09. 소화계 :: 주 영양소(탄수화물, 지방, 단백질)와 보조 영양소

 

이번엔 소화기관이 모여 이루어진 기관계이자, 영양소를 소화하고 흡수하는 역할을 담당하는 '소화계'입니다.

 

 

 

출처 : UNPLASH

 

 

우선 소화계에서 흡수되는 영양소에 대해 정리해보고자 하는데요,

 

우리 몸의 주 영양소인 탄수화물, 지방, 단백질부터 정리해보겠습니다.

 

참고로 우리 몸의 생체분자들은 다음과 같으니 참고 바랍니다.

 

 

 

 

주 영양소 1. 탄수화물 (carbohydrate)

 

 

탄수화물은 탄소, 수소, 산소의 화합물이자 에너지 생산 원재료입니다.

 

 

 

종류로는 단당류, 이당류, 올리고당(2~10개의 당)이 있으며 다음과 같습니다.

 

 

a. 단당류 (monoschacharides)

: 글루코스 (glucose), 프럭토스 (fructose), 갈락토스 (galactose)

b. 이당류 (disaccharides)

: 수크로스 (sucrose), 락토스 (lactose), 맥아당 (maltose)

c. 올리고당 (oligosaccharides)

: 라피노오스 (raffinose), 스타키오스 (starchyose)

 

 

 

이러한 탄수화물은 일시적인 에너지 저장소 역할도 하는데 

 

동물은 글리코겐(glycogen), 식물은 녹말(starch)이 그 역할을 합니다.

 

참고로 식물은 에너지를 위한 포도당(glucose)을 얻기 위해 음식을 섭취하는 동물과 달리 광합성을 합니다.

 

 

 

 

그렇게 얻어진 glucose는 세포호흡을 통해 에너지원인 ATP를 생산해내게 되며, 설명은 아래 글에 적어두었습니다.

 

07. 호흡계 :: 세포호흡(내호흡)을 위한 해당과정, 피부르산 산화, TCA 회로

 

 

주영양소 2. 지방 (fat)

 

 

지방은 탄수화물처럼 C, H, O로 이루어져있지만 결합 비율이 달라 에너지를 저장하기가 더 쉽습니다.

 

출처 : UNPLASH

 

 

구체적으로, 지방은 C-H 결합 속에 에너지를 저장합니다.

참고로 '지방 단백질(lipoprotein)'이라는 것이 있는데, 이는 지방이 몸 속에서 분해될 때 콜레스테롤 및 단백질과 결합하여 형성된 분자입니다.

 

 

 

 

나쁜 콜레스테롤인 LDL은 저밀도 지방단백질로 혈관벽에 달라붙어 '판(plaque)'를 형성하지만,

좋은 콜레스테롤인 HDL은 고밀도 지방단백질로 세포 안에서 유용한 일을 합니다.

 

돌아와서 지방의 종류에는 포화 지방(saturated fat: 동물성 지방), 불포화 지방(식물성 지방), 

트랜스 지방(식물성 기름을 이용하여 합성한 지방)이 있습니다.

참고로 트랜스 지방은 심장 동맥을 막히게 할 수 있어 식품 첨가에 허용이 되지 않습니다.

 

 

 

 

3. 단백질(protein)

 

 

단백질은 20개의 아미노산으로부터 만들어지는 아미노산 사슬로 

 

에너지 보호 및 저장, 생산에 기여하는 등 몸의 생존에 주요 역할을 담당합니다.

 

단백질은 1차부터 4차까지 구조를 이룹니다.

 

1차 구조

 

 

1차 구조는 mRNA 번역을 통해 만들어지는 폴리펩티드 사슬(polypeptide chain)입니다.

 

사람 몸에서 단백질은 DNA로부터 mRNA가 전사(transcrption)되어 만들어지고,

 

이후 세포질에 있는 리보솜에서 가공된 mRNA로부터 단백질이 번역(translation)되어 만들어집니다.

 

전사와 번역 과정에 대한 소개는 아래 영상을 참고하시면 되겠습니다.

 

 

 

그렇게 만들어진 단백질에선 아미노산들끼리 펩티드 결합(peptide bond)을 합니다.

 

이때 아미노산은 H3N+인 아미노기와 COO-인 카르복실기로 이루어지고,

 

그 외에 알파탄소, 곁사슬(R), H를 가집니다.

 

 

 

여기서 곁사슬의 종류에 따라 아미노산의 종류가 결정되고,

곁사슬의 모양에 따라 단백질의 기능이 결정되게 됩니다.

 

펩티드 결합은 하나의 아미노산의 '카복실기'와 또 다른 아미노산의 '아미노기' 간

 탈수 축합 반응(dehydration)으로 형성되는 아마이드 형태의 공유 결합입니다.

 

2차 구조

 

 

다음으로 단백질의 2차 구조는 1차 구조로 형성된 단백질이

수소결합(N-H, C = O)에 의해 입체적으로 변화가 생기며 나타나는 형태로

 

'알파나선'이나 '베타병풍'의 구조를 하게 됩니다.

 

 

 

3차 구조

 

 

3차 구조는 2차 구조를 가지는 단백질이 다시 입체적인 변화를 겪으며 나타나는 특정한 형태입니다.

 

 

 

입체적 변화를 결정하는 요인으로는 곁사슬 간 공유 이화합물 다리, 

수소 결합, 반데르발스 힘, 이온결합, 소수성 곁사슬 등이 있습니다.

 

 

4차 구조

 

 

4차구조는 3차 구조를 가진 단백질들이 모여 하나의 집합체를 구성하여 특정 기능을 하는 형태입니다.

 

 

결국에 3차 구조든 4차 구조든 특수한 경우가 아닌 이상 안정화된 방향으로 결합이 형성되어

 

모양이 만들어지고, 그 모양이 기능을 결정하게 되는 것이 아닐까 싶습니다.

 

이러한 단백질은 수용체 단백질, 방어 단백질(항체), 효소, 호르몬 + 조절 단백질(인슐린), 저장 단백질,

물리적 안정성과 운동성을 제공하는 구조 단백질(콜라겐), 

 

헤모글로빈과 같은 수송 단백질 등으로서 몸에서 기능합니다.

 

단백질의 구조에 대한 설명은 아래 영상을 참고하면 쉽게 이해가 되실 수 있을 듯 합니다.

 

 

 

영상 마지막 부분에 차페론(chaperon)이라는 열충격단백질이 등장하는데, 

 

이는 단백질 접힘을 향상시켜주는 역할을 합니다.

 

그리고 소화계에 대한 이야기인 만큼 관련 이야기를 하나 하자면, 

 

우리가 먹은 단백질들은 바로 사용되는 것이 아니라

모두 분해한 뒤에 몸 속에서 재조립하여 새 단백질을 만드는 것입니다.

 

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다음으로 보조 영양소로는 비타민, 무기염료, 물 등이 있으며 

 

이들은 항암, 돌연변이 억제, 항산성, 세포 증식 촉진 등 생리 조절 기능을 합니다.

 

소화계의 구성에 대한 이야기는 다음 글에서 하도록 하겠습니다.