Carbohydrate   탄수화물

1. 탄수화물 (Carbohydrate, 당질, 탄소의 수화물)

  ㅇ 화학적 특징
     - 3 원소 화합물(분자)  :  주로, 탄소,수소,산소 만으로 이루어짐
     - 화학식  :  Cn(H2O)m
     - 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 저장 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 : CHO 또는 H-(C=O)-(CHOH)-H
        . 1개의 카르보닐기(CO)와 많은 수산기(-OH)로 구성
        . HO 단위의 수와 거의 같은 수의 탄소 원자를 갖음
     - (구조) 
        . 고리형
          
        . (...)
     - (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 : CHO (또는 C(HO))


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 C(HO))을 갖는 서로다른 화합물이므로, 이성질체 임
     - 3차원 공간 상의 원자 배열이 다르므로, 입체 이성질체 임

  ㅇ 글리코겐, 글리코젠 (glycogen)
     - 직접적인 에너지로 사용할 수 있는 형태
     - 근육과 간에, 글리코겐 형태로 저장해서, 필요시 마다 에너지로 사용함


7. [참고사항]

  ㅇ 젖산, 유산
    - 세균의 당의 젖산 발효로 생성되는 유기산
    - 해당 작용의 최종 산물로 생성
    - 당을 무 산소적으로 분해하는 발효에 의해 생성

  ㅇ 최종당화산물 (AGE, advanced glycation end-product)
     - 단백질 또는 지질이 당과 결합하여 생긴 당화 물질
     - 흔히, 타서 눌러 붙은 물질

  ㅇ 당화 (糖化, Saccharification)
     - 다당류를 이당류 또는 단당류로 바꾸는 과정
     - 단백질 또는 지질(지방)이 당(포도당)과 결합하는 반응
        . (단백질,지질의 변질, 일부 기능 상실)