대사, 물질대사 및 에너지대사

1. 개요

 생물은 외부로부터 영양소를 섭취하고, 이를 이용하여 자기 몸을 구성하는 성분을 합성하거나 분해하여 생명 활동을 유지하기 위한 에너지원으로 사용한다. 어떤 경우 든 섭취한 영양소는 체내에서 다양한 화학반응을 일으키는데, 생체 내에서 일어나는 이러한 화학반응을 대사라고 한다. 즉, 대사는 소화와 세포 간에 물질 수송 등을 포함한 생물체 내에서 일어나는 모든 화학반응을 의미한다, 이를 물질적 관점에서는 '물질대사', 에너지적 변화 관점에서는 '에너지대사'라고 한다.

 

2. 물질대사

 모든 생물은 주위 환경으로부터 자신에게 필요한 물질을 흡수한 후,, 그 물질들을 이용해 자신에게 필요한 물질을 합성하기도 하고, 또는 물질을 분해하면서 생명활동에 필요한 에너지를 얻는다. 그 과정에서 생긴 부산물이나 노폐물을 배출하며 즉, 생명체가 살아가는데 필수 불가결한 물질의 화학적 변화를 물질대사라고 한다. 물질대사 과정에는 이화작용과 동화작용 두 가지 종류가 있다. 이화작용은 세포 호흡을 통하여 유기 분자를 분해하고 에너지를 얻으며, 동화작용은 에너지를 이용하여 단백질이나 핵산과 같은 세포의 구성 성분을 합성하는 반응이다. 즉, 이화작용은 물질대사의 분해 과정이며, 동화작용은 물질대사의 합성 과정이다.

이화작용

 이화작용 용어는 '아래쪽으로'와 '던지다'라는 의미의 그리스어에서 유래하였다. 복잡한 유기물을 보다 단순한 화합물로 분해하는 과정으로, 분자를 더 작은 단위로 분해하여 에너지를 방출하거나 다른 동화 반응에 에너지를 사용하는 일련의 대사 경로로 분해대사라고도 한다. 소화나 흡수도 이화작용으로, 탄수화물을 글루코스로 분해·단백질이 아미노산으로 분해·지방이 글리세롤과 지방산으로 분해되는 과정같이 작은 단위로 분해한다.

 

 세포는 새로운 분자를 합성하거나 단위체를 더 단순하게 분해하면서 에너지를 방출한다. 이 과정에서 생성된 분자가 효소와 반응하여 이산화탄소와 물, 연소 에너지로 변한다. 이런 분해 과정은 화학적인 자유 에너지를 방출하는 산화 반응이며, 방출된 에너지의 일부는 열로 소실되지만 이러한 과정을 거쳐 얻은 에너지는 ATP라는 물질에 축척된다. ATP는 몸속의 에너지를 교환할 수 있는 화폐 같은 기능을 하는데, ATP라는 분자를 분해하여 만들어진 에너지가 생물의 모든 활동에 사용된다. 이화작용은 파괴적인 물질대사이기에, 세포의 유지 및 생장에 필요한 화학 에너지를 제공한다. 이에는 아미노산을 사용하기 위한 근육 단백질의 분해, 지방 조직에서 지방의 지방산으로의 분해 등이 있다.

 

동화작용

 동화작용 용어는 '위쪽으로'와 '던지다'라는 의미의 그리스어에서 유래하였다. 이화작용의 반대로 작은 분자로부터 더 큰 분자를 합성해 가는 과정이다. 더 작은 단위의 분자를 더 큰 단위의 분자로 합성하는 일련의 대사 경로로 합성대사라고도 한다. 이러한 반응에는 에너지가 있어야 하며, 이는 에너지 흡수반응으로, 아미노산으로부터 단백질을 합성화되거나, 글리세롤과 지방산으로부터 지방이 합성되는 반응이 동화작용이다. 핵산, 단백질, 다당류와 같은 거대 분자를 만드는 데 사용되는 동화경로는 축합반응을 사용하여 단량체들을 서로 연결하는데, 거대 분자는 효소와 보조 인자를 사용하여 더 작은 분자들로부터 생성된다. 이때 ATP를 사용하여 동화작용의 에너지 흡수 과정을 유도한다.

 

 더불어 동화작용은 조직과 기관의 형성에 관여한다. 이러한 과정은 세포의 생장과 분화를 일으키고 복잡한 분자의 합성을 포함하는 과정으로 신체의 크기를 증가시키는데, 예로는 뼈의 생장과 무기질과, 근육량의 증가가 있다. 동화작용을 위해서는 빛 또는 화학 에너지가 필요하다. 이를 이용해 녹색식물이 이산화탄소와 태양에너지를 이용해 고분자 화합물인 녹말을 만드는 광합성 및 몸속에서 많은 아미노산을 재료로 하여 케라틴이라는 단백질의 합성에도 관여한다.

 

3. 에너지대사

에너지 대사에는 기초대사, 활동대사, 소화대사 세가지 종류가 있다.

기초대사

호흡, 혈액의 순환, 체온조절, 연동운동, 근육의 긴장 등 특별히 아무것도 하지 않아도 생체의 기초 기능을 유지하기 위해 에너지를 소비하는 대사이다. 생물의 종류와 성별·연령 등에 따라 각각 다르게 나타나는데, 성인의 경우 동양인은 하루 1,200∼1,400kcal, 백인은 1,500∼2,000kcal 정도이다.

활동대사

 몸을 움직일 때 에너지를 소모하는 것을 의미하며, 운동대사와 같은 말이다. 활동대사량은 운동량에 따라 결정되는 값으로 사람에 따라 천차만별이다

소화대사

 소화하면서 에너지를 소모하는 작용이다. 음식을 섭취할 때 에너지가 소비되는 대사로, 음식물을 씹고 장에서 소화하거나 흡수하는 등 식사와 관련된 기능에 따라 에너지가 소모된다.