탄수화물 — 당과 다당류

앞 글에서 정리한 "단량체가 이어져 중합체가 된다"는 틀을 탄수화물에 그대로 적용해보겠습니다. 탄수화물의 단량체는 포도당 같은 단당류(monosaccharide)예요. 이게 몇 개 이어지느냐에 따라 이당류, 다당류로 이름이 바뀌고, 같은 재료라도 이어붙이는 방식에 따라 완전히 다른 역할을 하게 됩니다.

가장 단순한 형태, 단당류

단당류는 보통 탄소 3~7개로 이루어진 가장 단순한 당으로, 포도당(glucose)·과당(fructose)·갈락토스(galactose)가 대표적입니다. 이 셋은 전부 C₆H₁₂O₆이라는 똑같은 분자식을 갖는데도 원자 배열이 달라서 서로 다른 이성질체가 됩니다(이성질체가 뭐였는지 가물가물하면 Ch.4 이성질체 글을 다시 보고 오는 걸 추천합니다). 단당류는 세포호흡의 직접적인 연료이면서, 동시에 더 큰 당류를 만드는 재료이기도 합니다.

출처: Wikimedia Commons, 저작자: Emanresucamit, CC BY-SA 4.0 — 원본 보기

둘이 만나면 이당류

단당류 두 분자가 탈수축합반응으로 물 한 분자를 내놓으면서 결합하면 이당류가 됩니다. 이때 생기는 결합이 글리코시드결합(glycosidic linkage)이에요. 설탕(자당, sucrose)은 포도당+과당, 엿당(maltose)은 포도당+포도당, 젖당(lactose)은 포도당+갈락토스로 만들어집니다. 이 조합을 외우는 쌤만의 방법이 있는데 — "여보, 젓가락 살까?" — 이렇게 한 문장으로 외워두면 시험장에서 은근히 오래갑니다.

참고로 여기서 조금 더 붙으면(보통 단당류 3~10개 정도) 올리고당(oligosaccharide)이라는 이름이 붙습니다. 이당류와 다당류 사이 어중간한 길이의 당이라고 생각하면 됩니다.

수백~수천 개가 이어지면 다당류

다당류는 크게 두 갈래로 쓰입니다. 하나는 저장용, 하나는 구조용이에요.

다당류	구성	역할
녹말(starch)	포도당이 α결합으로 연결	식물의 에너지 저장 형태
글리코젠(glycogen)	포도당이 α결합, 가지 많음	동물(간·근육)의 에너지 저장 형태
셀룰로스(cellulose)	포도당이 β결합으로 연결	식물 세포벽의 구조 성분
키틴(chitin)	변형된 포도당 단위체(N-acetylglucosamine이 β결합으로 연결)	곤충 외골격·균류 세포벽의 구조 성분

포도당이 α-1,4 글리코시드결합으로 길게 이어진 녹말(아밀로스) — 송쌤생명과학 자체 제작

쌤 한마디: 녹말과 셀룰로스가 "구성 성분부터 다른 물질"이라고 착각하는 학생이 정말 많은데, 사실 둘 다 포도당으로만 이루어져 있어요. 차이는 딱 하나, 포도당끼리 잇는 결합의 방향(α냐 β냐)뿐입니다. 이 사소해 보이는 차이 때문에 녹말은 나선형으로 잘 감겨서 소화 효소가 쉽게 분해할 수 있는 반면, 셀룰로스는 곧게 뻗은 사슬이 서로 단단히 묶여서 대부분의 동물이 소화를 못 시키는 질긴 구조가 됩니다.