인간은 음식물을 섭취하여 에너지나 기타 필요한 유기물, 무기물을 얻게 된다. 우리는 여러 영양소와 그 외 몸이 흡수하지 못하는 부분도 포함하고 있는 음식물로부터 필요한 물질만 뽑아서 흡수하게 된다. 이 글에서는 물질대사의 기초라고 할 수 있는 인체의 소화에 대해 알아보겠다.
영양소
인간이 필요로 하는 물질은 참으로 많다. 물은 물론, 에너지를 만드는 탄수화물, 몸을 형성하는 단백질, 열을 보호하고 초과 에너지를 보관하는 지방이 있다. 다음은 3대 필수 영양소인 탄수화물, 단백질, 지방에 대한 설명이다.
| 구분 | 탄수화물 | 단백질 | 지방 | |
| 구성 원소 | $\rm{C}$, $\rm{H}$, $\rm{O}$ (탄소, 수소, 산소) | $\rm{C}$, $\rm{H}$, $\rm{O}$, $\rm{N}$ (탄소, 수소, 산소, 질소) | $\rm{C}$, $\rm{H}$, $\rm{O}$ (탄소, 수소, 산소) | |
| 기본 단위 | 포도당 | 아미노산 | 지방산 + 글리세롤 | |
| 기능 | 에너지원 | 주 에너지원, $4 \rm{kcal/g}$ | 탄수화물, 지방이 부족할시 사용, $4 \rm{kcal/g}$ | 에너지 저장 수단, $9 \rm{kcal/g}$ |
| 몸 구성 | 일부(0.6%)만 몸 구성 | 몸을 구성하는 주성분 | 몸을 구성하는 성분 | |
| 기타 | 대부분이 에너지로 전환된다. | 특히 세포의 세포질, 세포핵, 근육, 효소, 항체등을 구성한다. | 피부 밑에 쌓여 체온유지를 돕는다(파하지방). | |
| 특징 | # 사용하고 남은 탄수화물은 간이나 근육에 글리코젠 형태로 저장됨 | # 필수 아미노산: 체내에서 합성되지 않으므로 반드시 섭취해야 함 | # 비만, 고혈압의 원인이 되기도 함. # 물에 잘 녹지 않고 유기용매에 녹음 |
|
| 종류 | # 단당류: 탄수화물의 기본 단위(포도당, 과당, 갈락토오스) # 이당류: 단당류 2개가 결합( 설탕 (포도당+과당), 엿당 (포도당+포도당), 젖당 (포도당+갈락토오스)) # 다당류: 단당류가 여러개 결합(녹말, 셀룰로오스, 글리코젠) |
# 20여종의 아미노산의 결합 순서에 따라 단백질의 종류가 결정됨 # 단순 단백질: 알부민(달걀 흰자), 글로불린(달걀 노른자), 콜라겐(뼈, 피부) # 복합 단백질: 카제인(우유), 펩신(위액), 헤모글로빈(적혈구) |
# 중성지방: 보통 지방이라 한다. 지방산 3분자와 글리세롤 1분자로 구성되어 있으며 음식물의 지질중 95%를 차지한다. # 인지질: 세포막의 주성분 # 스테로이드: 콜레스테롤, 성호르몬, 부신 피질 호르몬의 주성분 |
|
다음은 각 영양소를 검출하는 방법이다. 기억해두면 좋을 것이다.
| 구분 | 검출 시약 | 반응색 | 비고 | |
| 탄수화물 | 녹말 | 아이오딘-아이오딘화칼륨 용액 | 청람색 | 아이오딘 반응 |
| 포도당 | 베네딕트 용액 | 황적색 | 가열을 해야 결과가 보인다. | |
| 단백질 | 뷰렛 용액 | 보라색 | 뷰렛반응 | |
| 지방 | 수단 III 용액 | 선홍색 | 수단 III 반응 (고체지방은 벤젠에 녹인 후 검출) | |
소화
소화란, 음식물속의 영양소를 흡수하기 위해 잘게 분해하는 과정이다.
소화는 기계적 소화와 화학적 소화로 나뉜다.
- 기계적 소화: 이에 의해 음식물이 부서지거나 쓸개즙에 의해 지방이 잘아지는 등 물리적 소화를 말한다.
- 화학적 소화: 화학물질인 소화액에 의한 소화를 말한다.
1. 탄수화물의 소화
| 장소 | 과정 | 비고 |
| 입 | # 기계적 소화: - 저작 운동: 치아에 의해 음식물이 부서져서 이후에 소화효소와 접촉하는 표면적을 넓힘. - 분절(혼합) 운동: 혀에 의해 음식물이 잘 섞이도록 함 # 화학적 소화: 침 속의 아밀레이스가 음식물 속의 녹말을 엿당으로 분해한다. |
- 밥을 오래동안 입에 물고 있으면 단맛이 느껴지는데 이는 녹말이 엿당으로 분해되었기 때문이다. - 과거에는 술에 들어가는 엿당을 만들기 위해 침을 이용했다고 한다. |
| 십이지장 | # 화학적 소화: 이자액의 아밀레이스가 녹말을 엿당으로 분해한다. |
- 입에서도 아밀레이스가 분해를 진행했지만, 다시 한번 진행함으로써 더 철저히 분해한다. - 이자액에 포함된 소화액: 아밀레이스, 트립신, 라이페이스 |
| 소장 | # 화학적 소화: 장액속의 소화효소가 다음과 같이 이당류들을 분해한다 - 말테이스: 엿당 → 포도당 - 락테이스: 젖당→ 포도당+갈락토오스 - 수크레이스: 설탕→ 포도당+과당 |
|
| 소장 / 대장 | - 소장에서 최종 산물인 포도당, 엿당, 갈락토오스를 흡수한다. - 대장에서 주로 물을 흡수한다. - 연동운동을 통해 찌꺼기(대변)을 배출한다. |
2. 단백질의 소화
| 장소 | 과정 | 비고 |
| 위 | # 기계적 소화: 분절(혼합) 운동: 음식물과 위액이 잘 섞이게 한다. 꿈틀(연동) 운동: 죽 상태가 된 음식물을 십이지장으로 밀어낸다. # 화학적 소화: 위액속의 펩신이 음식물 속의 단백질을 폴리펩타이드로 분해한다. |
- 위액속 염산의 역할: 살균작용 위 속 음식물의 부패 방지 펩시노젠 활성화 - 펩신: 펩신은 원래 펩시노젠의 형태로 분비되어 염산에 의해 펩신으로 활성화된다. |
| 십이지장 | # 화학적 소화: 이자액의 트립신이 폴리펩타이드를 디펩타이드, 트리펩타이드로 분해한다. |
- 이자액에 포함된 소화액: 아밀레이스, 트립신, 라이페이스 |
| 소장 | # 화학적 소화: 펩티데이스가 디, 트리펩타이드를 아미노산으로 분해한다. |
|
| 소장 / 대장 | - 소장에서 최종 산물인 포도당, 엿당, 갈락토오스를 흡수한다. - 대장에서 주로 물을 흡수한다. - 연동운동을 통해 찌꺼기(대변)을 배출한다. |
3. 지방의 소화
| 장소 | 과정 | 비고 |
| 십이지장 | # 기계적 소화: 쓸개즙이 지방을 유화작용(잘개 부서주는 작용)을 통해 잘개 부수어 표면적을 넓여준다. # 화학적 소화: 라이페이스가 지방을 지방산과 모노글리세리드로 분해한다. |
- 이자액에 포함된 소화액: 아밀레이스, 트립신, 라이페이스 - 쓸개즙은 소화효소가 아니다. |
| 소장 / 대장 | - 소장에서 최종 산물인 포도당, 엿당, 갈락토오스를 흡수한다. - 대장에서 주로 물을 흡수한다. - 연동운동을 통해 찌꺼기(대변)을 배출한다. |
소화 중에는 많은 소화효소가 참여하였다. 이들이 생성되는 위치, 저장되는 위치, 작용하는 위치를 알아보자.
- 이자액: 아밀레이스, 트립신, 라이페이스를 포함한다. 이자에서 만들고 십이지장에서 분비된다. 이자에서는 이 외, 탄산수소나트륨$\rm{NaHCO_3}$을 만들어 산성음식을 중화하기도 한다.
- 쓸개즙: 간에서 만들어 쓸개에 저장하다가 십이지장에서 분비된다. 소화효소가 아니다.
영양소의 흡수와 이동
소화의 최종산물은 소장의 융털에서 흠수된다.
소장: 수많은 주름과 융털로 표면적이 커서 영양소를 효과적으로 흡수한다.
융털의 모세혈관은 수용성 영양소인 단당류, 아미노산, 무기염류, 수용성 바이타민 B, C를 흡수, 운반한다.
융털의 모세혈관→간문맥(간으로 들어가는 혈관)→간→간정맥→하대정맥→심장→온몸
한편, 융털의 암죽관은 지용성 영양소인 지방산, 글리세롤, 지용성 바이타민 A, D, E, K를 흡수한다.
융털의 암죽관→림프관→가슴 림프관→빗장밑 정맥→상대 정맥→심장→온몸
수용성 영양소가 간을 거쳐가는 까닭은 간이 포도당을 글리코젠의 형태로 저장했다가 필요할 때 포도당으로 분해해 이동시키는 역할을 하기 때문이다. 참고로 간은 글리코젠의 형태로 포도당을 저장하고, 쓸개즙을 생성하며, 유독성 노폐물은 암모니아를 무독성인 요소로 바꾸는 등 몸에서 굉장히 많은 화학 반응을 관장한다.
이번 글에서는 인체의 소화방식에 대해 알아보았다. 이상의 과정은 인체라는 거대하고 복잡한 기계에 에너지를 공급해주는 중요한 과정이라 할 수 있겠다.
'과학 > 생물' 카테고리의 다른 글
| 인체의 순환계 (0) | 2021.07.20 |
|---|---|
| 생물의 에너지 획득 (0) | 2021.07.16 |
| 혈액 - ABO 혈액 (0) | 2021.01.07 |
| 생식 - 여성의 생식주기 (0) | 2020.12.22 |
| 혈액 - Rh 혈액형 (0) | 2020.12.17 |