탄수화물의 종류

  탄수화물은 탄소, 수소, 산소로 이루어진 화합물로, 이 세 요소가 1:2:1의 비율을 갖추어 C6H12O6의 화학식을 갖는 것이 특징이다. 때로는 인과 질소를 포함하고 있을 수도 있다. 식물의 목본에서 발견되는 탄수화물의 종류는 아래와 같다.

• 단당류 : 3탄당-Glyceraldehyde 4탄당-erythrose, 5탄당-ribose, xyose, arabinose, ribulose, 6탄당-glucose(포도당), fructose(과당), galactose, mannose 7탄당-heptulose
• 소당류 : 2당류-maltose(맥아당), lactose(유당), biose, sucrose(설탕), 3당류-raffinose, melezitose, 4당류-stachyose, 5당류-verbascose, 그이상—dextrine(환원당에 속함)
• 다당류 : starch(전분), cellulose(섬유소), callose, hemicellulose, pectin, gum, mucilage

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1. 단당류

  단당류는 복잡한 탄수화물을 가수분해할 때 더 이상 분해할 수 없는 기본 단위로, 알데히드나 케톤기를 하나 가지고 있다. 탄소의 수는 3부터 8까지 다양하게 나타날 수 있지만, 가장 흔한 것은 5탄당과 6탄당으로 각각 5개와 6개의 탄소를 가진 형태이다. 목본식물 내에는 소량의 단당류가 존재하며, 특히 6탄당 중에서는 포도당이 살아 있는 유세포에 함유되어 있으며, 과일에는 대량으로 존재할 수 있다. 과당도 6탄당의 하나로, 과일 내에서 많이 발견되며, 자작나무의 목부 수액에도 다량으로 존재한다.

  단당류는 또한 ATP, NAD 등과 같은 조효소의 구성 성분이며, 핵산인 RNA와 DNA의 기본 골격을 형성하며, 광합성과 호흡 작용에서 탄소의 이동에 직접적으로 관여한다. 물에 잘 녹고 이동이 용이하며, 다른 물질을 환원시키는 화학반응을 쉽게 일으켜 안정된 화합물이 아니다.

 

2. 소당류(올리고당류)

  소당류는 단당류 분자가 2개 이상 연결된 형태를 가진다. 올리고당 중에서 설탕은 특히 중요하다고 할 수 있는데, 포도당과 과당이 결합한 형태이며, 살아 있는 세포 내에서 널리 분포하면서 상대적으로 높은 농도로 존재한다. 대사 작용에서 핵심적인 역할을 하며, 저장 탄수화물의 주성분으로서 사부를 통해 이동하는 탄수화물의 중요한 구성요소이다. 반면 맥아당은 전분이 분해될 때 생성되지만, 설탕과 비교해 농도나 기능이 그다지 높거나 중요하지 않다.

  3당류인 라피노즈, 4당류인 스타키오스, 5당류인 버바스코스는 주로 사부조직에서 발견되며, 낮은 농도로 존재하는 비환원당이다. 라피노즈는 galactose-glucose-fructose의 연결구조를 가지며, 너도밤나무의 눈이나 어린 잎에서 발견된다. 스타키오스는 galactose-galactose-glucose-fructose의 연결구조를 가지며, 노박덩굴과 식물에서 발견된다. 버바스코스는 galactose-galactose-galactose-glucose-fructose의 연결구조를 가지며, 참나무과와 뽕나무과 수목에서 발견된다.

  또한, 올리고당은 단당류와 마찬가지로 수용성이 높아 체내에서 쉽게 이동할 수 있으며, 덱스트린을 제외한 대부분은 비환원당으로 사부를 통해 장거리로 이동할 수 있다.

 

3. 다당류

  다당류는 단당류 분자가 수백 개 이상 직선으로 연결된 형태를 갖추고 있어 물에 잘 녹지 않아 거의 이동하지 않는다. 이 중에서 가장 흔한 것은 섬유소로서 세포벽의 주 성분이다(1차벽 9~25%, 2차벽의 41~45%). 셀룰로오스는 지구상의 생물 중에서 가장 흔한 화합물이며, 여러 초식동물의 주요한 먹이로 사용된다. 셀룰로오스는 이웃한 포도당 분자가 직선으로 β1-4 연결식으로 사슬 모양을 이루고 있다. 200여 개의 이러한 사슬이 모여 미세섬유를 형성하며, 목부조직의 경우 섬유 간을 리그린이 채우면서 세포벽을 구성한다.

  전분은 목본식물에서 흔히 발견되는 저장 탄수화물로, 이웃한 포도당 분자 간에 직선으로 α1-4 연결식으로 사슬 모양을 이루고 있어 셀룰로오스와는 다른 공간적 배열을 가지고 있다. 전분은 물에 녹지 않는 불용성 탄수화물이지만, 효소에 의해 쉽게 분해되어 포도당으로 전환되며, 다른 부위로 운반되어 활용된다. 저장되는 세포 내에서 형성되며, 여러 층의 전분립을 형성하여 축적된다. 목본식물에서 전분립이 저장되는 부위는 살아있는 유세포가 많은 곳으로, 잎의 유세포에 가장 많이 축적되며, 내수피 사부조직의 유세포에서는 가을철에 많이 축적된다.

  반섬유소는 세포벽의 주성분 중 1차벽에서 25~50%, 2차벽에서는 30%를 차지하며, 셀룰로오스 다음으로 많은 함량을 차지한다. 이는 아라반, 자알란과 같은 5탄당, 갈락탄, 만난과 같은 6탄당의 중합체로 구성되어 있다.

  펙틴은 갈락투론산의 중합체로, 세포벽의 구성성분 중 중엽층에서 이웃 세포를 서로 결합시키는 역할을 한다. 1차벽에서는 주요 성분으로 10~35%를 차지하지만, 2차벽에서는 거의 존재하지 않는다.

  검(gum)과 점액질은 다당류의 일종으로 갈락투론산의 중합체이면서 단백질도 함유하고 있다. 검은 수피와 종자껍질에 주로 존재하며, 열대지방 아카시아의 콩과식물에서 발견된다. 특히, 벚나무속의 줄기가 병원균과 곤충의 피해를 받을 때 외부로 분비된다. 점액질은 콩과식물의 콩꼬투리, 느릅나무의 내수피, 그리고 잔뿌리 끝 주변에서 분비되는 물질로, 잔뿌리가 토양을 통과할 때 윤활제 역할을 한다.

 

 

 

출처 : 수목생리학(서울대학교출판문화원)