곤충의 소화과정에서 단백질 대사과정을 설명해 주세요.

핵심 개념

곤충의 단백질 대사는 식이 단백질을 아미노산으로 분해하여 체내로 흡수하는 소화 과정과, 대사 결과 발생한 질소 노폐물을 독성이 적은 요산(Uric acid) 형태로 전환하여 배설하는 과정을 포함합니다.

상세 설명

1. 중장(Midgut)에서의 분해: 곤충의 단백질 소화는 주로 중장에서 이루어지며, 단백질가수분해효소(Protease)가 투입되어 고분자 단백질을 펩타이드와 아미노산 단위로 쪼갭니다.
2. 소화 효소의 작용: 단백질 사슬 내부를 끊는 내부가수분해효소(Endopeptidase)와 사슬 끝에서 아미노산을 하나씩 떼어내는 외부가수분해효소(Exopeptidase)가 협동하여 작용합니다.
3. 중장 pH의 역할: 나비목 유충 등 많은 식식성 곤충의 중장은 알칼리성(pH 8.0~11.0)을 유지하며, 이는 프로테아제의 활성을 높이고 식물의 탄닌(Tannin) 성분이 단백질 소화를 방해하는 것을 억제합니다.
4. 아미노산 흡수: 분해된 아미노산은 전거막(Peritrophic membrane)을 통과하여 중장 상피세포로 흡수된 후 혈림프를 통해 온몸의 조직으로 운반됩니다.
5. 질소 배설: 아미노산 대사 과정에서 생성된 유독한 암모니아는 말피기소관에서 수분 보유에 유리하고 독성이 낮은 요산으로 합성되어 배설됩니다.

시험 포인트

1. 곤충의 질소 대사 최종 산물은 요산이며, 이는 수분 손실을 방지하기 위한 육상 생활의 적응 결과임을 암기해야 합니다.
2. 나비목 유충의 중장이 강알칼리성인 이유와 이에 작용하는 효소의 특성을 연결하여 이해해야 합니다.
3. 수용성 단백질뿐만 아니라 딱정벌레목 일부 등에서 나타나는 케라틴(Keratin) 분해 능력 등 특수 소화 사례를 확인해 두어야 합니다.

관련 용어

1. 프로테아제(Protease): 단백질을 아미노산으로 가수분해하는 효소의 총칭
2. 요산(Uric acid): 곤충의 주요 질소 배설물로 물에 잘 녹지 않는 고체 형태
3. 말피기소관(Malpighian tubules): 곤충의 주요 배설 기관으로 혈림프 속 노폐물을 걸러냄
4. 전거막(Peritrophic membrane): 중장 상피세포를 보호하고 음식물을 감싸는 반투과성 막