인간은 식물을 분해하지 못하는 이유가 무엇인가요?

Question

안녕하세요. 인간에게는 초식동물과 같이 식물의 세포벽을 분해할 수 있는 효소인 셀룰라아제가 없다고 하던데요, 인간은 식물을 분해하지 못하는 이유가 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요.

인간이 소화하지 못하는 것은 식물 전체가 아니라, 식물 세포벽의 주성분인 셀룰로오스인데요, 식물의 저장 다당류인 전분이나 당류는 인간이 매우 잘 분해 및 흡수합니다. 이때 셀룰로오스와 전분은 모두 포도당으로 이루어진 고분자라는 점에서는 같지만, 결정적인 차이는 포도당 사이를 연결하는 결합 방식에 있는데요 전분은 α-1,4(및 α-1,6) 글리코시드 결합으로 연결되어 있고, 인간의 소화 효소인 아밀레이스와 말타아제가 이 결합을 효율적으로 절단할 수 있습니다. 반면 셀룰로오스는 포도당이 β-1,4 글리코시드 결합으로 연결되어 있는데, 이 결합은 입체구조가 완전히 달라 인간의 소화 효소 활성부위에 맞지 않습니다. 따라서 인간은 셀룰라아제를 만들지 않는 한 이 결합을 끊을 수 없습니다.

또한 실제로 셀룰로오스를 분해하는 동물들도 그 효소를 스스로 만드는 경우는 드뭅니다. 소, 양 같은 반추동물은 셀룰라아제를 생산하는 것이 아니라, 반추위에 공생하는 미생물이 셀룰로오스를 분해하고, 동물은 그 미생물이 만들어낸 휘발성 지방산을 에너지원으로 이용하는 것이며 말이나 토끼도 맹장 발효를 통해 유사한 전략을 사용합니다. 즉, 셀룰로오스 소화는 대부분 미생물의 능력이지, 동물 자체의 효소 능력이 아닙니다. 감사합니다.

Answer 2

인간은 식물의 주요 성분인 셀룰로스를 분해하는 효소인 셀룰라아제를 직접 생성하지 못하며 이를 분해할 수 있는 미생물이 상주하는 특수화된 소화 기관도 갖추고 있지 않기 때문에 식물의 세포벽을 완전히 소화하지 못합니다. 초식동물은 반추 위나 거대한 맹장을 통해 미생물 발효 과정을 거쳐 섬유질을 에너지로 전환하지만 인간의 소화 체계는 고농축 에너지원을 흡수하는 데 최적화되어 있어 질긴 식물성 다당류를 분해하는 능력이 결여되어 있습니다. 소화되지 않은 식물 섬유질은 영양소로 흡수되는 대신 장 운동을 돕는 식이섬유의 역할을 수행하며 그대로 배출됩니다.