생명과학 고3 세포의 구조와 기능 심화

탄수화물

포도당·과당 등 단당류, 이당류, 셀룰로스·글리코겐·녹말 등 다당류를 포함하며 에너지원과 구조 성분으로 기능한다.

탄소·수소·산소로 이루어진 생체 고분자로, 포도당 같은 단당류가 이어져 이당류와 다당류를 이루며 에너지원과 구조 성분으로 쓰입니다.

포도당은 세포가 쓰는 표준 벽돌입니다. 벽돌 몇 개를 붙이면 나르기 좋은 이당류가 되고, 수천 개를 이으면 창고에 쌓는 녹말이 되며, 방향을 바꿔 이으면 무너지지 않는 벽인 셀룰로스가 됩니다.

쉽게 말하면

탄수화물의 중심에는 포도당이 있습니다. 세포 호흡의 출발 물질이자 혈액이 온몸에 실어 나르는 당이고, 다른 탄수화물의 단위체이기도 합니다. 포도당·과당처럼 더 쪼갤 수 없는 것이 단당류, 둘이 이어진 엿당·설탕·젖당이 이당류, 수많은 단당류가 길게 이어진 녹말·글리코젠·셀룰로스가 다당류입니다.

이어지는 방식은 생체 고분자의 공통 원리와 같습니다. 두 단당류 사이에서 물 한 분자가 빠지며 결합하고, 소화할 때는 물을 넣어 다시 끊습니다. 밥을 오래 씹으면 단맛이 도는 것은 침 속 아밀레이스가 녹말의 결합을 끊어 엿당을 만들기 때문입니다.

다당류의 정체는 '무엇으로 이어졌는가'가 아니라 '어떻게 이어졌는가'가 정합니다. 녹말과 셀룰로스는 둘 다 포도당만으로 되어 있는데, 포도당끼리 이어지는 결합의 방향이 다릅니다. 녹말 쪽 결합은 나선처럼 말리는 사슬을 만들어 저장에 알맞고, 셀룰로스 쪽 결합은 곧게 뻗은 사슬을 만들어 여러 가닥이 나란히 다발을 이루므로 대단히 질깁니다. 사람의 소화 효소는 녹말 쪽 결합만 끊을 수 있어서 셀룰로스는 소화되지 않고 지나갑니다. 이것이 식이 섬유입니다.

동물은 남는 포도당을 글리코젠으로 만들어 간과 근육에 저장합니다. 포도당을 그대로 쌓아 두면 세포 안 농도가 치솟아 삼투 때문에 물이 밀려들지만, 큰 덩어리로 묶어 두면 입자 수가 줄어 그런 문제가 생기지 않습니다. 저장 형태가 왜 하필 다당류인지에 대한 답입니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

밥을 오래 씹으면 단맛이 나는 이유

녹말 자체는 단맛이 거의 없습니다. 침의 아밀레이스가 녹말을 끊어 엿당을 만들면 그제야 혀가 단맛을 느낍니다. 결합이 끊어지며 물질이 바뀐 결과이지, 침이 단 것이 아닙니다.
예시 2

소는 풀을 먹고 사는데 사람은 왜 못 먹는가

소도 셀룰로스를 분해하는 효소를 스스로 만들지는 못합니다. 위 속에 사는 미생물이 그 효소를 가지고 있어 대신 분해해 줍니다. 효소가 있느냐 없느냐가 같은 풀을 식량으로도, 소화되지 않는 섬유로도 만듭니다.
예시 3

저장은 다당류로

식물은 녹말로, 동물은 글리코젠으로 포도당을 저장합니다. 둘 다 포도당을 잔뜩 이어 붙인 형태이고, 필요할 때 다시 끊어 포도당으로 꺼내 씁니다. 혈당이 떨어지면 간이 글리코젠을 분해해 혈액에 포도당을 내보냅니다.

녹말·글리코젠·셀룰로스

구분	녹말	글리코젠	셀룰로스
단위체	포도당	포도당	포도당
있는 곳	식물의 저장 기관	동물의 간·근육	식물의 세포벽
역할	저장 양분	저장 양분	구조 유지
사람의 소화	가능	가능	불가능(식이 섬유)