소화된 탄수화물의 체내 흡수와 운반 과정

탄수화물의 분류, 소화 과정에 대한 이해에 이어 오늘의 포스트는 소화된 단당류의 흡수와 운반에 대한 내용을 정리해 보려고 한다. 섭취한 음식이 구강, 위, 장 등을 거쳐 포도당, 과당, 갈락토오스의 단당류로 소화된 뒤에는 세포 안으로 이동하게 되며 세부 내용을 하나씩 알아보겠다.

영양소의 흡수란?

영양소의 흡수는 소화 과정을 거친 음식물 속의 영양소들이 소장과 소장벽을 통해 혈액으로 흡수되어 세포와 조직으로 이동하는 과정이다. 자세한 내용을 오늘의 글에서 알아보겠지만 개요에 대해 먼저 짚고 넘어가면 아래와 같다.

• 소화 후의 영양소: 음식물은 소화 과정을 거치면서 단백질, 지방, 탄수화물 등 다양한 영양소로 분해된다.
• 흡수 위치: 대부분의 영양소 흡수는 소장에서 이루어진다. 소장은 소장벽이라 불리는 내벽의 표면적인 부분을 가지고 있으며, 이곳에서 영양소들이 흡수된다.
• 흡수 과정: 소장벽은 미세한 소독모세포로 덮여 있어 흡수를 도와주는데, 이들은 소화된 영양소를 흡수하는 역할을 한다. 각각의 영양소는 특정한 수송체나 채널을 통해 소장벽을 통과하여 혈액으로 이동한다.
• 혈액으로의 이동: 혈액은 흡수된 영양소를 각 세포와 조직으로 운반한다. 이 중요한 단계에서 혈액 내의 수많은 수송체가 사용되며, 예를 들어 포도당은 혈중에 존재하는 인슐린과 같은 호르몬의 조절을 받아 세포로 이동한다.
• 세포 및 조직으로의 분배: 혈액을 통해 운반된 영양소들은 각 세포와 조직으로 공급되어 에너지 생산, 세포 구조 및 기능의 유지, 그리고 다양한 생리적 프로세스에 활용된다.

이처럼, 영양소의 흡수는 소화와 함께 일어나며, 이 과정을 통해 우리 몸은 다양한 영양소를 효과적으로 활용하여 에너지를 생성하고 세포 및 조직의 기능을 유지하게 된다. (*영양소의 소화에 대해서는 직전 포스트에서 다루었는데, 이번 글 최하단에 첨부 링크를 연결해 두어 혹시라도 참고하고 싶은 분들께 도움이 될 수 있게 하겠다)

 

탄수화물의 소화

 

또한 영양소의 흡수 활동은 소장에서 주로 이루어지는데, 소장의 구조를 간략히 이해해 보자면 아래와 같다.

 

소장의 구조

• 전체적인 구조: 소장은 길이가 약 6~7m에 이르는 긴 튜브로서 십이지장, 공장, 회장의 세 부분으로 구성된다.
  • 십이지장 (Duodenum): 소장의 첫 번째 부분으로, 위에서 유입되는 음식물이 처음으로 소장에 도착하는 부위이다. 췌장 분비물과 담즙이 여기에서 혼합되어 소화 과정이 시작된다.
  • 공장 (Jejunum): 십이지장 이후에 이어지는 부분으로, 대부분의 영양소 흡수가 이루어진다. 공장 벽면에는 수많은 흡수 모세포가 위치하여 영양소의 효율적인 흡수를 돕는다.
  • 회장 (Ileum): 공장 이후에 나오는 부분으로, 남은 영양소들의 흡수가 주로 일어나는 곳이다. 또한, 회장은 대장과의 경계 지점이다.

• 구조와 특징
  • 소장벽은 미세한 주름과 이물질처럼 생긴 소장모세포로 덮여 있으며, 이는 흡수 면적을 증가시켜 영양소의 효율적인 흡수를 돕는다.
  • 소장벽에는 많은 혈관이 통과하여 흡수된 영양소를 혈액으로 전달한다.
  • 각 부위에서 다양한 소화 효소가 활동하며, 소장 내부는 특수한 근육층이 있어 음식물의 운반을 돕는다. 소장은 복강 내에 위치하며, 복막에 의해 감싸여 있다.

즉, 소장은 소화과정의 핵심이며, 영양소의 흡수가 활발하게 일어나는 장기 중 하나이다. 이는 식물과 동물의 세포 및 조직에 필요한 영양소를 제공하고, 에너지 생산 및 기능 유지에 중요한 역할을 한다.

 

이제 본격적으로 영양소의 흡수 과정에 대해 정리해 보자.

 

영양소의 흡수 부위

앞서 소장의 구조에서 간략히 언급했듯, 포도당, 과당, 갈락토오스는 주로 공장의 상부에서 흡수된다. 또한 이전 포스트에서 설명했듯이 구강이나 식도에서는 영양소 흡수는 없고, 위에서는 수분과 소량의 알코올이 일부 흡수되며 대부분의 영양소는 소장(그중에서도 공장)에서 주로 흡수되는 것이다. 영양소의 종류에 따라 흡수 부위와 흡수 기전에 차이가 있는데 단당류를 포함하여 수용성 비타민, 아미노산이 주로 공장에서 흡수가 된다.

• 십이지장과 일부 공장 상부 : 나트륨, 칼륨, 염소를 제외한 대부분의 무기질
• 공장 : 단당류, 수용성 비타민, 아미노산을 주로 흡수
• 공장 하부와 회장 상부 : 지방, 지용성 비타민, 콜레스테롤
• 회장 하부 : 비타민 B12, 담즙산

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흡수 기전

단당류의 흡수는 단순확산, 촉진확산, 능동수송이라는 작용에 의해 세포막에서 이루어진다. 단순확산은 물질의 농도 차이에 의존하고, 촉진확산은 수송체를 활용하여 물질의 이동을 도와주며, 능동수송은 에너지를 소비하여 물질을 반대 방향으로 이동시키는 것인데, 단당류의 흡수 기전을 이해하려면 각 용어의 개념에 대한 정리가 필요할 듯하다.

• 단순확산 (Simple Diffusion)
  • 개념: 단순확산은 물질의 농도 차이에 의해 발생하는 현상으로, 고농도에서 낮은 농도로 분자가 무질서하게 이동하는 과정이다.
  • 특징: 농도 차이가 존재하는 영역에서 농도가 낮은 쪽으로 물질이 자연적으로 확산하게 되며, 특별한 채널이나 수송체가 필요하지 않다.
  • 수용성 비타민, 대부분의 무기질, 글리세롤, 지용성 비타민의 흡수가 이에 해당
• 촉진확산 (Facilitated Diffusion)
  • 개념: 촉진확산은 농도 차이에 따른 확산이지만, 이 과정에서 특별한 수송체 또는 채널을 통해 물질이 확산하는 것이다.
  • 특징: 농도 차이에 의한 확산이지만, 특정 수송체를 통해 이루어지기 때문에 물질의 효율적인 이동이 가능하다.
  • 단당류 중 과당이나 자일로오스가 이에 해당
• 능동수송 (Active Transport)
  • 개념: 단순확산과 같이 물질의 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 흐르는 것이 자연스러운 이치지만, 능동수송은 이것에 반하여 저농도에서 고농도로 물질을 이동시킨다.
  • 특징: 능동수송을 일으키기 위해서는 에너지의 소비가 동반되며 특정 수송체를 통해 이동한다. 활성 트랜스포터가 물질을 반대 방향으로 효과적으로 이동시키는 역할을 한다.
  • 포도당, 갈락토오스, 아미노산, 칼슘, 철, 비타민B12가 이에 해당

그렇다면 단순확산, 촉진확산, 능동수송을 통해 단당류는 어떻게 흡수되는 것일까? 소장관강에 단당류가 농축되어 있는 경우, 즉, 융모의 상피세포 내부보다 세포 외부인 소장관강에서 영양소 농도가 더 높을 때는 상당량이 농도 차이에 의한 단순확산에 의해 상피세포 내부로 들어온다. 하지만 일반적으로 포도당과 갈락토오스는 능동수송에 의해 의존한다고 알려져 있다. 또한 능동수송이 이루어지는 과정에서 포도당과 갈락토오스는 서로 경쟁하지만 갈락토오스가 포도당보다 더 빨리 흡수된다고 한다. 과당이나 자일로오스의 흡수는 촉진확산에 의해 이루어진다. 단당류라고 해도 구조적으로는 육탄광과 오탄당으로 구분되는데, 육탄당이 오탄당보다 빠르게 흡수된다고 한다. (*이 역시 초반 포스트에서 이미 다룬 바 있다)

이러한 흡수 기전으로 융모의 상피 세포막을 통과해 세포 안으로 들어온 단당류는 대부분 촉진확산을 통해 상피세포 내부 기저막을 통과한 후, 융모 내의 모세혈관으로 들어감으로써 흡수가 완료된다고 한다.

 

흡수된 단당류의 운반

위의 과정을 통해 흡수된 단당류는 상피세포 내부의 기저막을 촉진확산으로 통과한 후에 모세혈관으로 들어가게 된다. 이후에는 장간막에 퍼져 있는 정맥을 통해 간문맥을 지나 간으로 운반된다. 간으로 운반된 뒤에는 체내의 필요에 따라 합성대사 또는 분해대사를 진행한다. (*이에 대한 간략한 설명은 초반 포스트에도 있으므로 참고 가능)

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이어지는 내용은 탄수화물의 대사이다. 단당류가 간으로 운반된 뒤에는 합성대사 또는 분해대사에 작용하는데 이에 대한 세부적인 내용이라 할 수 있겠다.

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※이전 글 참고

2024.01.24 - [관심있는 주제 공부/영양학, 병리학] - 꼭꼭 씹는 식습관이 좋은 이유 - 탄수화물의 소화에 대하여.

꼭꼭 씹는 식습관이 좋은 이유 - 탄수화물의 소화에 대하여.