Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

3.5: 탈수결합
목차

JoVE Core
Biology

This content is Free Access.

Education
Dehydration Synthesis
 
전사물

3.5: 탈수결합

개요

탈수결합(Dehydration synthesis)은 두 개의 분자가 물 분자를 방출하며 공유결합(covalent bond)으로 결합하는 화학적 과정입니다. 생리학적으로 중요한 다양한 화합물(예: 복합탄수화물, 단백질, DNA, RNA)이 탈수결합을 통해 형성됩니다.

탈수결합은 생명의 기본 구성요소를 만듭니다

당 분자는 축합 반응(condensation reaction)이라고도 하는 탈수결합에 의해 공유결합을 형성할 수 있으며 이로 생기는 안정적인 결합은 글리코사이드 결합(glycosidic bond)이라고 부릅니다. 이 결합은 결합을 형성하기 위해 반응물(reactant)의 수산기(hydroxyl group; -OH)와 다른 반응물의 수소 원자가 물을 형성한 뒤 남아있는 산소가 두 화합물을 연결합니다. 추가로 형성되는 결합마다 물 분자를 방출하기에 이 결합은 말 그대로 반응물을 탈수시킵니다. 예를 들어 개별 포도당 분자(단위체; monomer)는 반복하는 탈수결합을 통해 긴 사슬이나 가지 모양의 화합물을 형성할 수 있습니다. 이렇게 동일하거나 유사한 단위체가 반복되어 만들어진 화합물을 중합체라고 합니다. 다양한 당 단위체와 단위체를 연결할 수 있는 위치를 고려하면 사실상 무제한의 당 중합체를 만들 수 있습니다.

살아있는 유기체 내 탄수화물의 다중 기능

식물은 광합성을 통해 이산화탄소와 물에서 단순한 탄수화물을 생산합니다. 식물은 포도당의 탈수결합을 통해 생산된 다당류(polysaccharide)인 전분(starch)으로 당(즉, 에너지)을 저장합니다. 마찬가지로 식물의 세포벽을 구성하는 셀룰로스(cellulose)도 포도당 단위체로부터 생성됩니다.

동물은 복합탄수화물을 섭취하고 분해합니다. 분해된 단당류는 에너지 생산에 사용되거나 글리코겐(glycogen; 포도당 단위체의 탈수결합에 의해 생성된 다당류) 형태로 저장됩니다. 또한 단당류는 핵산, 아미노산, 지방산의 원료로 사용됩니다.

대부분의 동물은 식물에 의해 합성된 셀룰로스를 소화할 수 없습니다. 대신, 불용성 섬유소는 소화기관을 통과하며 음식을 따라 보내도록 돕고 장에 흡수되는 물의 양을 증가시키는 매우 유익한 작용을 합니다. 소와 같은 일부 동물은 셀룰로스를 분해하는 효소를 생산하는 박테리아를 내장 속에 가지고 있어서 소가 포도당을 사용할 수 있게 만듭니다.

아밀로스, 글리코겐, 셀룰로스 모두 포도당으로 구성

아밀로스(amylose; 전분의 선형 부분), 글리코겐, 셀룰로스 모두 동일한 기본 구성요소로 만들어졌으면서 어떻게 특성이 다를 수 있을까요? 그 차이는 개별 포도당 분자 간의 연결 유형에 있습니다. 셀룰로스는 β-1,4 포도당 결합을 가지고 있습니다, 다른 말로 1번 탄소가 베타(β) 형태를 가진(즉, 1번 탄소에 위치한 수산기(hydroxyl group)가 위를 가리키고 있는) 포도당 단위체가 인접한 포도당 단위체의 4번 탄소에 결합한 것을 뜻합니다. 반면 아밀로스는 α-1,4 포도당 결합을 가지고 있습니다. 그리고 글리코겐은 α-1,4 결합을 가지고 있는 데다 추가로 α-1,6 결합을 가진 측쇄(side chain)를 가지고 있습니다.

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter