탄수화물

요약 녹말, 셀룰로스, 포도당 등과 같이 일반적으로 탄소·수소·산소의 세 원소로 이루어져 있는 화합물이다. 생물체의 구성성분이거나 에너지원으로 사용되는 등 생물체에 꼭 필요한 화합물이다.

당류(糖類)·당질(糖質)이라고도 부른다. C_n(H₂O)_m의 일반식을 가지는데, 이것이 마치 탄소와 물분자(H₂O)로 이루어져 있는 것처럼 보이기 때문에 탄소의 수화물이라는 뜻에서 탄수화물이라는 이름이 붙었다. 그러나 산소 원자수가 일반식보다 하나 적은 것(디옥시리보스 등)도 탄수화물에 포함시키며, 질소원자를 함유하는 것(아미노당 등), 황화합물을 함유하는 것(콘드로이틴황산 등)도 포함시킨다.

단당류, 소당류와 다당류

탄수화물은 그것을 구성하는 단위가 되는 당의 수에 따라 단당류·소당류·다당류로 구분한다. 예를 들어, 글루코스(포도당)는 단당류의 일종으로 녹말을 형성하는 기본 단위가 되기도 한다. 녹말은 그 단위가 되는 포도당이 무수히 많이 연결되어 만들어진 분자로 다당류에 속한다. 단당류는 한 개의 분자가 가지는 탄소의 수에 따라 다시 삼탄당(트리오스)부터 칠탄당(헵토스)까지 분류된다. 글루코스는 탄소수가 여섯 개이기 때문에 육탄당(헥소스)이라 부른다.

소당류는 몇 개의 단당류가 글리코시드 결합을 통해 연결된 것으로, 단당류가 2개 결합한 것을 이당류라고 하며, 슈크로스(자당)·말토오스(엿당) 등이 그 예이다. 같은 식으로 3개가 결합한 것을 삼당류, 4개가 결합한 것을 사당류라 부른다. 다당류는 수없이 많은 단당류가 글리코시드 결합으로 연결된 것이며, 분자량은 수천에서 100만을 넘는 것도 있다.

생물체에서의 탄수화물 이용

탄수화물은 동식물계에 널리 분포하는데, 생물체 내에서의 기능은 생물체의 구성성분인 것과 활동의 에너지원이 되는 것으로 크게 나눌 수 있다. 구조를 유지하는 데에 사용되는 탄수화물은 모두 다당류로, 식물의 세포벽을 만드는 셀룰로스, 곤충의 외피(外皮)를 만드는 키틴, 동물의 연골이나 힘줄[腱]의 성분인 황산콘드로이틴류 등이 그 예이다. 에너지원으로 사용되는 탄수화물은 지질·단백질과 함께 생물체에서 중요한 비중을 차지한다. 녹색식물은 광합성을 통해 단당류인 글루코스(포도당)를 합성하여, 이것을 다당류인 녹말로 합성하여 저장한다. 동물은 자신이 탄수화물을 합성하지 못하므로 이것을 식물에서 섭취하여 사용한다.