03. 포도당의 다양한 형태들 – 녹말, 섬유질, 과당

 

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강력한 녹말

식물이 포도당으로 만들 수 있는 물질 중에 녹말이 있다. 살아있는 식물은 매 순간 에너지를 공급받아야 한다. 그러나 날이 흐리거나 어두워서 햇볕이 잘 들지 않으면 광합성이 일어나지 않아 생존하는 데 필요한 포도당을 만들지 못한다. 식물은 이 문제를 해결하기 위해 낮 동안 여분의 포도당을 만들고 나중에 사용하기 위해서 저장한다.

문제는 포도당을 저장하는 것이 어렵다는 것이다. 포도당은 아이들이 쉬는 시간에 운동장으로 달려가는 것처럼 주변의 모든 것에 녹아 들려는 경향이 있다. 아이들은 대개 통제 불가능하고 예측할 수 없는 무작위적인 방향으로 질주하고 돌진하지만, 교사에 의해서 다시 모이고 수업이 시작되면 (거의 대부분) 조용히 책상에 앉는다. 이와 비슷하게 식물도 포도당을 다시 모을 수 있는 방법을 알고 있다. 효소라는 작은 도우미(보조 선생님이라고 생각하자)를 부르는 방법인데 효소는 포도당 분자를 양 손으로 잡아서 연결시킨다. 왼손을 오른손과, 왼손을 오른손과 연결시키는 것이다. 이 과정을 수백 번 수천 번 반복하면 포도당은 더 이상 무작위한 방향으로 질주하거나 돌진하지 않으며 긴 사슬 형태를 이룬다. 이러한 형태의 포도당을 녹말이라고 부른다. 녹말은 식물 전체에 소량 저장되기도 하지만 대부분은 뿌리에 저장된다.

비트, 감자, 당근, 셀러리악, 파스닙, 순무, 이카마, 얌은 모두 뿌리이며 녹말을 함유한다. 씨앗류도 식물로 자라는 데 필요한 에너지를 제공하는 녹말을 갖고 있다. 쌀, 오트밀, 옥수수, 밀, 보리, 콩, 완두콩, 렌틸콩, 대두, 병아리콩은 모두 씨앗이며, 녹말을 함유한다.

녹말은 정말로 강하지만 그렇다고 뻣뻣한 것은 아니다. 도구만 제대로 갖추면 녹말을 분리할 수 있다. 식물은 포도당이 필요할 때마다, 뿌리로 향하는 효소인 알파-아밀레이스를 사용하여 녹말사슬에서 포도당 분자를 일부 분리시킨다. 딸칵. 포도당은 방출되어 에너지로 쓰이거나 식물을 구성하는 성분으로 쓰일 준비를 마친다.


맹렬한 섬유질

식물이 ‘다른 작업’을 수행할 때는 수많은 종류의 효소를 이용한다. 바로 섬유질을 만드는 작업이다. 녹말을 만들기 위해서 사용되는 효소는 양손으로 포도당 분자를 연결했지만, 섬유질을 만들때 사용하는 효소는 포도당 분자의 손과 발을 연결한다. 이것을 ‘글리코시드 결합’이라고 부르기도 한다. 섬유질은 집을 지을 때 벽돌 사이에 넣는 회반죽 만큼 중요하다. 식물이 쓰러지지 않고 키가 클 수 있도록 돕기 때문이다. 주로 줄기, 가지, 꽃, 잎에서 발견되지만, 뿌리와 열매에도 존재한다.

인류는 섬유질을 실용적으로 이용할 방법을 찾았다. 이집트 파피루스를 시작으로 종이를 만들기 위해 섬유질을 수확하고 가공해온 것이다. 오늘날 섬유질은 나무줄기에서 추출되고 중합되어 엄청난 양의 종이로 만들어진다. 당신이 지금 종이책으로 이 글을 읽고 있다면, 포도당으로 만들어진, 포도당에 관한 책을 읽고 있는 것이다.


요염한 과일

당신이 포도당을 핥을 수 있다면, 아주 달콤한 맛을 느낄 것이다. 식물은 일부 포도당을 포도당보다 2 ~3배 더 달콤한 과당이라고 하는 분자로 바꾸기도 한다. 과당은 사과, 체리, 키위 등 가지에 달린 과일에 농축된다. 과당의 역할은 동물이 과일을 거부할 수 없도록 만드는 것이다. 식물은 왜 자신의 과일을 거부할 수 없도록 만들려고 했을까? 과일에 씨앗을 숨겼기 때문이다. 이것이 씨앗 전파의 핵심이다. 동물이 입으로 과일을 먹고, 씨앗이 반대편으로 눈치 채지 못하게 배출되기를 바라기 때문이다. 이 방법으로 씨앗이 널리 퍼져 생존이 보장된다.

식물에 있는 대부분의 과당은 이러한 방법으로 이용되지만 어떤 경우에는 다른 효소의 도움으로 한동안 포도당과 결합되어 있다. 이 현상의 결과물은 자당이라는 분자이다. 자당은 식물이 에너지를 더 압축할 수 있도록 돕는다. 자당은 나란히 있는 포도당이나 과당보다 분자 크기가 약간 더 작아서 좁은 공간에 더 많은 에너지를 저장할 수 있다. 식물에게 자당은 영리한 임시 저장 방법이지만, 우리에게 자당은 엄청난 의미가 있다. 우리는 이것을 다른 이름으로 매일 사용한다. 바로 설탕이다.

포도당이 취할 수 있는 다양한 형태인 녹말, 섬유질, 과당, 그리고 자당은 식물의 광합성 덕분에 존재한다. 제리의 엄청난 업적이 우리의 행성에 생명의 길을 닦은 것이다.