생체고분자, 지질(lipid)
지질(lipid)은 탄소와 수소가 주를 이룬다. 그리고 약간의 산소 원자가 포함된다.
물에 녹지 않는 구조를 가지며 중합체를 형성하지 않는다. 주로 에너지 저장 물질이자 구성물질이다. 지방은 글리코젠, 녹말보다 더 많이 환원된(수소를 얻은) 형태이므로 질량 당 에너지 값이 2배 이상 크다(탄수화물 : 4kcal/g, 지방 : 9kcal/g). 더 조밀하게 저장할 수 있고, 내장 기관을 보호해주며, 단열재의 역할도 할 수 있다.
인체 내 유기 화합물의 약 40%를 차지하며, 중성지방, 인지질, 스테로이드로 나눌 수 있다.
⑴ 특성
① 대부분이 탄소와 수소로 구성되어 있어 에너지 함량이 높음
② 소수성(hydrophobic) : 물에는 녹지 않고, 아세톤, 알코올, 벤젠 등에는 용해됨
③ 단열효과(예 : 피하지방층), 절연효과, 방수효과
⑵ 지방(fat) : 3개의 탄화수소가 풍부한 지방산 꼬리가 에스테르 결합으로 연결된 글리세롤(triglyceride)
① 에너지 함량 : 9 kcal/g
② 소화효소인 라이페이스는 에스테르 결합을 끊음 (ref)
③ 지방산은 아세틸 coA를 재료로 생합성되기 때문에 짝수 개의 탄소로 구성
④ 포화 지방산 (saturated fatty acid) : 수소가 포화된 지방산으로 모두 단일 결합. 상온에서 고체, 동물성
⑤ 불포화 지방산 (unsaturated fatty acid) : 이중 결합(cis 결합)이 1개 이상. 상온에서 액체, 식물성 + 생선
⑥ 버터와 마가린
○ 버터(butter) : 우유에서 얻은 포화 지방
○ 마가린(margarine) : 식물에서 얻은 불포화 지방에 수소를 첨가하여 포화 지방으로 만든 것
⑦ 트랜스 지방 (trans fat) : 수소 첨가 반응 중에 수소가 들어갔다 나가면서 trans 이중결합이 생긴 것
○ 트랜스 지방은 쌓임성이 있어 끓는점이 높음
○ 트랜스 지방은 쌓임성이 있어 체내에 축적되므로 health risk 존재
⑶ 스테로이드 : 3개의 육각 고리와 1개의 오각 고리로 구성된 판형 구조의 소수성 물질
① monomer가 없이 (콜레스테롤로부터) 유도된 지질
② 합성 스테로이드(anabolic steriod)의 문제점
○ 기분의 두드러진 변화(violent mood swings)
○ 우울, 간 손상, 고콜레스테롤, 고혈압
③ 콜레스테롤 : 일부 동물 세포막에서 발견
○ -OH기가 있는 스테로이드를 지칭
○ 기능 1. 동물 세포막의 유동성 조절
○ 기능 2. 여러 물질의 전구체 : 담즙염, 스테로이드 호르몬(성호르몬, 부신피질호르몬 등), 비타민 D
○ 기능 3. 신경 보호막 구성
○ 체내에 산화하여 에너지를 내지 않음
○ 75 %의 콜레스테롤은 합성을 통해 얻어짐. 25 %의 콜레스테롤은 섭취를 통해 얻어짐
○ 콜레스테롤은 계란 노른자, 간, 오징어 등 동물성 식품에 많고 하루에 300 mg 이하를 섭취하는 게 좋음
○ 동맥경화나 심장병을 유발할 수 있음
④ 스테롤 : 일부 식물 세포막에서 발견
⑤ 성호르몬(estradiol, androgen)
⑷ 인지질 = 1 × 인산 머리군 + 1 × 글리세롤 등뼈 + 2 × 지방산 + 에스테르 결합, 인지질 이중층 구성, 양친매성
① 수용액 내 인지질 형태
○ 미셀(micelle) : 구형 형태. 단일층. 1개의 지방산, 소수성 물질을 혈관을 통해 운반시 미셀로 포장해서 운반
○ 리포솜(liposome) : 링 형태. 이중층. 2개의 지방산, 약물 전달(drug delivery)에 응용
② 인지질 다양성 및 막 비대칭성 : 인산기에 붙는 분자의 종류
○ 레시틴(lecithin) : 가장 대표적인 인지질. 글리세린 인산을 포함하며 피부에 윤기를 더해줌. 체내 오래 잔류
③ 인지질 이중층 : 세포의 소수성 경계 형성, 반투과성 막
④ 고세균은 극한 환경 적응을 위해 인지질 내 지방산 결합이 에스테르(-RCOO-)가 아닌 에테르(-ROR-) 결합
⑸ 왁스(wax)
① 지방산과 탄화수소의 길이가 긴 알콜 사이의 에스테르 결합
② CH2의 수가 40 ~ 60개
③ 수분의 출입 방지
④ 식물뿌리의 내피세포벽에 왁스로 침전된 카스파리안선(Casparian strip)은 물의 수송을 통제
⑹ 지용성 비타민 : A, D, E, K
⑺ 카로틴 류
① 광에너지를 포착하는 보조색소
② 주요 반응 : β-카로틴 + O2 → 2개의 비타민 A