단백질에 대해 ARABOZA. 2편

1. 단백질의 소화와 흡수

 가. 소화

  단백질이 소화되는 것은 아미노산으로 되는 것이다. 단백질에 열을 가하거나 물을 넣고 조리할 때

  변성이 일어나는데 변성된 단백질은 위로 넘어가서 위의 염산의 작용으로 더욱 변성된다.

  일반적으로 변성된 단백질은 소화 효소에 의해 작용을 잘 받을 수 있게 하며 소화 효소에 의하여 

  펩티드 결합을 분해시킨다.

 

   1) 입과 위에서의 소화

    단백질은 입에서는 분해되지 않으나 침과 혼합하여 씹음을써 위에서의 소화가 더  잘 되도록 한다.

    위 속에는 펩신이 있는데 펩신은 유문점막에서 불활성 전구체의 형태인 펩시노겐으로 분비되어

    위액의 염산의 작용에 의하여 펩신으로 활성화된다.

    위에서는 가스트린이라는 호르몬이 분비되어 위산 및 펩신의 분비가 촉진된다. 어린아이의 위액에는

    레닌이 분비되어 유즙의 카세인을 파라카세인으로 약하게 응고시킨다. 단백질은 위 내에서 일부분만

    소화되고 십이지장으로 들어가면 알칼리성인 췌액과 담즙이 분비되어 펩신의 작용이 억제된다.

 

   2) 소장에서의 소화

    단백질의 분해물이 십이지장으로 이동되면 세크레틴이라는 호르몬이 분비되며 췌장에서는 불활성의

    트립시노겐이 엔테로키나아제에 의해 트립신으로 활성화되고 또한 키모트립시노겐도 트립신에 의해

    키모트립신으로 활성화된다. 이 트립신에 의해 단백질이 폴리펩티드가 되고 키모트립신에 의해

    폴리펩티드가 디펩테드로 분해된다. 소장에서는 아미노펩티다아제에 의해 폴리펩티드가 아미노산이

    되고 디펩디다아제에 의해 디펩디드가 아미노산으로 된다. 이러한 과정을 거치는 단백질의 소화율은

    약 92% 정도로 나타나고 있다.

 

 나. 흡수

  소화에 의해 생성된 아미노산은 소장의점막세포에 있는 융모벽을 통과하여 모세혈관을 통해 단순 확산

  이나 나트륨-칼륨 펌프와 같은 능동적 수송에 의하여 흡수되며 그 일부는 림프관에 들어간 후 흉관을 

  지나 문맥계로 들어간다. 흡수된 아미노산은 문맥을 거쳐 간장으로 가고 다른 조직으로 운반될 때까지

  아미노산 풀을 이룬다.

 

2. 단백질의 대사

 가. 아미노산 풀

  세포 내 아미노산 풀을 형성하는 급원은 섭취한 단백질로, 소화, 흡수되어 들어온것과 체단백질이 

  분해되어 형성하고 있다.

 

 나. 아미노산의 분해

  아미노산은아미노기 전이반응이나 탈 아미노 반응에 의해 아미노기를 떼어내고 나머지인 탄소골격

  부분은 당질이나 지질대사 경로에 합류해서 TCA cycle로 들어가 산화되어 에너지를 생성한다.

  단백질은 질소화합물이기 때문에 당질이나 지질과는 달리 최종대사 산물은 요소를 비롯한 여러 가지

  질소화합물(요소, 요산, 크레아틴 등)로 되어서 소변으로 배설된다.

 

  1) 탈 아미노 반응

   아미노산의 분해과정에 가장 먼저 이루어지는 것으로서 아미노기가 떨어져 나가 α-케토산과 암모니아를

   생성하는 산화적 반응이다. 이때 생긴 α-케토산은 TCA  cycle로 들어가 에너지를 생산하거나 아니면 

   당질이나 지질을 생성한다. 경로를 보면 피루브산을 생성하는것, TCA cycle 중의 물질을 생성하는 것,

   아세틸 CoA를 생성하는 것 등이 있다. 

   아미노산 가운데 피루브산이나 TCA cycle에 들어가서 포도당이나 글리코겐을 생산할 수 있는 것을

   당신생 아미노산이라 한다. 사람이 오랫동안 굶거나 당뇨병에 걸려서 체내 당질공급이 부족하게 되면

   이 경로를 사용하여 에너지를 공급받게 된다. 한편 아세틸 CoA로 들어가는 것은 지방산이나 콜레스테롤

   생성이 가능하므로 이는 케톤생성 아미노산이라 한다. 여기에는 류신, 이소류신, 티로신, 페닐알라닌

   등이 있다.

 

  2) 요소의 생성

   아미노산에서 이탈한 아미노기는 암모니아를 생성하는데 이는 유독하므로 빨리 밖으로 배설하거나 

   무해한 물질로 바꾸어야 한다. 즉 암모니아는 간장에서 요소 회로에 의해 무해한 수용성의 요소로 

   만들어져서 신장을 통해 체외로 배설된다.

 

  3) 아미노기 전이반응

   동물체 내에서 비필수 아미노산이 대사되는 것이며 α-아미노산의 아미노기를 다른 α-케토산에 주어서

   새로운 아미노산과 케토산이 생성되는 반응을 말한다. 예를 들어 아스파르트산은 α-케토글루타릭산에게

   아미노기를 넘겨주고 자신은 옥살로아세트산이 되어 글루탐산을 생기게 한다.

 

3. 단백질의 기능

 단백질을 섭취하면 체내에서 아미노산으로 분해되어 흡수되고 혈액에 의해 각 조직에 운반되어서 

 체내의  구성 성분으로서의 작용과 체액의 조절소로서의 작용 및 에너지원 역할을 한다. 구체적인 기능은

 다음과 같다. 

 

  1) 체성분 유지와 성장

   단백질은 모든 세포조직의 성분이고 그의 양은 체고형분의 약 56%를 차지한다. 체내의 여러 장기나

   근육을 비롯하여 피부와 머리카락도 수분 외에는 대부분 단백질이다. 뼈의 기본구조 역시 약 14%가

   콜라겐이라는 단백질에 의해 이루어져 있다. 이들 단백질은 끊임없이 조금씩 소모되고 있다. 예를 

   들어서 적혈구의 수명은 약 120일이고 장관의점막세포는 약 7일이다. 또 발육기나 임신기에는 

   성장을 위해, 수유기에는 유즙 생성을 위해, 수술이나 출혈 시에는 상실된 세포의 회복을 위해 더 많은

   단백질이 필요하다. 

   또한 단백질은 체내에서 각각의 중요한 기능을 하고 있다.

   예를 들면 적혈구 중의 헤모글로빈은 폐에서 산소와 결합하여 각 조직에 산소를 운반하고 있다. 지질은

   물에 녹지 않기 때문에 단백질과 결합해서 지단백질로 되어서 혈액 속을 이동한다. 근육의 구성 단백질인

   미오신과 엑틴은 근육의 수축을 한다. 그리고 세포의 원형질도 그 주성분은 단백질이다.

 

  2) 효소, 호르몬, 면역체 성분

   단백질은 여러 효소, 호르몬, 면역체의 주요 성분이다. 효소는 세포 내에서 생성되어 여러가지 화학반응을

   촉매하는 중요한 물질이다. 하나의 세포 내에는 약 1,000여 종의 효소가 있어서 각각 특정한 물질에 특이적

   으로 작용한다. 호르몬은 내분비기관 또는 특수한 세포에 의해 생성되는 특수한 물질로서 혈관 내에 직접

   들어가서 다른 조직이나 장기에 이르러 그의 기능을 자극하거나 억제해서 조절하는 물질이다.

   갑상선 호르몬인 티록신은 불필수 아미노산인 티로신에서 생성하는 것과 같이 아미노산에서 모양을 바꾼

   호르몬과 인슐린과 같이 단백질 형태의 호르몬이 있다. 면역체는 체내에 침입하는 다른 종류의 단백질에 

   대응하여 생성되는 단백질이다. 면역체의 기본인 항세는 γ-글로불린이라 한다. 면역체는 외부에서 침입한

   단백질을 불활성화해서 생체를 방어하는 기능이 있다.

 

 3) 체액의 조절

  ① 삼투압의 조절

    단백질의 극성기는 물 분자를 끌어당겨 콜로이드 상태를 형성해서 체액의 삼투압 유지에 이바지하고 있다.

    체액이 항상 일정하게 유지되어 정상적으로 작용을 하는 것은 이 때문이다.

    또 단백질은 체액의 이동에 있어서도 중요한 역할을 하는데, 능동수송에 관여하여 전해질의 조절을 한다.

    세포외액은 Na 농도가 높고 세포내액은 K 농도가 높다. 그런데 이 세포막 내외의 체액의 분포는 전해질에

    의한 삼투압과 용ㅇㅇ해된 단백질의 압력에 의해 조절된다. 만약 전해질 대사의 이상이나 단백질 결핍으로 

    인해 혈장단백질인 알부민 농도가 감소하게 되면 혈액의 교질 삼투압이 저하하여 조직의 물이 혈관 내로 

    이동하기 어려워져서 물이 조직 내에 축척되어 부종이 생긴다. 이와같이 알부민은 혈액 내에 존재하면서

    혈관내액과 세포간질 간의 체액평형을 조절하는 단백질이다.

 

  ② 산, 염기의 조절

    체내에서 물질의 변화는 체액의 일정한 pH에서만 진행된다. 체액 중에는 끊임없이 대사산물이 생겨 pH를

    변동시키려고 한다. 하지만 단백질은 양성 반응기를 갖고 있으므로 완충제의 하나로 작용하여 pH를 조절

    한다. 혈액의 pH는 7.35~7.45로 조절되며 이 한계를 넘으면 생명이 위험에 빠지는 일이 있다.

 

 4) 에너지원

  단백질은 당질이나 지질과 마찬가지로 C, H, O부분은 에너지원으로써 이용되며, 1g이 4kcal를 낸다.

  따라서 당질이나 지질의 섭취량이 부족하면 체단백질이 분해되어 에너지를 공급한다.

 

※자료출처 : NEW 영양학(개정2판)-지구문화사 [서광희/서정숙/이승교/정현숙] 2015