단당류는 탄수화물의 가장 기본적인 단위이며 포도당(Glucose, 葡萄糖), 과당(프락토오스), 갈락토오스 등이 있다. 이러한 단당은 단맛을 내며 생물체에게는 에너지원으로 이용되는 중요 물질이다.
포도당의 경우 의료용 주사액이나 식용 감미료로 우리 주변에서 흔히 볼 수 있다. 이러한 단당 2개가 글리코사이드 결합으로 연결된 것을 이당류라고 한다. 이당류로는 설탕, 젖당, 엿당 등이 있다.
이러한 이당류들의 차이점은 연결되어 있는 단당의 종류가 다르다는 것이다. 설탕의 경우 포도당과 과당(프락토오스)가 연결된 것이고 젖당의 경우 락토오스와 포도당이 연결되어 있다.
전분과 섬유소의 차이는 포도당이 서로 연결되는 방식에 차이
포도당이 뭉쳐진 덩어리
단당류가 5-8개 모여 있는 것을 올리고당이라 하고 10,000개 이상 연결되어 있는 커다란 물질을 전분(녹말)이나 섬유소(셀룰로오스)라고 한다.
전분과 섬유소의 차이는 포도당이 서로 연결되는 방식에 차이가 있을 뿐 포도당이 뭉쳐진 덩어리이다. 섬유소의 경우 각각의 포도당이 베타결합으로 연결되어 선형구조를 갖으며, 각 선형이 수소결합으로 연결되어 단단한 구조를 갖는다.
반면 전분은 단당이 알파결합을 하여 나선형 구조를 갖기에 구조의 단단함이 섬유소에 비해 약한 것이다.
가장 대표적인 단당인 포도당은 우리 몸에서 산소를 공급받아 에너지를 만들어 낸다. 전분과 섬유소 같이 포도당이 뭉친 덩어리를 포도당으로 하나 하나 떼어낼 수 있는 역할을 하는 것이 효소이다. 전분을 분해하는 효소를 전분 분해효소라 하고 섬유소를 분해하는 효소를 섬유소 분해효소라 한다.
전분분해효소의 가장 대표적인 것이 우리 입속에 있는 침이다. 침은 우리 입으로 들어온 밥을 녹여서 포도당을 만드는 역할을 한다.
식물은 광합성을 통하여 포도당을 만드는데 자연계에서 무궁무진하게 공짜로 얻을 수 있는 물과 이산화탄소 그리고 햇빛 이렇게 3가지만 있으면 잎에 있는 엽록소에서 포도당이 무제한으로 만들어지는 것이다.
사람은 주식인 밥을 먹어야만 포도당을 얻을 수 있는 반면 식물은 광합성이라는 작용만 하면 에너지원인 포도당을 만들 수 있는 것이다. 사람과 같은 동물은 먹을 것이 없으면 다른 지역으로 이동할 수 있지만 한 자리에 뿌리를 박고 평생을 살아가야 하는 식물로서는 먹을 것이 없다고 다른 곳으로 이동할 수도 없기 때문에 살아가는데 있어서 반드시 필요한 포도당을 외부에 의지하지 않고 자신이 직접 생산해 내는 것이다.
식물에 있어서 광합성을 통한 포도당 생산은
생존 여부와 관련이 있기에 식물들은 광합성을 최우선으로
식물이 광합성 과정을 통해 포도당을 생산해 내는 것은 여간 복잡하지가 않다. 물과 이산화탄소와 빛을 재료로 포도당을 만들기 위해 다양한 효소와 에너지 그리고 여러 미량요소들의 중간 역할이 반드시 수반되어야 한다. 식물에 있어서 광합성을 통한 포도당 생산은 생존 여부와 관련이 있기에 식물들은 광합성을 최우선으로 진행시킬 수밖에 없다.
이렇게 필사적으로 만들어야 하는 포도당을 땅속에서 흡수를 한다면 식물이 얼마나 좋아할까? 매일 매일 광합성을 통해서 만들어야만 하는 포도당을 어느 날 식물 뿌리로부터 흡수되어 잎으로 전달된다면 식물의 입장에서 볼 때 포도당을 만드는 광합성 작용을 덜어주는 꼴이 된 것이다.
예를 들면 어느 식물이 오늘 생산할 포도당을 100개로 계획하고 있었는데 20개가 뿌리로부터 흡수되었다면 광합성을 통해 80개만 생산해내면 되는 것이다. 결과적으로 20개의 포도당을 만들기 위해 광합성 기계를 돌려야 하는 비용과 노력 등이 절감되는 것이다.
이렇게 절감된 에너지와 노력을 식물은 과실의 당도를 높이거나 외부 해충이나 병원성 곰팡이를 쫓아내는데 사용하는 것이다.
자연계에 무궁무진하게 존재하는 나무나 풀 등 식물체의 구성성분은 섬유소로 구성되어 있으며 섬유소는 포도당이 연결되어 이루어진 상당히 커다란 물질임을 앞에서 설명하였는데 섬유소를 분해하여 포도당으로 만드는 효소를 곰팡이들이 주로 생산해 낸다.
일전에 제주특별자치도 농업기술원에서 섬유소 분해 능력이 탁월한 바실러스 계통의 세균을 특허받아 산업체에 기술이전 한 바 있는데 JM(Jeju Microorganisms)이라는 이름으로 상품화에 성공하였다는 소식을 접하였다. 일반적으로 세균이 섬유소를 분해하는 일은 그리 흔치 않은 일이다.
세균은 주로 전분이나 단백질 종류를 잘 분해한다. 특히 바실러스는 섬유소 분해가 쉽지 않다. 바실러스란 녀석들은 배양하기도 용이하고 미생물 상품화에도 여러 장점이 많은 미생물인데 섬유소 분해하고는 좀 거리가 있는 녀석들이다. 바실러스 세균 중에서도 섬유소를 분해한다는 것은 단순하게 말해 풀 먹는 호랑이라 할 수 있다. 이렇게 세균 중에 섬유소 분해 능력이 탁월한 녀석을 분리하여 상품화에 성공하였다는 것인데 앞으로 이 녀석들의 활약을 기대해 볼 만하다.
