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남형근 교수의 생명 이야기④ 2014-06-02 16:41







◀남형근 교수
(조선대학교 생명화학과)






【에코저널=서울】♠우유를 알고 마시자
우유는 우리가 먹을 수 있는 건강 식품중의 하나로서 단백질과 무기질 그리고 비타민들이 풍부하다.

어떤 사람은 우유나 우유제품(아이스크림이나 치즈)을 먹게 되면 배에 가스가 차거나 다른 불편한 증상을 보인다. 이 사람들은 젖당과 과민성 즉 우유의 주요 당인 젖당을 적절히 소화시키지 못하는 증상으로 시달리는 것이다.

소화계에서 소장세포들은 젖당을 분해하는 젖당분해 효소라는 분자를 생산한다. 젖당 분해효소는 화학적 반응을 추진하도록 도와주는 효소의 한 예가 된다.

젖당 과민성을 보이는 사람들의 세포는 이효소를 불충하게 생산하므로 결과적으로 젖당의 적절한 분해와 흡수가 이뤄지지 않고 이에 따라 소장내의 수분균형이 깨어져 불편한 증상들이 보이게 된다.

젖당 과민성을 보이는 사람들에게는 어떤 대응책이 있을까? 근본적인 젖당분해효소의 불충분한 생산은 치료될 수 없으나, 식사 조절을 통해 증상들을 조절할 수 있는 것이다. 첫 번째 대응책은 젖당을 함유하는 음식을 피하는 것으로 콩으로 만든 우유나 치즈 같은 대체 식품을 섭취하는 것이다.

다른 대응책으로는 젖당분해 효소가 알약으로 시판되는데 식사하면서 이 알약을 먹게 되면 신체에서 부족한 효소를 인공적으로 보충하게 되어 젖당의 소화가 원만히 이뤄진다. 따라서 젖당에 과민성을 보이는 사람은 젖당 분해효소를 함유하는 약을 섭취함으로서 젖당을 포함하는 음식(아이스크림 등)을 섭취할 수 있는 것이다.

♠탄소 화합물은 무엇일까?
세포의 대부분은 물이지만 나머지는 탄소함유 분자들로 구성되어 있다 탄소는 생명의 기능에 꼭 필요한 크고 복잡하고 다양한 분자들을 구성하는 능력이 제일 우수한 화합물이다.

탄소원자는 8개의 전자를 받아들일 수 있는 외각껍질에 4개의 전자를 가지고 있다. 탄소는 다른 원자와 네 개의 공유결합을 이루며 전자를 공유하여 외각 껍질을 채운다. 따라서 각각의 탄소는 최대로 네 방향까지 가지를 칠 수 있는 교차점으로 작용을 한다.

탄소가 다른 탄소원자들이 무한하게 만들어질 수 있다는 사실이다. 더욱이 유기분자들의 탄소원자는 수소, 산소 그리고 질소 등의 다른 원소와 결합 할 수 있다.

화학 성분의 측면에서 가장 간단한 유기분자는 탄화수소로서 이들은 탄소와 수소 원자들만 함유하는 유기분자들이다. 유기분자의 독특한 특징들은 탄소골격뿐 아니라 그 골격에 붙어 있는 원자들에도 의존한다. 한 유기 분자에서 화학 반응에 보통 참여하는 원자들의 그룹은 기능기라고 불린다. 생명화학에서 중요한 4개의 기능기를 나타낸다는 사실이다.

♠탄수화물은 무엇일까?
탄수화물의 종류에는 ①단당류, ②이당류, ③다당류가 있다. 첫 번째로 단당류들은 2의 배수인 분자식을 갖는다. 예를 들면 포도당의 분자식은 C6H12O6이다. 과당은 포도당과 같이 이지만 원자들은 다르게 배열되어 있다.

단당류 분자들은 당의 특징인 몇 개의 수산기(-OH)와 카르보닐기(C=O) 들을 가진다. 포도당과 과당은 서로 이성질체다. 그들은 같은 분자식을 가지지만 그 분자들이 같은 방법으로 배열되지 않아서 구조가 다르다. 이 경우는 카르보닐기의 위치가 달라 이성질체가 된다. 포도당과 과당은 이성질체, 즉 분자식은 같지만 다른 구조를 가지고 있는 분자들의 한 예다. 구조 형태가 매우 중요하므로 겉으로 보기에 작은 화학적 차이를 가지는 이성질체들은 서로 다른 성질을 나타낸다.

화학적 작용기의 배열에 의해 과당이 포도당보다 상당히 더 단맛을 나타낸다. 당들은 그 골격이 마치 선형적인 것처럼 그려지는 것이 편리하긴 하나 많은 단당류들은 수용액 상태에서 고리구조를 형성하게 된다는 사실을 알 수 있다.

두 번째는 이당류로서 두 개의 단당류로부터 탈수합성에 의해 구성된다. 이당류의 한 예는 맥아당으로 두 개의 포도당 단당류로 구성되어 있다. 가장 흔한 이당류는 설탕으로 포도당에 과당이 결합된 것이다. 설탕은 식물의 수액에서 발견되는 주요 탄수화물로서 식물의 모든 부분에 대한 영양을 공급한다. 설탕은 사탕수수의 줄기로부터 추출되나 미국에서는 주로 사탕무의 뿌리로부터 추출한다.

세 번째 다당류는 복잡한 탄수화물 또는 다당류는 당 소단위들로 이루어진 긴 사슬 단당류의 중합체이다. 익숙한 예로 식물의 뿌리 또는 다른 기관에서 발견되는 녹말이 있다. 녹말은 전적으로 포도당 단당체 들로만 엮여져 있다. 식물세포는 곡식 알갱이에 녹말을 비축해 에너지를 공급하거나, 다른 분자들을 만들어야 할 필요가 있을 때 이를 분리한다.

동물들은 글리코겐이라 불리는 형태의 다당류로 과다한 당을 저장한다. 글리코겐은 포도당 단량체로부터 형성된 종합체라는 점에서 녹말과 비슷하나 녹말보다 더 많은 가지를 치는 형태라는 점이 다르다.

대부분의 글리코겐은 우리의 간과 근육세포에서 입자 형태로 저장되고 에너지가 필요할 때 가수분해돼 포도당을 방출한다. 이처럼 영양에 있어 매우 중요한 역할을 하는 것뿐만 아니라 어떤 다당류는 셀룰로오스의 식물세포를 둘러싸는 딱딱한 세포벽에서 전기 케이블과 유사한 섬유다발을 형성하고 나무의 주된 성분이 된다.

셀룰로오스는 포도당의 중합체라는 점에서 녹말이나 글리코겐을 닮았으나, 포도당 단당류가 다른 방량으로 결합돼 있다는 점에서 다르다. 녹말과 글리코겐과는 달리 셀룰로오스의 포도당은 대부분 동물들이 분해할 수 없다.






편집국    

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