나무의사 수목생리학 요약 _ 8 지질대사

1. 지질의 종류와 기능

지질은 극성을 갖지 않은 물질로 주성분은 탄소와 수소이며, 극성을 유발하는 산소는 거의 없거나 전혀 없음.

목본식물내 지질의 종류

1) 세포의 구성성분

원형질막은 인지질로 이루어지며 수용성 물질이 원형질막을 자유로이 통과하는 것을 억제함.

페놀 화합물인 리그닌은 목본식물의 경우 세포벽의 주요한 구성성분임.

2) 저장물질

지질은 종자나 과일의 중요한 저장물질.

3) 보호층 조성

wax, cutin, suberin은 잎, 줄기, 종자의 표면을 보호하는 피복층을 만듬.

4) 저항성 증진

수지(resin)은 병원균이나 곤충의 침입을 막으며, 인지질은 수목의 내한성을 증진시킴.

5) 2차산물의 역할

고무, tannin, alkaloids등은 대사의 2차 산물로서 기능이 잘 알려져 있지 않으나, 생태학적 중요성이 밝혀지고 있음.

2. 지방산과 지방산 유도체

1) 지방산과 단순지질

단순지질은 세분자의 지방산이 글레세롤과 3중으로 에스테르화 하여 만들어 짐.

지방산은 카르복실기 하나를 가지며, 탄소수 12~18개 사이 산으로 목본식물에서 주로 발견됨.

가장 흔한 지방산 중 포화지방신인 palmitic산, 불포화지방산 olieic산과 linoleic산이 있음.

지방은 주로 포화지방산으로 상온에서 고체이며, 기름은 주로 불포화지방산으로 상온에서 액체임.

추운지방에서 자라는 식물은 불포화지방산 특히 linoleic산과 linolenic산의 함량이 많음.

2) 복합지질

복합지질은 단수지질에서 세 분자 지방 산 중 한 분자가 인산이나 당으로 대체된 것.

a. 인지질 : 한 분자가 인산으로 대체된 것.

원형질막의 주성분. 극성을 띈 부분과 극성을 띄지 않은 두 개의 지방산 그룹으로 나누어지므로 원형질막이 독특한 반투과성 기능을 가짐.

b. 당지질 : 인산 대신 당류로 대체된 지질.

엽록체에서 주로 발견되며, 미토콘드리아에도 존재함.

3) 납, 큐틴, 목전질

초본식물의 경우 전 기관의 표면에 방수층(cuticle layer)이 존재. 각피층은 증산작용 억제, 병원균 침입 억제, 식물의 마름 방지.

각피층은 표면에 wax층이 있고, 밑에 cutin이 세포벽의 pectin과 결합하여 두꺼운 층을 만듬. 각피층은 양엽에서 두껍게 발달, 음엽은 얇게 발달.

납(wax)는 친수성이 적고 이동성도 적어, 표피세포에서 합성되어 밖으로 분비. 증산작용 억제함.

cutin은 지방산의 중합체, 각피층에 주로 축적되지만, 세포 표면에도 축적 됨.

목전질(suberin)은 지방산,알코올, 페놀 화합물의 중합체. 코르크세포를 둘러싸서 수분의 증발을 억제, 이층에 축적되어 상처를 보호, 지하부 조직을 보호.

수베린화된 뿌리에 축적되어 수분을 효율적으로 흡수하지 않음.

어린뿌리 내피에 있는 카스페리안대는 suberin으로 되어 친수성이 적으며 무기영양소의 자유로운 이동을 억제함.

3. Isoprenoid 화합물 (terpenes)

isoprenoids, terpenoids 또는 terpenes은 서로 비슷한 말.

isoprene(C5H8) 단위가 2개 이상 모여서 이루어 진 것.

1) 정유

2~3개 isoprene단위가 모여 만들어짐, 독특한 냄새(향기)를 유발하는 휘발성 물질.

온대지방보다 더운 열대지방의 산림에서 더 많이 휘발 됨.

첫째, 타감작용. 둘째, 곤충 유인. 셋째, 포식자의 공격을 억제.

2) 카로테노이드(carotenoids)

8개 isoprene단위가 모여 이루어짐. 암흑속에서도 합성 될 수 있음. 노란색. 광합성의 보조색소 역할을 하며, 엽록소 광산화 방지.

b-carotene(carotene의 일종), lutein(xanthophyll의 일종)

3) 수지(resin)

2~6개 isoprene단위가 모여 만들어짐.

목재 부패를 방지하는 기능, 나무좀 공격에 대한 저항성.

소나무류에서 oleoresin 채취.(소나무류는 뽕나무버섯균과 같은 곰팡이 공격을 받으면 근원부근에서 수지를 분비하는 수지병(resinosis)을 나타냄)

4) 고무

500~6,000개 isoprene단위가 직선으로 연결. 가장 분자량이 큼.

쌍자엽식물 유액(latex)에 함유.

5) 스테롤

6개 isoprene단위로 만들어짐.

막의 안정성에 관여, 타감물질로 작용하기도 하고, 줄기의 생장을 촉진하는 효과가 있음.

4. phenol 화합물

벤젠고리를 가진 화합물, 지질보다는 약간의 수용성을 가짐.

phenol 화합물의 함량이 초본보다 훨씬 많음.

미생물에 의해 분해가 잘 안되어 최후까지 남아있는 화합물.

1) 리그닌

분자량이 크고, cellulose 다음으로 지구상에서 두번째로 흔한 유기화합물.

세포벽의 구성성분으로 cellulose의 미세섬유 사이를 충전시켜 압축강도를 높여 목부조직이 장력을 견딜 수 있도록 해줌.

동물에 의해 소화가 잘 안되므로 cellulose가 먹이로 사용되는 것을 방지.

2) 타닌

polyphenol의 중합체.

곰팡이나 박테리아의 침입을 막아줌. 떫은 맛으로 분해되지 않으며, 식물의 생장을 억제하여 타감물질 역할.

생가죽 무두질 할때 가죽 단백질과 결합하여 미생물이 분해할 수 없게 만듬.

3) flavonoids

페놀 화합물로서는 드물게 수용성을 나타냄. 세포내 액포에 존재 (cf. 카로테노이드는 색소체(미소기관)에 존재)

anthocyanins 그룹은 붉은색, 보라색, 청색을 나타냄.

안토시아닌은 아름다운 색으로 번식과 수분을 용이하게 하고, 잎의 광산화를 방지하고, 잎에서 질소회수를 촉진하며, 진딧물의 피해를 줄임.

5. 수목내 지질의 분포와 변화

세포벽을 구성하는 lignin과 같은 페놀 화합물은 에테르로 추출되지 않으므로 체내 지질 분포에서는 주로 지방산으로 된 지질만 언급.

지질은 세포막의 구성성분(40%차지)이므로 살아있는 세포에서는 항상 발견됨.

지질은 월동기간 내한성을 높이기 위해 높아짐. 수피 지질함량은 목부의 심재나 변재보다 높음.

열매와 종자의 지질함량은 영양조직보다 훨씬 더 높음.

탄수화물이나 단백질보다 에너지(ATP) 생산량이 높기에 효율적으로 에너지를 많이 저장할 수 있음.

지질은 살아있는 유세포의 세포질(cytosol)에 저장되는데, 종자는 oleosome에 저장됨.

oleosome은 다른 소기관과 달리 반막으로 이루어 짐.

6. 지방의 분해와 전환

지방은 수용성이 아니라 이동이 어려움. 설탕으로 전환되어 이동함.

지방 분해 : oleosome에 있는 리파아제 효소로 지방이 glycerol과 지방산으로 분해. glyoxysome으로 이동한 b-탄소가 산화되는데 이것을 베타산화라 함. 베타산화시 NADH가 생기고, 말단전자 전달경로에 의해 O2를 소모하며 ATP를 생산함.

지방분해에는 oleosome, glyoxysome, mitochondria가 관련됨. glyoxysome은 소포체의 일종으로 지방의 분해에 관여하는 소기관 임.

지방은 분해된 후 malate 형태로 세포질로 이동하여 역해당작용에 의해 설탕(sucrose)으로 합성된 후, 에너지가 필요한 다른 곳으로 이동함.

지방의 분해에 관련된 세 가지 소기관의 상호역할 관계 (약술)