[생명과학] 생명체의 구성 분자들: 지질

 

지질

지질은 물에 녹지 않는 유기물을 뜻한다.

 

1. 중성지방

글리세롤 1개와 지방산 3개가 에스테르 결합으로 연결되어있는 구조다.

동물의 백색 지방세포에 에너지를 비축하는 물질로 저장되며, 에너지가 필요할 경우 분해하여 사용한다.

내장 기관을 감싸서 보호하는 기능을 수행하기도 하고 피하 지방층을 형성해 절연체의 역할을 하기도 한다.

 

(1) 포화 지방산

탄소 사슬에 이중결합이 없는 지방산이다. 상온에서는 고체 상태로 존재하며 잘 녹지 않는다. 동물성 지방에 속하며 에너지원으로만 이용할 수 있다.

 

(2) cis-불포화 지방산

탄소 사슬에 cis-형 이중 결합이 있는 지방산이다. 상온에서는 액체 상태로 존재하기 때문에 운반이나 보관이 어렵다. 식물성 지방이자 필수 지방산이며 체내에서 에너지원뿐만 아니라 여러 다른 물질들로 사용되기도 한다.

 

(3) trnas-불포화 지방산

탄소 사슬에 trans-형 이중 결합이 있는 지방산이다. 상온에서는 고체 상태지만 포화 지방산에 비해서 잘 녹는 편이다. 인위적인 가공 과정을 거쳐 만들어진 것이기 때문에 체내에 축적될 경우 분해가 제대로 되지 않는다. 에너지원으로만 사용된다. 혈관에 쌓이면 여러 질환들을 유발한다고 알려져 있기도 하다.

 

 

2. 막지질

생체 내에서 세포를 구획화하며 특정 물질을 선택적으로 투과시키는 반투과막의 특성을 지닌다.

한쪽 끝은 물 분자와 잘 섞이지 않는 소수성이고, 다른 쪽 끝은 친수성이다. 소수성 부분끼리 상호작용을 하면서 이중층의 막 구조를 보인다.

 

(1) 인지질

글리세롤 1개와 지방산 2개, 그리고 인산과 R기로 구성되어있다.

구조에 따라 미셀, 리포좀, 지질 이중층으로 나뉜다.

 

(2) 당지질

식물 엽록체의 틸라코이드 내막 대부분을 차지한다. 토양에는 인이 부족하기 때문에 인지질이 아닌 당지질을 사용한다.

 

(3) 스핑고지질

스핑고지질은 스핑고신과 긴 지방산 1개, 그리고 극성 머리로 이루어져 있다. 여러 종류가 있지만 대표적인 예로는 갱글리오사이드 GM2가 있다. 리소좀에서 지질을 분해하는 효소인 헥소사미니데이스A가 결핍되었을 경우 갱글리오사이드가 분해되지 않고 축적되어 뇌세포가 사멸된다. 이를 테이-삭스 병이라고 한다.

 

(4) 에테르 지질

고세균은 극한 환경에서 생존하기 위해 쉽게 가수분해되지 않는 에테르 결합을 형성한 막지질을 사용한다.

 

 

3. 스테롤

스테롤은 4개의 고리 구조로 이루어진 화합물이다. 3개의 6탄소 고리와 1개의 5탄소 고리가 평면 구조를 이루고 있다. 대표적으로 간에서 합성되는 콜레스테롤이 이에 해당한다.

 

스테롤의 기능

(1) 세포막이 낮은 온도에서는 해리되는 것을, 높은 온도에서는 응고되는 것을 막음으로써 안정성을 유지한다.

(2) 스테로이드 호르몬의 전구체로 작용한다. (부신피질 호르몬이나 성 호르몬 등)

(3) 비타민 D의 전구체로 작용한다.

(4) 담즙염의 전구체로 작용한다. 지방을 유화시켜 지질이 잘 흡수되도록 돕는다.

 

*참고: 지질의 흡수 과정

1. 간에서 담즙염이 합성되고 쓸개로 이동하면서 저장된다.

2. 지방 음식물을 섭취할 경우 쓸개에서 십이지장으로 쓸개즙이 분비된다. 여기서 쓸개즙은 담즙염과 빌리루빈을 의미한다.

3. 담즙염이 지방을 작은 덩어리로 쪼갠다. 이를 지방 유화라고 한다.

4. 쪼개진 중성지방은 리파아제에 의해 모노아실글리세롤과 지방산으로 분해된다. 그리고 소장에서 단순 확산으로 흡수된다.

5. 소장의 활면소포체에서 다시 중성지방으로 조립되고 콜레스테롤과 함께 유미입자를 형성하게 된다.

6. 유미입자는 암죽관, 가슴관, 좌쇄골하정맥, 상대정맥, 심장, 동맥을 차례로 거치면서 간으로 간다.

7. 간에서 소비되고 남은 지질은 초저밀도 지질단백질(VLDL)로 조립되어 혈액으로 배출된다. 혈액을 떠돌다가 백색지방세포에 중성지방으로 저장된다.

8. 중성지방이 빠져나가고 저밀도 지질단백질(LDL)이 되어 다시 혈액을 순환한다. 그러다가 여러 조직에서 콜레스테롤로 사용된다.

9. 간에서 방출된 전구체가 남은 LDL이나 콜레스테롤을 조립하여 고밀도 지질단백질(HDL)을 만든다. HDL은 다시 간으로 회수된다.

 

 

4. 지용성 비타민

비타민은 효소의 보조인자로 기능하기도 하는 유기분자다. 인체에서 합성되지 않기 때문에 꼭 섭취가 필요하다.

비타민은 수용성 비타민과 지용성 비타민으로 나뉘는데 지용성 비타민은 비타민 A, D, E, K다.

 

(1) 비타민 A

비타민 A는 시각 성립에 관여한다. 부족할 경우 야맹증에 걸릴 수 있다.

 

(2) 비타민 D

비타민 D는 콜레스테롤의 유도체로 소장에서 칼슘과 인산을 흡수하는 과정에 관여한다. 부족할 경우 구루병에 걸릴 수 있다.

직접 섭취하거나 피부의 광화학 반응을 통해서 얻을 수 있으며 간과 신장에서 활성화 과정을 거친다.

 

(3) 비타민 E

비타민 E는 세포가 손상되는 것을 방지하는 항산화제 역할을 한다.

 

(4) 비타민 K

비타민 K는 혈액 응고 인자들에 있는 글루탐산을 γ-카르복시 글루탐산으로 변형하는 효소의 보조인자로 쓰인다. 식물을 섭취하거나 장에서 기생하는 세균이 합성하는 것을 얻을 수 있다. 영아는 장내 세균이 적기 때문에 비타민 K 결핍으로 혈액 응고가 잘 안 되기도 한다.

비타민 K의 유사체로 와파린이 있는데, 와파린은 항응고 기능을 한다. 비타민 K 대신 효소의 보조인자로 들어가면서 혈액이 응고되는 과정을 막는 것이다.