셀룰로오스가 인간의 소화 효소에 의해서는 분해되지 않고 소나 말 같은 초식동물의 장내 미생물에 의해서만 포도당으로 가수분해되는 화학 결합적 차이가 무엇인가요?

Question

나무의 주성분인 셀룰로오스가 인간의 소화 효소에 의해서는 분해되지 않고 소나 말 같은 초식동물의 장내 미생물에 의해서만 포도당으로 가수분해되는 화학 결합적 차이가 무엇인가요?

Answer 1

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.

녹말과 셀룰로오스는 모두 포도당으로 이루어진 고분자 화합물이지만, 포도당이 연결된 화학 결합의 입체적 방향성 때문에 사람은 나무를 소화할 수 없어요.

사람이 주식으로 삼는 녹말은 alpha-포도당들이 같은 방향으로 연결된 alpha-1,4-글리코시드 결합 구조입니다. 사슬이 완만한 나선형으로 구부러져 소화 효소가 접근하기 쉽습니다.

반면 나무의 성분인 셀룰로오스는 beta-포도당들이 하나는 정방향, 하나는 역방향으로 번갈아 뒤집혀 연결된 beta-1,4-글리코시드 결합을 가지기 때문에 곧게 뻗은 직선형 사슬이 형성되며, 사슬 간에 강력한 수소 결합이 촘촘히 얽혀 효소가 침투할 수 없는 견고한 섬유 구조를 이룹니다.

사람의 소화 효소인 아밀레이스는 아래를 향해 꺾인 alpha-결합만 인지해 끊어낼 수 있으며, beta-결합은 분해하지 못합니다.

반면 소나 말 같은 초식동물은 장내에 공생하는 미생물들을 활용하는데, 이 미생물들이 분비하는 셀룰라아제 효소가 셀룰로오스의 특유한 beta-결합을 공격해 포도당으로 가수분해하기 때문에, 초식동물은 나무와 풀을 에너지원으로 전환해 흡수할 수 있습니다.

제 답변이 도움이 되었으면 좋겠습니다. 끝까지 읽어주셔서 감사합니다.