 하지만 당시 제너가 예방접종의 원리를 알아낸 것은 아니었고, 1885년이 돼서야 파스퇴르가 백신에 의한 질병 예방원리를 알아냈다. 이와 더불어 19세기 말에 파스퇴르와 로버트 코흐 등 의학계의 노력으로 특정 질병은 특정 병원균 때문에 생긴다는 세균병인론이 확립됐다. 세균병인론으로 인해 질병에 대한 기존의 생각을 완전히 바꾸는 혁명적인 '패러다임 이동'이 발생했다.
그러나 질병의 원인이 되는 미생물을 직접 억제하거나 죽이는 항생제를 찾는 일은 쉽지 않았다. 그중 독일의 에를리히는 매독균을 억제하는 약을 만들기 위해 무려 606번의 실험 끝에 비소화합물인 살바르산 606호를 만들어냈다. 당시 매독 치료제로 썼던 수은은 부작용이 많고 효과는 적었는데, 살바르산은 화학요법이 가능하다는 것을 보여준 최초의 사례였다. 그러나 여러 항생물질은 인간에도 해롭다는 것이 문제였다.
페니실린 역사
스코틀랜드 출신 미생물 학자 알렉산더 플레밍이 1928년 여름 포도상구균을 기르던 접시를 배양기 밖에 둔 채로 휴가를 다녀왔다. 휴가에서 돌아온 플레밍은 페트리접시를 확인하던 중 푸른곰팡이가 페트리 접시 위에 자라있고 곰팡이 주변의 포도상구균이 깨끗하게 녹아있는 모습을 발견했다. 푸른 곰팡이가 생성한 물질을 페니실린이라 명명한후 실험을 거듭한 끝에 페니실린이 여러 종류의 세균에 대해 항균작용이 있다는 것을 발견했다. 또한 인간의 백혈구에 전혀 해를 끼치지 않는다는 점과 페니실린을 생쥐에 주사하여도 거의 해가 없다는 사실을 확인했다. 플레밍은 이듬해인 1929년 연구결과를 ‘영국 실험병리학회지’에 발표했다.
페니실린 항균 메커니즘
베타-락탐계열 항생제는 세균 세포벽인 펩티도글리칸의 교차연결 배열을 망가뜨린다. 페니실린의 베타-락탐의 일부분이 펩티도글리칸 분자를 연결하는 트랜스펩티데이스(transpeptidase)와 임의로 결합, 이것이 세균 세포벽의 약화를 야기한다. 이렇게 세포벽이 약화된 세포는 삼투압 변화를 이기지 못하고 세포벽이 터져 내용물이 나와 죽게 된다.
페니실린 임상사용하는 페니실린의 다양한 종류
페니실린은 오래된 항생제로 임상사용 초기부터 많은 개량이 있었다. 일반적으로 페니실린은 아래 종류를 모두 포함하는 단어이다.
경구투여용 페니실린으로 다른 종류에 비해 높은 혈중농도를 유지할 필요가 없을(조직에 높은 역가가 필요하지 않은) 때 사용한다.
페녹시메틸 페니실린의 적응증은 다음과 같다.
벤질페니실린은 염산에 의해 불활성화되어 효과가 떨어지므로 경구투여하지 않는다. 페녹시메틸 페니실린과 함께 사용하는 경우, 각개 조직에 대한 역가가 높아지므로 높은 항균효과를 얻을 수 있다.
벤질페니실린의 적응증은 다음과 같다:
프로카인 페니실린이라고도 불리며, 벤질페니실린과 국소마취제인 프로카인의 혼합체이다. 근육주사하면 서서히 벤질페니실린으로 가수분해되며, 비교적 낮은 역가에 해당하는 항균효과가 필요한 경우 사용한다.
프로카인 벤질페니실린의 적응증은 다음과 같다:
페니실린 반합성 페니실린
페니실린의 경구투여시 생활성화를 높이고 베타-락타메이스의 억제, 스펙트럼 범위를 넓이기 위해 구조적 변경이 이루어진 것들이 반합성 페니실린으로, 광범위한 감염증과 감염 예방에 사용되고 있다. 현대 사용중인 페니실린은 대부분 반합성 페니실린이다.
스펙트럼이 좁은 대신 베타-락타메이스의 기능을 저해할 수 있도록 제작된 것들이다. 스펙트럼은 작지만 일반적 포도상구균의 특정 감염증에 다른 항생제보다 탁월한 효과를 발휘한다.
스펙트럼 범위를 넓게 한 것들이다. 아목시실린의 경우 경구투여시 생활성화도 향상시킨 것이다. 베타-락타메이스 억제능력은 없다.
스펙트럼의 범위를 그람양성 세균은 물론 그람음성 세균에게까지 넓힌 것이다. 몇몇은 녹농균(Pseudomonas aeruginosa)에게도 감수성이 있다. 베타-락타메이스 억제능력은 없다.
베타-락타메이스의 활성을 저해시켜 항균효과를 현격히 증강시키고 스펙트럼도 넓힌 것들이다. 내성균주가 많아진 현 시점에서 가장 빈번히 사용되는 약재가 되었다.
젖
젖은 포유류 암컷의 유선에서 만들어지는 액체이다. 유즙(乳汁)이라고도 부른다. 암컷 포유류가 새끼를 기르는 데 큰 역할을 한다. 보통 소, 양, 염소, 낙타 등의 젖을 식용으로 사용한다. 가공된 젖은 가공유(加工乳)로 부른다.
농업 제품으로서 유제품 우유는 주로 소와 같은 농장 동물에서 착유를 통해 수집된다. 2011년에는 낙농장에서 약 7억 3천만 톤(8억 숏 톤)의 우유를 생산했다. 이는 2억 6천만 마리의 젖소로부터 얻어진 것이다. 인도는 세계 최대 우유 생산국이자 탈지분유의 주요 수출국이다. 뉴질랜드, 독일, 네덜란드는 유제품 수출의 최대 국가이다. 7억 5천만에서 9억 명의 사람들이 낙농 가구에서 생활하고 있다.
젖 용어
소의 젖은 우유(牛乳) 또는 소젖이라 불린다. 어미의 젖에서 나온 것은 모유(母乳) 또는 어미젖이라고 부른다.
"젖"을 뜻하는 영어 "밀크(milk)"나 한자어 "유(乳)"가 짐승에게서 난 것이 아닌 물질에 쓰이기도 한다. 이를테면,  콩으로 만든 두유
(豆乳), 아몬드를 첨가한 아몬드 밀크(almond milk), 코코넛으로 만든 코코넛 밀크(coconut mlik)를 들 수 있다.
젖 소비 형태
거의 모든 젖먹이 짐승에게서 젖은 모유를 먹임으로써 영아에게 젖을 바로 주며 젖을 따로 저장하여 놓았다가 나중에 주기도 한다. 역사적으로나 현재로나 일부 문화권에서는 어린 아이에게 모유를 주는 것을 7살이 될 때까지 멈추지 않는다.
단기적으로 모유 대신 염소의 신선한 젖을 주는 것이 서양 문화에서 일상화되어 있다. 그러나 이는 위험을 초래할 수 있는데 이를테면 전해질 불균형, 대사성 산성 혈액증, 거대적아구성빈혈, 알레르기 반응을 일으킬 수 있다.
전 세계의 수많은 문화권, 특히 서양권에서 사람은 사람의 젖을 넘어 다른 짐승의 젖을 유제품으로 이용하기를 지속하였다. 보통은 살균 과정을 거쳐 그냥 마시지만, 소젖은 천 년에 걸쳐 유제품으로, 이를테면 크림, 버터, 발효유, 케피어, 아이스크림, 특히 더 오래가면서도 쉽게 옮길 수 있는 제품인 치즈 등으로 가공하여 왔다. 현대에 이르러 이러한 가공으로 말미암아 카세인, 유청 단백질, 락토스, 연유, 분유, 또 수많은 다른 음식 첨가물과 산업 제품을 만들어내었다.
2007년 기준, 세계 10대 우유 생산 국가와 그 생산량은 다음과 같다.
젖 원천
소뿐 아니라 다음의 가축들도 인간에게 유용한 유제품으로 이용한다
젖 역사
짐승의 젖이 사람에게 처음 식용으로 쓰인 것은 2차 제품 혁명 시기인 기원전 5,000년 즈음이다. 소와 같은 짐승들이 처음으로 사육되었을 때에는 고기로만 이용하였던 것으로 짐작된다. 이러한 짐승들에게서 난 유제품들은 경작되지 않은 목초지를 더 효율적으로 사용할 수 있게 만들어 놓았다. 고기로 이용하려고 죽인 짐승의 음식적 가치는 여러 해에 걸쳐 젖을 만들어낼 수 있는 같은 짐승에게서 젖을 한 해 동안 뽑아낸 가치와 맞먹기도 한다.
젖의 부작용은 터키의 석기 시대의 도기에서 찾을 수 있다. 가공한 우유가 기원전 6,500년에 소비되었는데 수천 년이 지나서야 성인 인간이 가공하지 않은 우유를 소화할 수 있게 되었다.
소젖이 병 단위로 처음 배달된 것이 1878년 1월 11일이었다. 이 날은 "우유의 날"로 해마다 기리고 있다. 일리노이주의 하버드 마을은 "우유의 날"로 알려진 축제로 하여금 여름이 되면 젖을 기린다.
젖 영양
젖의 성분은 종에 따라 크게 다르다. 이를테면 다음과 같은 요인에서 차이가 난다.
위와 같은 요인은 이를테면 다음과 같이 차이가 난다:
젖은 8 그램의 단백질을 함유하고 있으며 다른 수많은 영양분이 다음과 같이 포함되어 있다:
아데노신 삼인산
아데노신 삼인산(영어: adenosine triphosphate, ATP)은 근육 수축, 신경 세포에서 흥분의 전도, 물질 합성 등 살아있는 세포에서 다양한 생명 활동을 수행하기 위해 에너지를 공급하는 유기 화합물이다. 모든 생명체에서 발견되는 ATP는 종종 세포 내 에너지 전달의 "분자 단위의 에너지 화폐"라고 불린다. 대사 과정에서 ATP가 소비되면 아데노신 이인산(ADP) 또는 아데노신 일인산(AMP)으로 전환된다. 다른 대사 과정들은 인체가 매일 생명활동에 쓰이는 ATP를 충당할 수 있도록 ATP를 재생한다. 또한, ATP는 DNA와 RNA의 전구물질이며, 조효소로도 사용된다.
생화학의 관점에서 ATP는 뉴클레오사이드 삼인산으로 분류되며, 아데닌(질소 염기), 리보스(5탄당), 삼인산의 세 가지 성분으로 구성되어 있다.
아데노신 삼인산 구조
ATP는 아데닌의 9번 질소 원자와 리보스의 1' 탄소 원자가 서로 연결되어 있고, 리보스의 5' 탄소 원자에 삼인산이 연결되어 있다. 물질대사와 관련된 많은 반응에서 아데닌과 리보스는 변함없이 유지되지만, 삼인산이 이인산으로 전환되면 ADP, 일인산으로 전환되면 AMP를 형성한다. 3개의 인산기는 리보스에 가까이 있는 인산기로부터 알파(α), 베타(β), 말단에 위치한 인산기는 감마(γ)로 지칭된다.
중성 용액에서 이온화된 ATP는 주로 ATP4−로 존재하며, 적은 비율의 ATP3−가 존재한다.
폴리음이온이며 잠재적으로 킬레이트성 폴리인산기를 특징으로 하는 ATP는 높은 친화력으로 금속 양이온과 결합한다. Mg2+에 대한 결합 상수는 9.554이다. 2가 양이온인 Mg2+와의 결합은 다양한 단백질과 ATP의 상호작용에 강하게 영향을 미친다. ATP-Mg2+ 상호작용의 강도 때문에 ATP는 주로 인산기의 산소 중심에 결합된 Mg2+와 복합체로 세포 내에 존재한다.
두 번째 마그네슘 이온은 키네이스의 도메인에서 ATP의 결합에 중요하다. Mg2+의 존재는 키네이스의 활성을 조절한다.
아데노신 삼인산 화학적 특성
ATP의 염은 무색의 고체로 분리될 수 있다.
ATP는 촉매가 없는 pH 6.8에서 7.4 사이의 수용액에서 안정하다. 보다 극단적인 pH에서 ATP는 ADP와 인산으로 빠르게 가수분해된다. 살아있는 세포는 ATP의 농도가 ADP의 농도보다 5배인 평형에서 ATP와 ADP의 비율을 평형으로부터 10배의 크기로 유지한다. 생화학적 반응에서 P-O-P 결합은 고에너지 인산 결합으로 지칭된다.
ATP가 ADP와 무기 인산(Pi)으로 가수분해되면 3.4 kJ/mol의 자유 에너지의 변화와 함께 30.5 kJ/mol의 엔탈피를 방출한다. 표준 상태 1M에서 ATP로부터 인산(Pi) 또는 피로인산(PPi)이 분해됨으로써 방출되는 에너지는 다음과 같다.
아데노신 삼인산 화학적 특성
ATP + H2O → ADP + Pi   ΔG° = −30.5 kJ/mol (−7.3 kcal/mol)
ATP + H2O → AMP + PPi   ΔG° = −45.6 kJ/mol (−10.9 kcal/mol)
위의 축약된 화학 반응식은 좀 더 명확하게 쓰여질 수 있다. (R = 아데노실):
[RO-P(O)2-O-P(O)2-O-PO3]4− + H2O → [RO-P(O)2-O-PO3]3− + [PO4]3−  +  2 H+
[RO-P(O)2-O-P(O)2-O-PO3]4− + H2O → [RO-PO3]2− + [O3P-O-PO3]4−  +  2 H+
한편 ATP의 가수분해는 막전위의 발생을 수반하는 이온수송에 관여하기도 한다.
아데노신 삼인산 AMP 및 ADP로부터 ATP의 생산
전형적인 세포 내에서 ATP의 농도는 1~10 mM로 풍부한 편이다. 산소가 존재하는 대사 과정에서 ATP의 탈인산화와 ADP와 AMP의 재인산화는 반복적으로 일어난다.
ATP는 다수의 서로 다른 세포 내 대사 경로를 통해 생성될 수 있다. 진핵생물에서 세 가지 주요 경로는 (1) 해당과정, (2) 시트르산 회로/산화적 인산화, (3) 베타 산화이다. (1) 해당과정과 (2) 시트르산 회로/산화적 인산화의 조합인 과정은 세포 호흡으로 알려져 있으며, 포도당 1분자당 약 32 ATP를 생성한다.
비광합성 산소 호흡 진핵생물에 의한 ATP 생산은 주로 미토콘드리아에서 일어나는데, 미토콘드리아는 전형적인 세포 부피의 약 25%를 차지한다.
해당과정에서 포도당과 글리세롤은 피루브산으로 대사된다. 해당과정은 두 가지 효소인 포스포글리세르산 키네이스와 피루브산 키네이스에 의해 촉매되는 기질수준 인산화를 통해 포도당 1분자당 2분자의 ATP를 생성한다. 포도당 1분자당 2분자의 NADH도 생성되며, NADH는 전자전달계를 통해 산화되어 ATP 생성효소에 의해 추가적인 ATP의 생성으로 이어진다. 해당과정의 최종 산물로 생성되는 피루브산은 피루브산 산화 과정의 기질이다.
아데노신 삼인산 AMP 및 ADP로부터 ATP의 생산
해당과정은 총 10단계로 구성되어 있다. 에너지 투자기(preparatory phase)인 단계 1~단계 5를 거치면서 1분자의 포도당은 2분자의 글리세르알데하이드 3-인산(G3P)로 전환된다. 1분자의 ATP는 단계 1에 투자되고, 또 다른 1분자의 ATP는 단계 3에 투자된다. 해당과정의 단계 1과 단계 3을 "프라이밍 단계(priming steps)"라고 한다. 에너지 회수기(payoff phase)에서는 2분자의 글리세르알데하이드 3-인산이 2분자의 피루브산으로 전환된다. 단계 7에서 2분자의 ATP가 생성되며, 단계 10에서도 2분자의 ATP가 생성된다. 단계 7과 단계 10에서 ATP는 ADP로부터 생성된다. 해당과정에서 2분자의 ATP가 순생산된다. 해당과정은 나중에 ATP를 추가로 생산하기 위해 피루브산의 산화와 시트르산 회로로 연결된다.
아데노신 삼인산 AMP 및 ADP로부터 ATP의 생산
해당과정에서 헥소키네이스는 자신이 만든 생성물인 포도당 6-인산에 의해 직접적으로 저해되고, 피루브산 키네이스는 ATP에 의해 저해된다. 해당과정의 주요 조절 지점은 고농도의 ATP에 의해 다른 자리 입체적으로 저해되고, 고농도의 AMP에 의해 활성화되는 포스포프럭토키네이스-1(PFK-1)이다. ATP는 포스포프럭토키네이스-1에 의해 촉매되는 반응의 기질이기 때문에 ATP에 의한 포스포프럭토키네이스-1의 저해는 드문 경우이다. 포스포프럭토키네이스-1의 활성형은 2가지 입체 구조로 존재하는 사량체 단백질이며, 그 중에 하나만 기질인 과당 6-인산과 결합한다. 포스포프럭토키네이스-1은 ATP에 대해 두 개의 결합 부위를 가지고 있는데, 활성 부위는 2가지 입체 구조에서 모두 ATP가 접근 가능하지만, 저해제 결합 부위에 ATP가 결합하면 과당 6-인산을 제대로 결합시키지 않는 입체구조를 안정화시킨다. 고리형 아데노신 일인산(cAMP), 암모늄 이온, 무기 인산(Pi), 과당 1,6-이중인산 및 과당 2,6-이중인산을 포함하는 많은 다른 작은 분자들은 입체구조의 평형에서 ATP에 의한 유도 적합 변화를 보상할 수 있고, 포스포프럭토키네이스-1을 재활성화 할 수 있다.
아데노신 삼인산 AMP 및 ADP로부터 ATP의 생산
미토콘드리아에서 피루브산은 피루브산 탈수소효소 복합체에 의해 아세틸기로 산화되며, 아세틸기는 시트르산 회로에 의해 이산화 탄소로 완전 산화된다. 시트르산 회로 1회전당 2분자의 CO2, 3분자의 NADH, 1분자의 FADH2, 1분자의 ATP가 생성된다. 시트르산 회로에서 생성되는 ATP(또는 GTP)는 석시닐-CoA가 석시닐-CoA 합성효소에 의해 석신산으로 전환되는 반응에서 기질수준 인산화를 통해 생성된다.  NADH 와 FADH2는 산화적 인산화에 의한 추가적인 ATP를 생성하는 데에 사용되며, 각각 NAD+와 FAD로 재활용된다. 1분자의 NADH 산화에 의해 약 2.5분자의 ATP가, 1분자의 FADH2 산화에 의해 약 1.5분자의 ATP가 생성된다. 세포 호흡을 통해 생성되는 ATP의 대부분은 산화적 인산화를 통해 생성된다. 시트르산 회로 내에서 산소를 필요로 하진 않지만, 산화적 인산화를 통해 NADH와 FADH2를 각각 NAD+와 FAD로 전환하는 데 O2가 사용되기 때문에, 산소가 공급되지 않으면 시트르산 회로도 작동을 멈춘다.
아데노신 삼인산 AMP 및 ADP로부터 ATP의 생산
세포질의 NADH로부터 미토콘드리아에 의한 ATP의 생성은 미토콘드리아 내막이 NADH와 NAD+에 대해 불투과성이기 때문에 말산-아스파르트산 왕복통로 또는 글리세롤 3-인산 왕복통로를 이용한다. 생성된 NADH를 운반하는 대신에 말산 탈수소효소가 옥살아세트산을 말산으로 전환시키고, 말산은 세포질에서 미토콘드리아 기질로 운반된다. 운반된 말산은 미토콘드리아 기질에 존재하는 말산 탈수소효소에 의해 다시 옥살아세트산으로 전환되고, 이 과정에서 NADH가 생성된다. 아스파르트산 아미노기전이효소는 옥살아세트산을 아스파르트산으로 전환시키고, 아스파르트산은 운반체를 통해 미토콘드리아 내막을 가로질러 막 사이 공간으로 운반된다.
아데노신 삼인산 AMP 및 ADP로부터 ATP의 생산
산화적 인산화에서 NADH와 FADH2로부터 고에너지 전자가 전자전달계를 통해 전달되는 과정에서 방출되는 에너지를 이용해 미토콘드리아 기질로부터 막 사이 공간으로 H+(양성자)가 능동수송된다. 이러한 양성자의 능동수송은 미토콘드리아 내막을 경계로 H+의 농도 기울기(pH의 차이)와 전위 차이의 형태로 위치 에너지를 발생시키며, 이는 양성자 구동력을 생성시킨다. 이러한 H+의 전기화학적 기울기에 의해 H+가 막 사이 공간에서 미토콘드리아 기질로 ATP 생성효소를 통해 확산될 때 ATP가 생성된다. ATP 생성효소가 1회전 할 때 3 ATP가 생성된다.
아데노신 삼인산 AMP 및 ADP로부터 ATP의 생산
미토콘드리아에서 합성된 ATP의 대부분은 세포질에서 세포의 대사를 수행하는 데 사용된다. 따라서 미토콘드리아 기질에서 만들어진 ATP는 미토콘드리아 밖으로 내보내져야 한다. 미토콘드리아 기질 쪽은 상대적으로 음전하를 띄는 데 비해 세포질 쪽은 상대적으로 양전하를 띄기 때문에 미토콘드리아 내막을 경계로 한 H+의 전기화학적 기울기는 ATP를 미토콘드리아 기질로부터 세포질로 나가도록 돕는다. 미토콘드리아 밖으로 운반되는 1분자의 ATP당 1H+가 소모된다. 따라서 1분자의 ATP를 만들고, 미토콘드리아 밖으로 운반하려면 4H+가 필요하다. 미토콘드리아 내막에 존재하는 역수송체인 ADP/ATP 전위효소는 막 사이 공간의 ADP와 미토콘드리아 기질에서 새로 합성된 ATP를 서로 교환하는 데 사용되는 내재성 막단백질이다. ADP/ATP 전위효소는 3개의 음전하를 미토콘드리아 안으로 이동시키는 대가로 미토콘드리아 밖으로 약 4개의 음전하를 이동시키기 때문에 막전위에 의해 작동된다. 또한 미토콘드리아 안으로 인산을 수송하는 것도 필요하다. 인산 운반체는 인산과 함께 H+(양성자)를 이동시켜서 H+의 농도 기울기를 부분적으로 상쇄시킨다. 해당과정, 피루브산의 산화, 시트르산 회로, 산화적 인산화가 순차적으로 완료되면 포도당 1분자당 약 30~32 ATP가 생성된다.
아데노신 삼인산 AMP 및 ADP로부터 ATP의 생산
시트르산 회로는 주로 핵심적인 기질의 이용가능성, 특히 NAD+와 NADH의 비율, 칼슘, 무기 인산, ATP, ADP, AMP의 농도에 의해 조절된다. 시트르산은 시트르산 생성효소의 피드백 억제제이며, 시트르산 회로와 해당과정 조절 사이에 직접적인 연관성이 있는 포스포프럭토키네이스-1(PFK-1)을 억제한다.
호기성 조건에서 관련 효소와 보조 인자가 있으면 지방산은 아세틸-CoA로 전환된다. 이러한 대사 경로를 β 산화라고 한다. β 산화의 각 사이클은 2개의 탄소 원자를 분해한 만큼 지방산 사슬을 짧게 만들고, 1분자의 아세틸-CoA, 1분자의 NADH, 1분자의 FADH2를 생성한다. 아세틸-CoA는 시트르산 회로에 의해 대사되어 ATP를 생성하며, NADH와 FADH2는 산화적 인산화에서 ATP를 생성하는 데 사용된다. 긴사슬 지방산의 β 산화에 의해 수십 분자의 ATP가 생성된다.
산화적 인산화에서 핵심 조절 지점은 사이토크롬 c 산화효소에 의해 촉매되는 반응으로 환원형인 사이토크롬 c 기질의 이용가능성에 의해 조절된다. 이용가능한 환원형 사이토크롬 c의 양은 다른 기질의 양과 직접적으로 관련되어 있다.
아데노신 삼인산 AMP 및 ADP로부터 ATP의 생산
이러한 화학 반응식을 직접적으로 내포하고 있는 것은 다음과 같다.
따라서 [NADH] 대 [NAD+]의 높은 비율 또는 [ADP][Pi] 대 [ATP]의 높은 비율은 많은 양의 환원된 사이토크롬 c 및 사이토크롬 c 산화효소의 높은 활성을 의미한다. 미토콘드리아 기질과 세포질 사이에 ATP와 NADH의 운반 속도에 의해 추가적인 조절이 이루어진다.