영양소의 소화와 흡수

우리가 먹고 마시는 모든 음식이 몸에서 100% 소화되지는 않는다. 음식물의 영양소들은 인체에서 소화와 흡수라는 복잡한 대사과정을 거치고 마지막으로 소변과 대변으로 배설된다. 이는 몸 밖에 있던 음식물을 소화관이라는 매개체를 통해 몸속으로 들여오는 과정이다. 소화관은 몸속이 아니라 몸 밖으로 분류된다. 소화관을 통해서 영양소가 흡수되어 혈액에 합류되었을 때 비로소 몸속에 들어온 것이 되므로 혈액을 내부 환경이라 부르고 소화관을 외부 환경이라 부른다. 결국 소화관을 통해서 흡수되지 않고 대변이 되는 음식물이나 영양소는 우리 몸속으로 들어오지 못한 것이 된다.

영양소가 몸속으로 들어오게 되면 이를 에너지로 만들어 사용하고 남은 암모니아 같은 노폐물들이 발생한다. 몸속 물질의 양은 항상 일정한 수준으로 유지되기 때문에 영양소를 이용하는 과정에서 발생한 노폐물도 일정 수준이 넘어가면 배설되어야 한다. 이때 발생하는 배성 과정의 대표적인 것이 바로 소변이다.

 

소화

우리 몸 안에서 3대 영양소인 탄수화물, 단백질, 지방은 모두 그대로 사용할 수 없다. 우리 몸이 영양소를 에너지로 사용하려면 음식물을 섭취한 후 통째로 흡수하는 것이 아니라 소화기관을 통해 일련의 과정을 거쳐 흡수할 수 있는 크기로 작게 만들어야 한다. 소화관의 흡수통로는 매우 좁아서 덩치가 큰 탄수화물, 단백질, 지방의 구조는 흡수할 수 없기 때문이다. 그래서 탄수화물은 포도당과 과당의 모습으로, 단백질은 아미노산의 모습으로, 지방은 지방산과 글리세롤의 모습으로 흡수되어 쓰인다. 단백질은 적어도 1만 개의 아미노산이 합쳐진 굉장히 큰 덩어리 구조이므로 아미노산이라는 가장 작은 형태가 되어야 흡수가 가능하다. 그래서 우리는 복잡하고 긴 소화라는 과정을 거쳐 영양소를 흡수할 수 있게 만든다.

음식물의 소화는 크게 2가지로 분류할 수 있다. 입, 위장, 소장, 대장처럼 소화관의 운동에 의해 '물리적 소화'와 침샘, 간, 췌장 등 기관에서 분비하는 소화효소에 의한 '화학적 소화'가 그것이다. 물리적 소화가 음식을 작은 조각 형태로 만들고 소화액과 섞어서 액체인 죽의 형태로 만들어 주는 것이라면, 화학적 소화는 음식 속에 들어 있는 영양소를 소화효소에 의해 흡수할 수 있는 가장 작은 분자 형태로 만드는 작업이다. 그 외에도 대장 등에 존재하는 미생물에 의한 소화가 있는데 제3의 요소에 의한 것으로 흔히 '발효'라 불린다. 

 

흡수

다른 포유류, 예를 들어 소나 양은 전체 소화기관 중에서도 특히 식도부터 위까지가 매우 길어 음식물을 소화하는데 많은 비중을 차지하고 있다. 이들의 주된 먹거리는 식이섬유 덩어리인 거친 풀이라 먹은 뒤 되새김질을 통해 여러 차례 소화시켜야 하기 때문이다. 하지만 인간은 소화작용의 상당 부분을 생략하고 기능보다 흡수에 초점을 두는 소화 중심의 소화기계를 구성하고 있다. 영양소의 흡수는 거의 소장에서 일어나는데, 음식에 들어 있는 영양소를 단 하나라도 놓치지 않기 위해 길고 긴 소장을 거치면서 천천히 소화, 흡수를 진행한다. 이렇게 흡수에 초점을 맞추고 있다 보니 소화기계에 물리적, 화학적 문제가 없는 이상, 우리가 먹은 영양소의 최소 90% 이상은 흡수된다.

또한 소장은 흡수를 잘하기 위해 수건의 표면처럼 매우 특이한 모습을 하고 있다. 소장의 벽도 수건의 표며처럼 실이 구불구불 얽힌 모양을 하고 있다. 소장의 벽은 영양소를 최대한 많이 흡수하기 위해 수건과 비슷한 돌기 모양의 미세융모로 구성되어 있다. 그래서 소장의 흡수 표면적은 실제 길이에 의한 표면적보다 최소 600배 이상이다. 영양소를 놓치지 않고 흡수하기에 최적의 구조인 것이다.

소장에서는 수용성, 지용성 영양소를 나누어 흡수한다. 소장에 존재하는 융모에는 모세혈관과 암죽관이라고 불리는 림프관의 일종이 있는데, 이들을 통해 수용성 영양소는 모세혈관으로, 지용성 영양소는 림프관으로 흡수한다. 여기서 림프관은 물에 녹지 않는 지용성 물질인 지방을 비롯해 모세혈관으로 흡수할 수 없는 덩치가 큰 물질을 흡수하는 이동 수단이라고 생각하면 된다.

흡수기전

영양소 흡수 시스템은 크게 수동수송과 능동수송으로 나뉘는데, 수동수송은 말 그대로 누가 떠밀어 주는 힘에 의해 이동하는 것으로 농도 차 이동의 대표적인 예이며, 이를 '확산(Diffusion)'이라고 한다. 확산은 고농도에서 저농도로, 위치가 높은 곳에서 낮은 곳으로, 뜨거운 곳에서 차가운 곳으로 이동하는 원리로써 에너지가 많은 곳에서 적은 쪽으로의 이동을 말한다. 영양소가 몸 안으로 흡수되려면 세포막을 통과해야 하는데, 이 세포막은 지질로 구성되어 있다. 그래서 지방을 비롯한 지용성 물질과 산소, 이산화탄소 등은 쉽게 이 막을 통과할 수 있다. 이 것은 단순확산이라고 하는데 단순확산은 농도차에 의해 이동하는 가장 단순한 방식이다. 반대로 포도당, 과당, 아미노산이나 나트륨,, 칼슘 같은 이온 등은 수용성이기 때문에 지지로 구성된 세포막을 통과할 수 없다. 그래서 이를 통과하기 위해 단백질을 이용해서 촉진확산이라는 이동방식으로 움직인다. 단백질을 사용해 세포막에 통로를 만들거나 이용해서 촉진확산이라는 이동방식으로 움직인다. 단백직을 사용해 세포막에 통로를 만들거나 단백질을 운반체로 사용해서 막을 통과하는 것이다. 단순확산과 마찬가지로 농도 차를 이용한 이동이지만, 운반체를 사용한다는 점에서 단순확산과는 차이를 보이는 영양소의 이동방식이다.