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갈락토스의 화학 구조 밝혀내다: 왜 갈락토스는 포도당과 밀접한 관련이 있을까?
갈락토오스는 때때로 Gal이라고도 불리며, 포도당과 비슷한 단맛을 지닌 단당류로, 자당의 약 65% 정도의 단맛을 냅니다. 알도스이며 포도당의 C-4 에피머입니다. 갈락토스 분자가 포도당 분자와 결합하면 락토스가 형성됩니다. 갈락탄이라 불리는 갈락토스의 중합체 형태는 헤미셀룰로스에서 발견되며, 이는 갈락탄이라 불리는 자연적으로 발생하는 중합체 탄수화물의 한 종류입니다. D-갈락토오스는 신경 조직의 당단백질(올리고당-단백질 화합물)의 구성 요소이기 때문에 "뇌당"으로도 알려져 있습니다.
"생화학의 세계에서 갈락토스와 포도당은 서로 의지하며 생명의 많은 초석을 형성하는 친밀한 파트너와 같습니다."
갈락토스의 구조
갈락토스는 개방 사슬과 고리 형태로 존재할 수 있습니다. 개방형 사슬 형태는 사슬 끝에 카르보닐기를 갖습니다. 고리형에는 4개의 이성질체가 있는데, 그 중 2개는 피라노스(6원자고리)이고 다른 2개는 푸라노스(5원자고리)입니다. 고리형에서는 열린 사슬형에서 고리형으로 전환될 때 열린 사슬 카르보닐 위치에 새로운 입체중심이 생성되므로 α형과 β형의 두 가지 이성질체가 생성됩니다.
적외선 분광법에 따르면 갈락토스는 약 2500cm−1에서 3700cm−1까지 넓고 강한 스트레칭을 보입니다. 동시에, 갈락토스의 특성은 4.7ppm, 4.15ppm 및 기타 여러 화학적 이동의 양성자 핵자기 공명(NMR) 스펙트럼에서도 관찰할 수 있습니다.
락토오스와 갈락토오스의 관계
락토오스는 갈락토오스와 포도당의 탈수 반응에 의해 형성되는 이당류입니다. 락토오스의 가수분해는 대장균의 락토오스 오페론으로부터 유래된 효소인 락타아제와 β-갈락토시다아제에 의해 촉진됩니다. 자연에서 락토오스는 주로 우유와 유제품에 함유되어 있습니다. 그러므로 유제품으로 만든 많은 음식에는 락토오스가 포함되어 있습니다.
"갈락토오스 대사는 락토오스 생성을 지원할 뿐만 아니라 다양한 생리적 역할을 하기 때문에 중요합니다."
수유 과정 동안 인간은 유선이 락토오스를 합성하고 분비할 수 있도록 갈락토오스와 포도당을 1:1 비율로 섭취해야 합니다. 연구에 따르면 여성이 갈락토오스가 풍부한 음식을 섭취할 경우 생성되는 락토오스의 상당 부분이 혈장 내의 포도당과 갈락토오스에서 유래하는 것으로 나타났습니다.
갈락토스 대사
인체는 갈락토스를 직접 에너지로 전환할 수 없다. 먼저 일련의 대사 경로, 특히 유명한 를루아르 경로를 거쳐야 한다. 이 경로에는 갈락토키나제(GALK), 갈락토스-1-인산 유리딜트랜스퍼라제(GALT), 유리딘-갈락토스-4'-에피머라제(GALE)를 포함한 여러 주요 효소가 포함됩니다. 이들 효소는 함께 작동하여 β-D-갈락토스를 UDP-포도당으로 전환합니다. 이 과정의 각 단계는 필수적입니다. 효소 중 하나라도 없으면 갈락토스 불내증으로 이어져 환자에게 큰 고통을 줍니다.
갈락토스의 공급원
갈락토스는 유제품, 아보카도, 사탕무, 그리고 많은 검과 점액질에서 발견됩니다. 또한 다양한 조직의 당지질과 당단백질의 일부로 생체 내에서 합성될 수도 있습니다. 합성 과정에는 해초에서 추출한 3세대 에탄올 생산과 같은 특정한 생물전환 과정이 포함될 수도 있습니다.
임상적 의의D-갈락토스에 장기간 노출된 동물 실험 결과 노화 과정이 가속화될 수 있다는 사실이 밝혀졌습니다. 또한 연구에 따르면 고용량의 D-갈락토스는 생물체의 생식력에 영향을 미칠 수 있는 것으로 나타났습니다. 일부 예비 연구에서는 갈락토스와 난소암 사이에 연관성이 있을 수 있다고 제안하기도 했지만, 결과를 광범위하게 검토한 결과 명확한 연관성은 나타나지 않았습니다. 최근 연구는 국소성 세뇨관 경화증과 같은 신장 질환에서 갈락토스의 잠재적인 긍정적 효과에 초점을 맞추고 있습니다.
역사적 배경1855년 초, E. O. 에르드만은 락토오스의 가수분해가 포도당 이외의 물질들을 생성한다는 것을 알아챘습니다. 갈락토스는 1856년에 루이 파스퇴르가 처음 분리하여 연구하면서 "락토오스"라는 이름을 붙였습니다. 이후 1860년에 포르텔로는 이를 "갈락토스"로 이름을 바꾸었습니다. 1894년에 에밀 피셔와 로버트 모렐이 갈락토스의 구조를 결정했습니다.
갈락토스는 생화학 및 임상 의학에서 그 중요성을 입증하고 있으며, 향후 연구를 통해 이 당에 대해 더 많은 정보가 밝혀질 수도 있습니다. 흔한 물질인 설탕이 인간의 건강과 질병에 얼마나 큰 영향을 미칠 수 있는지 생각해 본 적 있나요?
