포도당(葡萄糖 글루코스 glucose), 과당(果糖 Fructose), 설탕(sugar 雪糖)

[長樂山人 이종인]

포도당(葡萄糖 글루코스 glucose), 과당(果糖 Fructose), 설탕(sugar 雪糖)

글루코스(glucose), 흔히 포도당(葡萄糖)으로 부르는 물질은 알데하이드 기를 가지는 당의 일종으로 사슬 모양보다는 육각고리형 모양으로 흔히 존재한다. 분자식은 C₆H₁₂O₆, 분자량은 약 180이다. 다당류로 결합했을 때의 형태에 따라 알파(alpha) 형과 베타(beta) 형이 있다.

뇌, 신경, 폐 조직에 있어서 글루코스는 에너지원으로 필수적이며 혈중 글루코스 농도에 민감하게 반응하여 결핍증이 되면 즉각 경련을 일으키게 된다.

D형·L형 2종의 광학이성질체가 있는데, 천연으로는 D형만이 존재하며 이 D-포도당을 포도당이라 한다. 달콤한 과즙, 동물의 혈액·림프액 등에 유리상태로 존재하는 외에, 글리코겐·녹말·셀룰로스 등의 다당류, 설탕 등의 소당류 및 여러 배당체의 구성 성분으로서, 또한 세포벽의 구성성분으로서 자연계에 널리 존재한다.

포도당은 탄수화물 대사의 중심적 화합물로서 그 이용 경로는 매우 복잡하며, 에너지원으로서 분해되는 경로는 특히 중요하다. 포도당은 먼저 헥소키나아제의 작용으로 글루코스 6인산이 되고, 해당과정을 거쳐서 피루브산으로 분해된다. 또한, 호기적 조건에서는 TCA회로를 거쳐서 이산화탄소와 물로 분해된다.

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ → 6CO₂ + 6H₂O + 686kcal

 

 포도당(glucose)

포도당의 분해

포도당은 이러한 세포호흡을 통해 분해되어 에너지를 생산하고, 그 에너지는 ATP의 형태로 저장된다. 이 에너지는 발효·호흡 등에 사용된다. 한편, 필요할 때까지 포도당를 저장해 두는 경로도 존재한다. 동물에서는 포도당이 우리딘삼인산과 반응하여 우리딘이인산포도당가 되고, 글리코겐 합성효소의 작용으로 글리코겐에 흡수되어 저장된다.

식물에서도 우리딘이인산포도당을 거쳐 수크로스·녹말로서 저장된다. 식물에서의 포도당 생합성은 다음과 같다. 광합성의 명반응에서 생기는 에너지와 이산화탄소 및 물에서 트리오스가 합성되고, 이것을 바탕으로 헥소스인 포도당이 합성되어 녹말로서 저장된다.

동물에서는, 간에서 옥살로아세트산으로부터 포스포에놀피루브산을 생성하고, 해당 경로를 거의 역행하여 재합성된다. 대부분의 아미노산이 포도당로 변환되는 경우는 이 경로를 따른다. 공업적으로는 녹말의 가수분해에 의해 얻을 수 있다. 포도당은 영양제·강장제·해독제 외에, 감미제로도 사용된다. L-포도당은 D-포도당의 광학이성질체이며, 인공적으로 합성된다.

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O → 6CO₂ + 12H₂O + 38ATP(또는 36ATP) (40%) + 열 (60%)

광합성에서는 다음과 같은 반응으로 포도당을 생성한다.

6CO₂ + 12H₂O → C₆H₁₂O₆ + 6H₂O + 6O₂

포도당의 연소 반응은 다음과 같다. 포도당의 연소는 400℃(673K)의 높은 온도에서 발생한다.

C₆H₁₂O₆ → 2CO₂ + 2CH₃CH₂OH

포도당은 우리 인체에서 필수적인 원소로 탄수화물의 기반이 된다. 글리코겐은 보통 포도당 분자 6만 개로 되어 있다. 글리코겐은 녹말과 매우 닮았기 때문에, 보통 동물성 녹말로도 많이 부른다.

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과당(果糖 Fructose)

프럭토스(Fructose) 또는 과당(果糖)은 글루코스와 갈락토스와 함께 혈액을 이루는 가장 중요한 3대 당 중의 하나이다. 분자식은 C₆H₁₂O₆이며, 벌꿀, 과일이나 고구마, 양파 등의 뿌리 채소에서 발견된다. 프럭토스는 글루코스와 프럭토스로 구성된 이당류인 수크로스를 분해해 소화 과정에서 얻을 수도 있다. 프럭토스는 수크로스보다 두 배 정도의 당도를 지니며, 천연적으로 생성되는 당 중 가장 단 당분이다.

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설탕(sugar 雪糖)

설탕의 분자구조

            포도당                                        과당

포도당과 과당의 분자구조

설탕, 포도당, 과당 분자식

수크로스(sucrose) 또는 자당(蔗糖)으로도 불리는 설탕은 포도당과 과당의 중합분자이다. 사카로스(saccharose)라고도 한다. 설탕(屑糖·雪糖 문화어: 사탕가루)은 사탕수수나 사탕무에서 얻은 원당을 정제공장에 투입하여 만든 천연 감미료이다. 다양한 종류의 음식에 널리 쓰인다. 설탕의 화학식은 C12H22O11이고, 극성 물질이다.

당이란 식용 결정체이고 단맛을 내는 수크로스(설탕, 자당), 락토스(젖당), 프럭토스(과당) 등의 물질들을 지칭하는 비공식적인 용어이다. 음식에서 당이라 함은 거의 확실하게 사탕수수와 사탕무에서 얻어지는 설탕을 지칭한다.

분자식은 C12H22O11. 포도당+과당인 이당류다. 사탕수수나, 사탕무, 사탕단풍, 사탕옥수수 등의 즙이나 진액을 정제하면 나오는 가루 형태의 감미료.