탄수화물의 중요성

탄수화물의 정의

탄수화물은 생명을 유지하기 위한 가장 기본적이고, 중요한 에너지 공급원이다. 탄소, 수소, 산소로 구성되어 있다.

 

탄수화물의 종류

1. 단순 탄수화물
   1. 포도당 : 탄수화물의 기본 단위로 녹말이나 셀룰로오즈들을 구성한다. 꿀, 사탕수수, 과일, 엿기름 등에 자연적으로 존재한다. 소장에서 흡수되는 과정에서 ATP 에너지를 필요로 한다. 모든 세포조직에서는 포도당으로부터 ATP를 합성하며, 뇌와 간에서는 인슐린의 도움을 받지 않고도 직접 흡수된다. 적혈구, 백혈구, 신장, 뇌세포, 피부, 눈 조직 등은 포도당을 주요 에너지원으로 사용한다.
   2. 과당 : 과일에 자연적으로 존재한다. 가공식품과, 단 음료, 모든 시럽 종류에 사용된다. 간과 소장에서 포도당이나 지방으로 전환되어 에너지로 사용된다.
   3. 갈락토스 : 유당의 구성물질이다. 세포간 통신에 관여하는 당단백질, 당지질의 구성물질로 사용된다.
2. 이당류
   1. 서당 : 포도당과 과당으로 구성되어 있고, 수크라아제에 의해 포도당과 과당으로 분해된다.
   2. 맥아당 : 포도당과 포도당으로 구성되어 있다. 포도당으로 분해되기 쉬워 소화흡수가 잘된다.
   3. 유당 : 우유에서 발견되는 당이다. 포도당과 갈락토스로 구성된다.
3. 복합 탄수화물
   1. 녹말 : 식물의 에너지 저장형태이다. 포도당으로만 구성되어 있고, 연결방식에 따라 아밀로즈와 아밀로펙틴으로 구분된다.
      1. 아밀로즈 : 포도당이 수 백여개 일렬로 연결된 구조이다. 녹말 형태 중 30%를 차지하며, 아밀로펙틴보다 소화흡수가 어렵다.
      2. 아밀로펙틴 : 포도당이 수 천여개 긴 사슬 모양으로 가지를 친 형태로, 식물 녹말의 70%를 차지한다.
   2. 글리코겐 : 동물이 에너지를 저장하는 형태이며, 동물성 녹말이라고도 한다. 주로 간과 근육세포에서 만들어지고, 저장된다. 식후 4시간 후부터 간의 글리코겐이 분해되어 포도당으로 방출되며, 8~12시간 후에는 인체의 포도당이 유일한 공급원이 된다. 혈액과 근육 세포 내에 포도당 수치가 낮아지면 글리코겐이 포도당으로 분해된다. 간에 저장된 글리코겐은 간 이외의 다른 장기에서 사용되지만 근육의 글리코겐은 다른 장기에서 사용될 수 없다. 
   3. 섬유소 : 식물의 세포막이 95%를 차지한다. 섬유소는 1970년대까지는 영양소로의 가치를 인정받지 못했으나 영양소 생체이용률, 질병의 예방 및 치료, 장운동 개선 등의 효과로 인정받기 시작했다.
      1. 셀룰로스 : 포도당이 수 백개에서 수 만개 이상이 선형으로 결합되어 있는 다당체이다. 식물 구성의 1/3을 차지하며, 자연계에서 가장 쉽게 볼 수 있는 유기 화합물이다.
      2. 헤미셀룰로즈헤미셀룰로스 : 헤미셀룰로스는 자일 로즈, 만노즈, 갈락토오즈, 아라비노즈와 같은 단당류고 구성되어 있다. 
      3. 펙틴 : 모든 식물의 주세포벽의 주성분으로서 식욕 가능한 수용성 성분이다. 잼과 젤리를 만들 때 겔화 능력을 갖고 있다. 과일 및 채소를 500g 정도 섭취하면 약 5g의 펙틴을 섭취할 수 있다. 소장에서 흡수되는 영양소는 아니지만, 혈중 콜레스테롤 수치를 낮추는 등의 건강 증진에 기여한다.
      4. 베타글루칸 : 식물이나 나무에서 발견되는 셀룰로오즈 형태이다. 겨, 곰팡이, 진균류(버섯) 등에서 많이 볼 수 있으며 면역력 증진 효과가 있는 것으로 알려져 있다.

 

탄수화물의 종류

 

탄수화물의 대사

1. 포도당 신생합성 : 포도당 신생합성은 탄수화물이 아닌 젖산, 글리세롤, 아미노산에서 포도당을 생성하는 과정을 말한다. 적혈구, 신장의 수질, 고환, 뇌에서 사용되는 포도당은 유일한 에너지원이기에 다른 에너지원으로도 포도당을 만들어 내는 것은 매우 중요하다. 예를 들면, 뇌는 단식 기간 동안 케톤을 이용하여 아세틸 코에이로 변환시켜 에너지를 이용하기도 한다. 포도당 신생합성은 금식을 하거나, 질병이나 감염 또는 탄수화물 섭취가 부족할 때 대비하기 위한 것이다. 간은 저장되어 있던 글리코겐을 해당 작용으로 포도당을 만들며 동시에 간의 당 신생합성 기능을 통해 포도당을 합성하여 혈중 포도당 수치를 올려준다. 이 포도당은 뇌와 무산소 호흡을 하는 조직에서 우선적으로 사용된다. 그만큼 뇌는 어떠한 비상상황에서도 포도당이라는 식량을 공급받게 되는 것이다. 
2. 해당 작용 : 세포 내의 포도당이 피루베이트(피루브산염)로 산화되는 과정을 말하며 세포질에서 진행된다. 세포질에서 형성된 피루베이트는 미토콘드리아로 이동해 구연산 회로에 가담하게 된다. 해당 과정은 에너지를 사용하는 단계와 수확하는 단계 두 단계로 구성된다. 이 과정에서 우리 몸은 뇌와 근육조직에서 바로 포도당이 에너지원으로 사용될 수 있도록 한다. 간과 신장 조직에서는 포도당이 매우 높은 수치가 되기 전까지 글루코키나아제라고 하는 효소가 활성화되지 않는다. 음식으로 섭취된 포도당이 간에서 사용되거나 저장되기 전에 근육에서 먼저 사용되도록 하기 위해서이다.
3. 코리회로 : 근육에서 산소가 부족한 환경일 때 포도당이 근육에서 해당과정을 거치지 않고 젖산으로 전환되는 경로이다. 강도 높은 운동을 할 때 젖산은 간으로 이동되어 다시 포도당으로 변환되어 다시 근육으로 이동되어 코리회로가 반복된다. 

 

탄수화물의 기능

1. 에너지 공급 : 인체에서 가장 먼저 에너지원으로 쓰이는 중요한 에너지원이다. 뇌세포와 적혈구는 포도당이 유일한 에너지원으로 반드시 섭취해야 하는 영양소이다. 다이어트를 하기 위해 탄수화물을 먹지 않고, 단백질만 먹는 것은 건강에 치명적일 수 있다. 탄수화물이 부족하면 피로, 탈수, 허약 증상이 나타난다.
2. 단백질 절약 작용 : 탄수화물이 부족하게 되면 단백질이 에너지원으로 쓰이게 된다. 이때 충분한 탄수화물이 보유되어 있다면 단백질이 온전히 체내 중요한 기능을 수행할 수 있다. 
3. 케톤증의 예방 : 탄수화물이 부족하면 지방이 분해되어 아세틸 코에이가 다량으로 생성된다. 이 때 TCA회로에서 생성되는 것이 아니라 간에서 지방산이 불완전 산화된다. 이 과정에서 케톤체가 다량 생성되어 조직과 혈액에 축적되는 증상을 케톤증이라고 한다. 기아 상태와 같은 비상시에는 뇌와 심장 등 일부 조직은 케톤체를 에너지원으로 사용하여 단백질 손실을 줄인다.
4. 호르몬과 운반체의 성분 : 당은 단백질이나 지질과 결합하여 당단백이나 당지질을 구성하며 각종 호르몬이나 영양소 등의 운반체, 수용체 등을 만든다.
5. 장의 운동 : 식이섬유는 장내 음식물 통과 시간을 단축시키고, 대변량을 증가시키며, 포만감을 주어 다이어트에 도움을 준다.