1. 탄수화물 (Carbohydrate, 당질, 탄소의 수화물)
ㅇ 화학적 특징
- 3 원소 화합물(분자) : 주로, 탄소,수소,산소 만으로 이루어짐
- 화학식 : Cm(H2O)n
- 화학적 구조
. 최소 2개 이상의 하이드록시기(-OH)와 알데하이드기(-CHO) 또는 1개의 케톤기(-CO)가 존재 함
ㅇ 생물학적 특징
- 식물,조류(algae)에서 광합성에 의해 생성됨
. 광합성은, 태양 에너지를 이용하여, 이산화탄소와 물을, 글루코스(포도당)와 산소로 전환시킴
- 생명체 내 구성 성분이거나, 에너지원 및 이의 저장에 사용됨
. 탄수화물의 탄소,수소의 결합은, 많은 에너지화로 이뤄지게 되며,
. 이를 생명체가 쉽게 분해할 수 있음
2. 탄수화물의 합성
ㅇ 주로, 광합성을 통해 합성됨
- 식물은, 이산화탄소와 물을 원료로 하여, 태양 에너지를 이용하여, 당류를 만듬
- 동물은, 탄수화물을 합성 못하므로, 이것을 식물에서 섭취하여 사용함
. 동물 체내 탄수화물 함량은 극히 적음
- 한편, 당은, 아미노산으로 바뀔 수 있어, 필요시 단백질로도 전환 가능
- 또한, 단백질은, 소화시 아미노산으로 분해되어 당으로도 전환 가능
3. 탄수화물의 구성 및 구분
ㅇ 당류 (saccharide) : 천연 고분자의 일종
ㅇ 단당류 (monosaccharide), 단순당 (simple sugar)
- 例) 포도당(glucose), 과당(fructose), 갈락토오스(galactose), 디옥시리보오스, 리보오스 등
- 가장 단순한 형태의 탄수화물(저분자)로써,
. 복잡한 탄수화물(고분자 중합체)을 만드는 단위체
- 다당류를 산,효소 등으로 가수분해했을 때 생기는, 단순한 당류
. 알데하이드기(-CHO)를 갖는 알도스(aldose)와 케톤기(-CO)를 갖는 케토스(ketos)로 대별됨
- 탄소수에 따라, 삼탄당,사탄당,오탄당,육탄당 등으로 구분됨
. 삼탄당 (triose, 三炭糖) : 알도트라이오스 등
. 사탄당 (tetrose, 四炭糖) : 알도테트로스 등
. 오탄당 (pentose, 五炭糖) : 자일로스 등
. 육탄당 (hexose, 六炭糖) : 글루코스(포도당), 프럭토오스(과당) 등
- 주로, 오탄당,육탄당이 생물학적으로 중요함
- 물에 잘 용해되는 단맛이 강한 환원성 물질
ㅇ 이당류 (disaccharide)
- 例) 엿당/맥아당(maltose), 자당(sucrose,설탕), 젓당(lactose,락토스,유당) 등
. 설탕 : 포도당과 과당이 결합된 것
. 젓당 : 모유 성분, 포도당과 갈락토오스가 결합된 것
- 2개의 단당류가 탈수 축합한 것
ㅇ 다당류 (polysaccharides)
- 例) 녹말(starch), 셀룰로스(cellulose), 글리코젠(glycogen) 등
- 수많은 단당류가 글리코시드 결합(glycosidic bond)으로 연결된 중합체(고분자)
- 다당류의 구조와 기능은,
. 다당류를 구성하는 단당류 단위체와 글리코시드 결합 위치로써 결정됨
- 구분
. 저장성 다당류, 구조 다당류
.. 저장 다당류 : 녹말(전분), 글리코젠 등
.. 구조 다당류 : 셀룰로스 (식물 세포를 감싸는 단단한 세포벽의 주요 구성 성분) 등
. 단순 다당류(단일 당류로 구성), 복합 다당류(여러 종류의 당류로 구성)
.. 단순 다당류 : 녹말(전분), 덱스트린, 셀룰로스, 글리코겐, 기틴 등
.. 복합 다당류 : 헤미 셀룰로스, 펙틴, 이눌린, 식물성 검류, 한천, 알긴산 등
4. 탄수화물의 종류 : 단당류
ㅇ 포도당 (Glucose, 글루코스 / 글루코오스, 葡萄糖)
- 가장 흔하고 단순한 당
- 화학식 : C6H12O6 (또는 C6(H2O)6)
. 즉, H2O 단위의 수와 거의 같은 수의 탄소 원자를 갖음
- (구조)
. 1개의 카르보닐기(CO)와 많은 수산기(-OH)로 구성
- (명칭)
. 때론, 포도당 또는 혈당 또는 덱스트로스(Dextrose) 이라고도 하며,
. 특히, 천연으로 널리 존재하는 D-글루코오스를, 포도당 이라고 함
. 또한, 혈액 속에 존재하는 주된 탄수화물로서의 포도당을, 혈당 이라고 함
. 한편, L-글루코오스는, D-글루코오스의 이성질체이고, 인공적으로 합성됨
- 에너지원으로 사용됨
. 포도당은 세포의 주 원료로써 사용됨
. 인체는, 섭취한 음식 대부분을 포도당(글루코스)으로 바꾸고, 피를 통해 이를 세포에 전달함
. 포도당(글루코스)이, 산소 존재 하에 이산화탄소와 물로 산화될 때,
.. 잠재 에너지를 방출 함
. 포도당 1g 당 약 4 kcal 생산
. 과잉 포도당은 글리코겐 형태로 저장됨
- 전분(녹말),셀룰로스,꿀 등을 이루는 기본 구성 단위
ㅇ 과당 (Fructose, 프럭토스, 果糖)
- 과일,벌꿀 등 자연에서 얻을 수 있는 가장 단 단당류
. 과당이 포도당과 결합한 상태가 바로 설탕(자당) 임
- 화학식 : C6H12O6 (또는 C6(H2O)6)
5. 탄수화물의 종류 : 이당류
ㅇ 락토스(lactose,젖당,유당)
- 글루코스(포도당),갈락토스로 구성됨
- 유제품에 존재하는 주요 당
6. 탄수화물의 종류 : 다당류
ㅇ 녹말 (Starch)
- 식물의 가장 중요한 저장 영양소 (에너지원)
. 분자가 규칙적으로 배열 생성된 결정 입자로써 존재
ㅇ 셀룰로오스, 셀룰로스 (cellulose, 섬유소, 纖維素)
- 식물체 세포벽의 주성분
. 식물 세포를 감싸는 단단한 세포벽의 주요 구성 성분
※ 녹말, 셀룰로스는,
- 동일한 분자식 C6(H2O)5)n을 갖는 서로다른 화합물이므로, 이성질체 임
- 3차원 공간 상의 원자 배열이 다르므로, 입체 이성질체 임
7. [참고사항]
ㅇ 글리코겐, 글리코젠 (glycogen)
- 직접적인 에너지로 사용할 수 있는 형태
- 근육과 간에 글리코겐을 저장해서 필요시 마다 에너지로 사용함