이 과정은 크게 제1단계(Phase I)와 제2단계(Phase II, 포합 반응/Conjugation)로 나뉩니다. 요청하신 컨쥬게이션(포합) 반응을 포함하여 구체적으로 설명해 드리겠습니다.
1. 제1단계 반응 (Phase I: 기능기 도입 반응)
이 단계는 독성 물질의 분자 구조를 변화시켜 수용성(물에 녹는 성질)을 약간 높이고, 제2단계 반응이 일어날 수 있도록 '반응성 기(Functional group)'를 노출하거나 도입하는 과정입니다.
- 주요 반응: 산화(Oxidation), 환원(Reduction), 가수분해(Hydrolysis)
- 핵심 효소: 사이토크롬 P450 (Cytochrome P450) 효소계가 가장 중요한 역할을 합니다.
- 결과: 분자 내에 -OH(수산기), -NH2(아미노기), -SH(티올기), -COOH(카르복실기)와 같은 친수성 작용기가 생깁니다.
- 주의사항: 드물게 이 과정에서 원래 농약보다 독성이 더 강해지는 '활성화(Bioactivation)'가 일어나기도 합니다 (예: Parathion → Paraoxon).
2. 제2단계 반응 (Phase II: 포합 반응, Conjugation)
질문하신 컨쥬게이션(Conjugation) 단계입니다. 1단계에서 만들어진 중간 생성물에 생체 내에 존재하는 수용성이 매우 높은 물질을 결합시키는 과정입니다. 이 단계를 거치면 농약 성분은 독성이 거의 사라지고 물에 매우 잘 녹게 되어 소변이나 담즙을 통해 쉽게 배출됩니다.
① 글루쿠론산 포합 (Glucuronide Conjugation)
- 내용: 포도당의 유도체인 글루쿠론산을 농약 분자에 결합시킵니다.
- 특징: 동물에게서 가장 흔하고 중요한 포합 반응입니다.
- 효소: UDP-glucuronosyltransferase (UGT)
② 글루타티온 포합 (Glutathione Conjugation)
- 내용: 세포 내의 강력한 항산화 물질인 글루타티온(GSH)을 결합시킵니다.
- 특징: 유기인계, 유기염소계 농약 등의 해독에 핵심적인 역할을 합니다. 친전자성 독성 물질을 중화하는 데 매우 탁월합니다.
- 효소: Glutathione S-transferase (GST)
③ 황산 포합 (Sulfate Conjugation)
- 내용: 황산기(Sulfate)를 결합시킵니다.
- 특징: 페놀류나 알코올류 구조를 가진 농약의 해독에 주로 쓰입니다.
④ 아미노산 포합 (Amino Acid Conjugation)
- 내용: 글리신(Glycine)과 같은 아미노산을 결합시킵니다.
- 특징: 카르복실기(-COOH)를 가진 농약 성분을 해독할 때 주로 발생합니다.
⑤ 당 포합 (Glycoside Conjugation - 주로 식물)
- 내용: 글루코스(포도당)를 결합시킵니다.
- 특징: 동물은 글루쿠론산을 주로 쓰지만, 식물은 포도당(Glucose)을 결합시켜 농약을 해독하고 액포에 저장하거나 세포벽에 고정시킵니다.
3. 요약 및 비교
| 구분 | 제1단계 (Phase I) | 제2단계 (Phase II, Conjugation) |
|---|---|---|
| 주요 작용 | 산화, 환원, 가수분해 | 포합 (친수성 물질 결합) |
| 목적 | 반응성 작용기 도입 (-OH, -COOH 등) | 수용성 극대화, 독성 제거 |
| 주요 효소 | Cytochrome P450 등 | GST, UGT 등 |
| 수용성 | 약간 증가 | 매우 크게 증가 |
| 결과 | 배설 준비 단계 (때때로 독성 증가) | 최종 해독 및 배설 단계 |
결론적으로, 농약의 해독작용은 1단계에서 분자를 변형시켜 "반응하기 쉬운 상태"로 만들고, 2단계(컨쥬게이션)에서 "덩치가 크고 물에 잘 녹는 물질"을 붙여 몸 밖으로 안전하게 내보내는 일련의 방어 기전입니다. 특히 글루타티온 포합과 글루쿠론산/당 포합은 농약 해독에서 가장 핵심적인 과정입니다.