1. 지질의 구조와 성질
지질은 에너지원이나 생체막의 구성요소로서 중요할 뿐만 아니라 필수지방산을 기초로 만들어지는 에이코사노이드 등 생리활성물질로서도 생체 내에서 매우 중요합니다. 최근에는 지방산 자체가 리간드로서 신호 전달에 관여하고 있는 것도 알려져 있습니다.
2. 지질이란
지질이란 일반적으로 '물에 녹지 않거나 잘 녹지 않는 유기화합물'을 말합니다. 우리 인간을 포함한 동물은 지질을 에너지원으로 저장하고 있는데, 그것은 지질의 에너지 밀도가 높기 때문입니다(9kcal/g). 생체 내에서 저장되는 지질이나 식사로 섭취하는 지질 대부분은 트리아실글리세롤(중성지방)입니다.
3. 지질의 분류
지질은 크게 단순 지질, 복합지질, 유도지질의 세 가지로 분류할 수 있습니다.
1) 단순 지질
단순 지질이란 알코올과 지방산의 에스테르를 말하며, 알코올인 글리세린과 3개의 지방산이 에스테르 결합한 트리아실글리세롤이 대표적인 단순 지질이 됩니다.
① 트리아실 글리세롤 (TG)
트리아실글리세롤은 매우 소수성이 높은 물질로 중성지방으로 체내에 축적돼 있는데 필요에 따라 분해되면 해당이나 구연산회로를 거쳐 에너지원으로 이용됩니다.
2) 복합지질
복합지질이란 분자 중에 인이나 당 등을 포함하고 있는 지질(인지질이나 당지질)을 말하며, '글리세로인지질'과 '스핑고지질'이 대표적인 복합지질이 됩니다.
① 글리세로인지질
글리세로인지질은 트리아실글리세롤과 마찬가지로 글리세롤 골격을 갖지만, 글리세롤 대신 글리세롤 3-인산(글리세린의 C-3에 인산이 결합한 것)을 글리세롤 골격으로 사용하고 있습니다.
글리세로인지질은 생체막에 가장 많이 포함되어있는 지질로서 매우 중요한 역할을 담당하고 있습니다. 생체막은 인지질 이중층으로 구성되어 있는데, 이는 글리세로 인지질이 극성의 머리(인산기 쪽)와 긴 소수성의 꼬리(지방산 쪽)를 가진 양친매성 분자라는 특징을 가지기 때문입니다. 소수성 꼬리가 2개인 것은 글리세로인지질의 지방산이 2개이기 때문입니다.
가장 간단한 글리세로인지질은 포스파티딘산(X=H)으로 글리세롤 3-인산의 C-1과 C-2에 2개의 지방산이 에스테르 결합한 것입니다. 포스파티딘산은 존재량이 적지만, 더 복잡한 글리세로인지질(포스파티딜콜린이나 포스파티딜세린 등)을 합성·분해하거나 할 때의 대사 중간체입니다.
복합지질에 포함된 인지질에는 글리세로 인지질과 스핑고 인지질이 있는데, 글리세롤을 골격으로 하는 것을 글리세로 인지질, 스핑고신을 골격으로 하는 것을 스핑고 인지질이라고 합니다.
글리세로인지질에는 포스파티딜에탄올아민과 포스파티딜이노시톨 등 다양한 종류가 있습니다.
② 스핑고지질
스핑고지질은 스핑고신을 골격으로 하는 지질로, 생체막을 구성하는 지질 중 글리세로인지질에 이어 두 번째로 많은 지질입니다. 스핑고지질은 크게 스핑고지질과 스핑고지질의 2 종류가 있습니다. 스핑고 인지질로는 스핑고 미엘린이 유명하고, 스핑고 당지질로는 세레브로시드와 강글리오시드 등이 있습니다.
스핑고신의 C-2에 지방산이 아미드 결합한 것이 세라마이드가 됩니다. 세라마이드는 모든 스핑고지질의 전구체로서 중요한 물질로 세라마이드를 바탕으로 스핑고미엘린, 세레브로시드 및 강글리오시드가 생합성되어 있습니다. 스핑고당지질은 지질에 당이 포함되어 있는 구조를 하고 있기 때문에 소수성 부분(탄화수소 사슬의 부분)이 생체막에 묻혀 사슬을 생체막 상에 노출시킬 수 있습니다. 이 사슬은 다른 세포 간의 상호 인식이나 다른 화합물의 인식 부위 등으로서 다양한 역할을 하고 있다고 생각됩니다.
③ 지질라프트
스핑고지질은 콜레스테롤과 함께 지질라프트를 구성하는 물질로 알려져 있습니다. 지질라프트는 스핑고지질과 콜레스테롤을 많이 포함한 생체막에 존재하는 미소 도메인을 말합니다. 스핑고지질에는 지방산으로 포화지방산이 사용되고 있는데 포화지방산은 분자가 직선상이기 때문에 스핑고지질끼리 모이면 조밀하게 회합합니다. 또한 콜레스테롤이 유입됨으로써 지질라프트는 적당히 단단한 막 도메인으로서 유연성이 풍부한 지질 이중층(바다)에 떠오른 뗏목과 같다고 생각됩니다. 지질라프트에서는 포화지방산을 주로 하는 스핑고지질과 콜레스테롤(노란색)이 모여 도메인을 형성하고 있는 것을 알 수 있습니다.
* 세포막을 구성하는 지질 이중층은 유동 모자이크 모델의 제창에 의해 지질이 세포막에서 항상 돌아다니고 모자이크 형태로 박혀 있던 막단백질도 지질의 흐름 속을 랜덤하게 돌아다니고 있다고 생각되어 왔지만, 지질라프트의 발견으로 막단백질은 지질라프트와 같은 성질이 다른 막 도메인 상에 어느 일정한 비율로 국소화되어 있다는 것이 시사되게 되었습니다.
3) 유도지질
유도지질이란 지질의 가수분해로 생기는 화합물로 지방산이나 콜레스테롤 등이 유도지질로 분류됩니다. 필수 지방산을 바탕으로 만들어지는 에이코사노이드는 생리활성물질로서 생체 내에서 중요한 역할을 담당하고 있습니다. 에이코사노이드의 경우에는 프로스타글란딘이나 트롬복산 등이 들어 있는 것입니다.