3대 영양소 대사 과정

3대영양소 대사과정

목 차

Ⅰ. 서론 
Ⅱ.탄수화물 단백질 지방(3대영양소)체내대사 과정
    1.탄수화물
      1)탄수화물의 종류
      2)탄수화물의 소화
      3)탄수화물의 흡수
      4)탄수화물의 기능
      5)탄수화물의 대사

  2.지방
      1)지방의 종류
      2)지방의 소화
      3)지방의 흡수
      4)지방의 기능
      5)지방의 대사
 3.단백질
      1)단백질의 종류
      2)단백질의 소화
      3)단백질의 흡수
      4)단백질의 기능
      5)단백질의 대사

Ⅰ.서론

사람에게는 필요한 영양소는 여섯 가지로 나눌 수 있다.

탄수화물, 지방(지질), 단백질 (아미노산),

비타민, 무기질, 물이다.

그 중에서 탄수화물, 단백질, 지방은

식품의 주된 구성 성분으로서

사람에게 필요량이 크다.

탄수화물, 단백질, 지방은 3대 열량 영양소로서,

체내에 흡수되기 위해

작은 분자로 분해되는 과정이 필요하다.

여기서는 3대 영양소의 종류와 체내 대사과정을 알아 볼 것이다.

Ⅱ.탄수화물,단백질,지방(3대영양소)체내대사과정

 1. 탄수화물  

탄수화물은(carbohydrates)은

우리 식사 가운데 총 섭취 열량의 60%를

차지하는 주된 열량 영양소이므로 매우 중요하다.

탄수화물은

탄소(C), 수소(H), 산소(O)를

그 분자 내 에 가지고 있는

유기화합물로서 식물체나 동물에 의해

만들어 질 수 있으나

주로 식물체 에 의해 형성되고,

식물체는

아주 중요한 반응인

광합성(photosynthesis)을

통하여 공기 중의

이산화탄소와 토양 중의 물로부터

탄수화물을 합성한다.

우리 신체의 유기물 중

3% 정도 차지하고 있으며

에너지 공급면에 있어서

중요한 역할을 하며

주로 식물체에 의해

공기 중의 이산화탄소(CO2) 및

토양 중의 물(H2O),

그리고 태양에너지를 이용하여

녹색 식물에 존재하는

엽록소(chlorophyll)에서

광합성작용을 통하여 합성된다.

구조는 탄소원자에 수소와 산소가

2:1의 비율로 구성되어 있으며

일반적인 구조식은(CH2O)n이 다.

1)탄수화물의 종류

(1)단당류(Monosaccharides)

탄수화물이 더 이상 분해될 수 없는 최종산물을 말한다.

가장 대표적인 단당류는 탄소 6개의

포도당(glucose):

        체내에서 전분이 소화되어 만들 어지고,

        혈중에 존재하는 성분이다.

과당(fructose):

        과일즙이나 벌꿀에 주로 있으며, 단맛이 가장 강하다.

갈락토오즈(galactose):

              동물의 유즙에 들어있으며, 단맛이 약하 고 뇌성분에 필요하다.
(2)이당류(Disaccharides)

이당류는 단당류 분자 2개가 결합된 것으로서

당(surcrose):

        설탕을 말하며 포도당과 과당으로 구성되어 있고,

        과일에도 많이 들어있다.

맥아당(maltose):

        2개의 포도당으로 구성되어 있으며,

        전분이 가수분해되어 만들어진다.

유당(lactose):

        포도당과 갈락토오즈로 구성되어 있으며,

        동물의 유즙에 주로 들어 있고,

        유당 분해효소가 부족하면 소화가 잘 안 된다.

(3)다당류(Polysaccharides)

다당류는 단당류가 수십개, 또는 그 이상 수천개의 단당 류가

합쳐진 고분자 화합물을 말한다.

다당류에는

전분(starch). 덱스트린(dextrin),

글리코겐(glycogen)과 섬유소(fiber)가 포함되며,

이들 구조에 따라 물리적인 성질이 다르게 나타난다.

※전분(starch)

        300개에서 수천개의 포도당이 모여서 이루어진 중합체로서

        직선 배열 을 가진 전분을 아밀로스(amylose)라 하고,

        가지연결을 가진전분을 아밀로펙(amylopectin) 이라 한다.
※섬유소(Fiber)

        섬유소는 식물 세포벽 및 기타 식물체에 존재하는

        다당류로써 셀룰로즈(cellulose),헤미셀룰로즈(hemicellulose),

        리그닌(lignin),펙틴 (pectin), 검(gum) 등이 포함된다.
※글리코겐(Glycogen)

        동물성 전분이라 불리우는 글리코겐은 큰 분자로 되어 있으며,

        동물의 간과 근육에 소량 함유되어 있을 뿐

        식물성 식품에는 존재하지 않는다.

        글리코겐은 몇 백개부터 만개, 또는 

        그 이상의 포도당으로 구성되어 있으며

        긴 사슬로 서로 연결되어 있다.

※올리고당

        올리고당은 3～10개의 단당류로 구성되며,

        자연 식품의 올리고당은

        대부분 사람의 소화효소에 의해 분해되지 않고,

        대장에 잇는 박테리아의 의해 분해된다.

        설탕과 비슷한 단맛과 물성을 가진 저에너지 감미료이다.
        프락토 올리고당, 이소말토올리고당, 갈락토올리고당 등이있다.

2)탄수화물의 소화

탄수화물의 소화는

입에서부터 일어나는데

입에서는 기계적으로 씹어 잘게 부수어 줄 뿐만 아니라

침과도 잘 섞이게 해준다.

입에서는 이런 물리적인 분해뿐 아니라

화학적으로도 소화작용이 일어나는데

프티알린이라는

타액 아밀라제(salivary amylase) 가

분비되어 전분의 일부를

덱스트린이나 맥아당으로 소화시킨다.

위에서는

아무런 탄수 화물 분해효소도 분비되지 않고,

다만 위액중 염산은

이당류인 서당을 단당류인 포도당 과 과당으로 분해시키기도 하나

위에서 주된 소화작용은

음식물을 유미즙 상태로까지

액화시키는 장소 제공으로서의 역할이며,

이 역할이 끝나면

탄수화물은

작은 창자로 내려 가 그곳에서 더 소화된다.

작은 창자에서의 소화

작은 창자로는

췌장액, 작은 창자 벽에서 분비되는 액,

그리고 간으로부터의 담즙 등

여러 가지 소화액이 분비되어

액성을 알카리성으로 만들어주는데

이런 상태에서는

탄수화물의 소화가 잘 일어나게 된다.

췌장 아밀라아제는

타액 아밀라 아제와는 그 구조가 약간 다르나

전분을 분해하는 효소라는 점에서는 같다.

이 효소는 전분에 작용하여

전분을 덱스트린으로 만들고,

다시 이당류인 맥아당으로까지 소화시키고

이렇게 되어 모두 이당류가 되면

그 다음으로는

작은 창자의 점막세포에서 분비되는

이당류 분해효소들이 작용을 시작하여

이당류들을 단당류고 소화시킨다.

말타제는 맥아 당을 포도당2분자로,

수크라제는 서당을 포도당과 과당으로,

락타제는 유당을 포도당과 갈락토스로 분해시킨다.

3)탄수화물의 흡수

당질은

단당류로 되어 소장으로부터 흡수되지만

위에서는 흡수되지 않는다.

흡수 속도는

종류나 농도에 따라 각각 다르며,

주의 장관 흡수 실험에서

포도당을 100으로 볼 때

galactose는 110,

fructose는 43,

xylose는 15

arabinose는 9로 알려져 있다.

장관에서 흡수된 단당류는

거의 모두 혈중에 들어가

문맥을 통하여 간장으로 가는데,

단당류 중의 galactose, fructose는

일단 포도당으로 변하고,

흡수된 포도당은

간장에서 glycogen으 로 전환된다.

장관에서 흡수된 다당류는

혈중에 들어가 문맥을 통하여 간장으로 간다.

4)탄수화물의 기능

(1)에너지 공급
      신체 활동을 위해서는 에너지가 끊임없이 요구됩니다.

중추신경계는 에너지 급원으로

오직 포도당만을 사용하므로

중추신경계의 원활한 작용을 위해서는

탄수화물은 꼭 있어야 하고

지방도 에너지 급원으로 쓰여지긴 하지만

이때에도 탄수화물이 필요합니다.

탄수화물은 지방이 에너지로 쓰일때

그 과정에서 중간대사 산물인 케톤체(ketone bodies) 가

지나치게 쌓여 일어나게 되는 비정상적인 상태인

케톤뇨를 예방해줍니다.

(2)단백질 절약 작용

탄수화물의 다른 중요한 기능중의 하나는

단백질 절약 작용(protein sparing action)입니다.

단백질도 에너지를 낼 수 있으나 단백질의 에너지를

내는 일 외에도 단백질 고유 의 중요하고도 필수적인 기능이 있습니다.

그러나 식사중에 탄수화물이나 지방에 부족하게 되면

단백질은 이 기능을 못하고 에너지를 내는데 쓰이게 됩니다.

그러므로 탄수화물 과 지방은

단백질이 에너지원이 되는 것보다

단백질의 고유기능을 행하도록 단백질을

절약 시켜주는 작용이 있다고 볼 수 있습니다.

(3)장내 운동성

식이섬유질(dietary fiber)은

셀룰로스, 헤미셀룰로스, 리그닌, 펙틴질, 검

같은 것들이 이에 속합니다.

이 것들은장내에서 물을 흡수하여 부드러운 덩어리를 만들고,

이것이 소화기관 근육의 수축을 자극하여

장내에서 음식물이 잘 이동하도록

연동운동을 돕는 역 할을 합니다.

(4) 신체 구성 성분

탄수화물은 함께 신체내에서 중요한 몇 가지의 화합물을

형성 하는데 주로 윤활물질이나 손톱, 뼈, 연골 및 피부등의

중요한 구성요소가 되고 있습니다.

그 외에도 단당이면서 5탄당인 리보스는

DNA와 RNA의 중요한 구성성분이 되며

이당류인 유당은 칼슘의 흡수를 돕는 작용을 합니다.

5)탄수화물의 대사

생세포 내에서 일어나는 모든 화학반응을

총칭하여 대사라 하는데,

소화관을 통하여 흡수된 각종 영양소가

혈액이나 림프액에 의해 각 조직에 운반된 후

복잡한 반응을 거쳐 조직을 구성하거나

에너지원으로 소비되고,

불필요한 최종산물을 체외로 배설하는 작용 을 말한다.

탄수화물 대사는 신체 에너지의 주된 공급원이다.

탄수화물이 포도당으로 분해되면,

일부 포도당은 혈액 내 지속적으로 순환하면서

체내의 포도당 수치를 유지하고, 가용 에너 지를 제공한다.

(1)저장과 전환
      탄수화물이

글리코겐 혹은 지방으로 저장된다.

글리코겐의 파괴과정을 당원분해 (glycogenolysis)라고 하며,

이과정을 통해 세포에서 이용되는 포도당의 형태로 재형성된다.

이때 글루카곤(gtlucagon)과 에피네피린(epinephrine)호르몬이

당원 분해 과정을 활성화 시킨다.
신체내에 저장되었던 탄수화물이

정상 이하로 떨어지면

단백질(amino acid)과 지방으로 부터

포도당이 전환되는데,

이는 신생당원 형성(glyconeogenesis)이라고 한다.

이 과정 역시 간에서 이루어진다.

신체내 단백질의 약 60%정도가 이러한 포도당으로 전환 된다.

(2)에너지 형성
     포도당이 세포내로 들어가면,

     일련의 생화학적 반응이 일어나

     에너지가 adenosin triphosphate(ATP)의 형태로 전환된다.

     ATP는 포도당이 산화하는 동안 생성된 에너지 를 저장한다.

①당분해작용과 초성포도산 형성(glycolysis and formation of pyruvic acid)
   하나의 포도당 분자가 이화작용을 통해

   2개의 초성포도산으로 되면서

  구연산 회로로 진입하며 에너지를 방출한다.

  이 과정에서 당분해의 최종 산물은 산화되고

  에너지는 유리 되어 ATP(adenosin triphosphate)를 형성한다.

  당분해의 마지막에 초성 포도산이 생성되 는데,

  이것은 그 다음과정인 구연산 회로를 시작하게 한다.

  초성 포도산은 두 개의 acetyl 조효소 A(acetyl-CoA)로 바뀐다.

②구연산 회로 (citric acid cycle, krebs cycle, TCA cycle)
  구연산 회로는 acetyl 조효소의 acetyl 부분이

  이산화탄소와 수소원자로 쪼개지는

  복잡한 화학반응 과정이다.

  수소원자는 산화되어 더 많은 에너지를 방출하여 ATP를 형성한다.

  구연산 회로의 초기단계에서 acetyl 조효소는

  구연산을 형성하기 위해 oxalo acetic acid와 결합하는데

  그래서 구연산 회로라고 부른다.

 2. 지방

지방질은 일반적으로 동물성과 식물성으로 크게 나눌 수 있으나, 물리화학적 성질에 따라 고체와 액체로 구분 지을 수 있다.

또한 지방질의 분류에 있어서 눈으로 보아 쉽게 식별할 수 있는 가시지방질과 식품속에 포 함되어 쉽게 보이거나 분리되지 않는 비가시지방질로 분류되기도 한다.

지방산은 지방의 구성 성분으로서 지방산의 길이 및 이중 결합의 수와 위치에 따라 여 러 종류가 있다. 지질은 탄수화물과 같이 탄소, 수소, 산소로 이루어졌으나 그 비율과 구 조적 형태가 탄수화물과 다르다. 지방은 물에 녹지 않으며, 유기용매에만 녹는 물질로서 주로 동물의 피하조직과 식물의 종자에 함유되어 있다. 지방은 탄수화물보다 g당 열량발생 량이 많아 영양적으로는 에너지급원으로 중요하며, 지방을 구성하는 몇가지 지방산은 성장 발육에 필수적인 요소로 중요하다. 일반적으로 지방은 형태에 따라 지질(fats)과 기름 (oil)으로 나눈다. 지질은 상온에서 고체상태로 있는 지방을 말하며, 기름은 액체상태로 있는 지방을 말한다.

1)지방의 종류

지질은 일반적으로 단순지질, 복합지질과 유도지질로 분류된다.

(1)단순지방질(단순지질 : simple lipids, neutral fat)

단순지방질은 글리세롤과 지방산이 결합된 것이다. 식이와 체지방과 액체기름에 함유된 가장 흔한 지질로서 중성지방(triglyceride)이 여기에 속한다. 중성지방은 3분자의 지방 산이 1분자의 글리세롤에 결합된 것이다. 중성지방 외에 다이글리세리드(diglyceride) 및 밀랍(wax)류가 이에 속한다. 음식물로 섭취하는 지방질의 대부분 단순지방질이다. 식 물성 기름은 상온에서 액상의 형태로 되어 있으며, 상온에서 굳어지거나 피막을 형성하 는 건성유, 반건성유와 굳지 않는 불건성유로 나누기도 한다. 이들 성질은 기름에 함유 된 지방산의 종류와 함량에 따라 다르게 나타난다.

(2)복합지방질(compound lipids)

복합지방질은 글리세롤과 지방산 외에 비지질분자집단이 결합된 지질이다. 대개는 질소 를 함유하며, 인화합물 또는 유황화합물등과 결합하고 있다. 이들은 영양학적 측면에서 생체내에서 생리적 작용과 생화학적 작용에 관여하므로 매우 중요하다. 인지질, 당지질, 지단백과 황지질 등으로 대별할 수 있다.

① 인지질(phospholipid)-인지질은 지방산과 글리세롤과 인산이 결합된 물질이다. 이에 속하는 지질로는 레시틴, 세팔린과 스핑고미엘린이 있다.

② 당지질(glycolipid)-당지질은 지방산에 인산 대신 갈락토오스와 스핑고신이 결합된 물질이다. 이것은 속하는 물질은 세레브로사이드(cerebroside)와 갱글리오사이드 (ganglioside)가 있다. 이 물질들은 세포의 구성성분이다.

③ 지단백(lipoprotein)-단백질은 지방대사에 중요한 물질로서 중성지방, 단백질, 콜레 스테롤과 인지질이 결합한 것으로 지방의 운반작용을 한다. 지질은 혈액을 통해서 운반 되려면 혈액 내에 용해상태가 되어야 하는데 지질을 수용화하기 위하여 단백질과 기타 물질이 결합한다 지단백에는 구성물질에 따라서 킬로미크론, VLDL, LDL, HDL로 나뉜다. 이 외에도 지질에 유황이 결합된 황지질이 있다.

(3)유도지방질(derived lipids)

단순지질 및 복합지질의 가수분해산물로 여기에 속하는 것으로는 지방산과 글리세롤, 그 외에 알코올류를 비롯하여 스테롤, 탄화수소, 지용성 비타민 등이 유도지질이라 한 다. 이들 유도지질의 대부분은 검화될 수 없는 지질이다. 유지는 지방산과 글리세롤이 ester형태로 결합한 glyceride이다. 자연계에 존재하는 유지는 대부분 서로 종류가 다른 3개의 지방산으로 혼합된 triglyceride이다.

①지방산: 적쇄의 카르복실산(COOH)

②알코올: 탄소원가 8～30개를 가진 직쇄 또는 환상 알코올

③탄화수소; 어떤 지방질 및 환상 화합물

④Isoprenoid: steroid 및 carotenoid, squalene

⑤왁스류: 소화가 되지 않아 이용되지 않는다. 고급지방산과 고급 알코올이 ester화된 것이고, 왁스를 이루는 알코올은 탄소수가 대부분 24～36개이다.

왁스는 다음의 3가지 형태로 존재한다.

?식물잎의 표피를 형성하고 있는 것은 보호막 역할을 한다.

?과실의 표피를 형성하고 있는 데 이것은 수분의 증발을 방지하는 역할을 한다.

?세포 중에 존재하고 있다.

왁스는 동물성과 식물성 왁스로 나눈다.

2)지방의 소화

음식물 중의 지질은 대부분 중성지방인 triglyceride이며, 그밖에 인지질이 소량, 당지 질 및 cholesterol ester가 극소량 함유되어 있다. 지질의 소화는 먼저 물리적인 상태의 변화로 부터 시작된다. 즉 지방질이 구강에서 식도를 걷혀 위로 내려가는 동안 액체상태 또는 부드러운 상태로 된다. 실제 지방의 소화는 위에서 시작된다.

유화상태의 지방들, 우유, 드레싱, 달걀 노른자 등은 위내에 있는 가스트릭리파아제 (gastric lipase)에 의해서 소화된다. 그러나 그 소화되는 양은 아주 적다. 지방은 물과 함께 존재할때 분리되는 경향이 있으므로 지질효소의 작용을 받기위해 반드시 유화지방이 형태가 되어야 한다.

지방의 소화는 소장에서 거의 이루어진다. 지방은 담낭에서 소장으로 배출된 담즙(bile) 에의해서 유화된 후 소화효소의 작용을 받는다. 음식물이 위에서 십이지장으로 내려오면 담즙이 작용한다. 육류 및 지방질 식품이 소장 상부에 도달하면 소장에서 콜레시스토키닌 (cholecystokinin)이라는 호르몬이 분비된다. 이 물질이 혈액을 통하여 담낭에 전달되면 담낭을 수축시켜 담즙을 소장에 배출하게 한다.

소장 상부에 지방이 내려오면 엔테로가스트론(enterogastrone) 호르몬의 분비를 촉진한 다. 이 호르몬은 지방의 소장 상부로 들어오는 속도를 조절하여 췌장으로부터 지방분해효 소의 분비속도에 맞추도록 한다. 소장에서 지질 소화의 최종 분해산물은 모노글리세리드 (monoglyceride), 지방산과 콜레스테롤이다. 그 외 인지질, 단쇄(short chain), 중쇄 (medium chain)의 중성지방이 있다.

3)지질의 흡수

소장내에서 모노글리세리드, 지방산, 콜레스테롤과 인지질은 답즙과 결합하여 교질입자 (micells)를 형성한다. 즉, 담즙이 지방 부분과 결합하여 수용성 용액에 분산될 수 있도 록 유화(emulsification) 흡수될 수 있는 형태를 만든다. 지방 흡수의 주된 장소는 소장 중부와 하부이다. 소장은 융모와 돌기가 있어서 거대한 표면적을 가진다. 각 융모에는 혈 관이 들어 있으며, 림프관이 있다. 교질입자상의 지방과 단?중쇄의 트리글리세리드는 소 장의 점막세포로 직접 흡수되나, 장쇄지방산은 chylomicron의 형태로 흡수된다.

담즙산은 소장으로 다시 배출되어 지방유화에 사용된다. 장점막세포에서 지방의 흡수된 형태에 따라 몇가지 작용이 일어난다. 중?단쇄 트리글리세리드는 소장 리파아제에 의해 서 글리세롤과 중?단쇄 지방산으로 분해된다. 이 산물은 직접 혈액에 들어가 간문맥을 거쳐 간으로 운반된다. 지방산은 혈액알부민과 결합하여 혈관을 통해서 운반된다. 장쇄지 방산은 글리세롤과 결합하여 장쇄 트리글리세리드는 콜레스테롤, 인지질과 함께 단백질 과 결합하여 지단백질 카일로마이크론을 형성한다.

이는 식이 지방을 운반하기 위한 수용성의 물질로 합성한 것이다. 지방이 많은 식이를 한 후 몇 시간 뒤 혈액을 뽑으면 크림층이 떠오르는 것을 볼 수 있다. 이층은 지방이 주된 카일로마이크론으로 점도가 아주 낮은 것을 확인하게한다.

카일로마이크론은 음모의 림프관으로 들어간다. 림프관은 흉관을 통하여 혈관으로 들어간 다. 결국 간동맥으로 들어가 간으로 운반된다. 지방의 흡수는 매우 효율적이어서 지방섭 취량의 약 95%가 흡수된다. 정상 성인은 1일 약 300g정도의 지방을 흡수할 수 있다. 어떤 경우 흡수가 저해되면 변에 많은 양의 지방이 배출되는 지방변이 나타난다. 설사 때에는 지방이 충분히 가수분해되지 못하여 흡수되지 않은 채 배설된다. 담낭관 패쇄 또는 담낭 제거등은 담즙의 작요잉 적어지게 된다. 담낭 제거 후에는 적응 기작이 일어나기도 한다. 수술 후 서서히 정상적 식이지질을 소화?흡수할 수 있게 된다. 이것은 간이 소화?흡수 에 충분한 양의 담즙을 합성하기 때문이다. 간답즙은 직접 간에서 소장으로 들어가 작용 하게 된다. 지방변의 다른 원인은 췌장질환이나 췌장관의 패쇄이다. 췌장효소 수준이 감 소되어 장쇄트리글리세리드와 콜레스테롤에스텔이 적절히 가수분해되지 못한다. 그리하여 흡수되지 못하고 대변으로 배설된다.

4)지방의 기능

(1)농축된 에너지의 급원 -지방은 체내에서 농축된 에너지의 급원이 되므로 매우 중요 합니다. 사람은 에너지를 3대영양소에서 얻고 있으며, 지방 1g이 연소할 때 9kcal의 에 너지가 발생한다. 식춤에서 공급되는 지질은 대부분 에너지원으로 이용된다.

유지류 1g당 9kcal의 에너지를 내므로, 적은 양으로 많은 열량을 얻을 수 있다. 따라서 열량의 체내 저장에 지질이 중요한 역할을 한다.

(2)세포 구조와 막의 형성원

지질의 대부분은 기타 여러 가지 물질과 결합하여 조직 내에 들어 있다. 또한 지방조직 으로서 저장하고 있는 이 외의 세포나 세포막에 존재하며, 이온 수송이나 선택 투과성을 가진 막의 중요한 기능을 하고 있다.

(3)Prostaglandin의 합성원

모든 조직이 정상적인 기능을 하는 데 없어서는 안 되는 필수 지방산은 생체 내에서 합 성되지 않으며, 식이로부터 섭취해야만 한다. 평활근의 자극과 혈압강하작용을 가진 Prostaglandin은 필수 지방산에서 합성된다.

(4)지용성 비타민의 매개

지용성 비타민(비타민A, D, E, K)의 흡수를 위해서는 작은 창자에 지방이 있어야 한다. 비타민A의 전구 물질로서 녹황색 채소에 많이 들어 있는 카로틴은 흡수될 때 지방이 충 분히 있지 않으며 잘 흡수되지 않는다. 따라서 카로틴 등 지용성 비타민들의 흡수가 정 상적으로 일어나기 위해서는 지방으로부터의 열량섭취가 총 섭취열량의 10～15%는 되어 야 한다.

(5)혈중 지질 조절

지질은 지용성이므로 혈중에서 지질단백으로 되어 각 조직에 운반되는데 이들의 혈중 농 도에 따라 고지혈증 및 동맥경화 등 많은 질환의 원인이 될 수 있다.

(6)필수지방산의 공급

불포화지방산 중에서 linoleic acid는 항피부병 효과가 있을 뿐만 아니라 동물의 성장을 촉진하는 작용도 있다. 필수지방산은 식물성 유지에 많다. 또한 유지류는 지용성 비타민 (비타민A, D, E, K)을 용해시키므로, 기름을 조리시에 이용하면 이 비타민의 흡수율을 높일 수 있다. 비타민 A의 전구체인 녹황색채소는 기름을 이용할 때 효과적으로 흡수될 수 있다.

(7)체구성 성분

인지질 및 콜레스테롤은 세포 중 특히 뇌, 신경계통에 많이 함유되어 주요한 기능을 하 며, 지방조직, 세포막, 호르몬 등의 구성성분이 된다.

(8)체온유지 및 주요 장기의 보호

체지방 조직의 약 반 정도가 피하지방으로 체온유지를 위한 보호벽의 구실을 하며, 나머 지 반 정도는 중요 내장기관을 외부에서 오는 충격으로부터 보호하는 작용을 한다.

(9)비타민 B₁이 많이 필요하나, 지방은 체내산화에서 비타민 B₁의 필요량이 당질보다 적으므로, 지방을 섭취할 때는 비타민 B₁을 절약할 수 있다.

(10)인지질의 역할은 간장에서 지방 운반, 각 조직의 활력을 주고, Chol축적을 방지한 다.

(11)맛과 향미, 포만감 제공:음식에 독특한 질감을 주고 향미를 주는 화합물이 지방에 녹아 있어 맛과 향미를 제공한다. 지방은 탄수화물이나 단백질보다 위장관을 통과하는 시간이 길어서 포만감을 준다.

5)지방의 대사

지방은 주로 소장에서 흡수되고, glycerol, 지방산으로 흡수된 후 다시 glycerol과 지방 산이 합쳐서triglycerid가 된다. 운반은 adipose tissue(저장지방조직)에서도 지방의 전 환 조직합성이 이루어지고, 간에 운반되어 전신에 분배된다.

(1)운반형태

①chylomicron:소화관액에서 가장 빨리 흡수되는 형태이다. 식후 1～3시간에 혈액 내 에 증가하고, 6～12시간 지나면 혈액내에서 제거되는 현상이 나타난다.

②VLDL:지방뿐 아니라 탄수화물에서도 합성되어 각 조직의 cell로 운반된다.

③LDL:콜레스테롤 함량이 높아서 atheroma가 형성된다. 동맥경화증은 혈액 내에 죽과 같은 것이 형성되어 동맥벽에 죽이 축적되어 혈액이 지날 때 점성이 높으면 제대로 흐 르지 못한다. 혈액내 LDL이 높은 사람은 CHOL이 많은 음식이나 동물성 지방 식품을 삼가 해야 하고, CHO의 원인이 된다.(심장 대동맥에 생길 수도 있는 병이므로).

④밀도가 가장 높은 HDL이 점도도 높다. 간에서 합성되고 CHO의 위험을 감소 시키는 요소이다.

⑤lipoprtein은 triglyceride의 운반자 역할을 한다.(100～150g 정도를 운반해줌.)

⑥ phospholipid cholesterol은 1～2g 정도가 이용된다.

(2)지방산화(lipid oxidation)

주로간과 adipose tissue에서 이루어지는데, β-oxdation method에 의해서 산화된다. 피하지방조직, 장기 사이의 지방조직 저축지방 조직이다.

3. 단백질

단백질은 건강에 아주 중요한 영양소로서 우리 몸의 근육을 구성하고 효소, 호르몬, 항체 등 주요한 기능을 수행하며 생명유지에 으뜸 영양소라는 어원을 가지고 있다. 단백질은 (protein)은 동?식물체 세포의 원형질(protoplasm)주성분이 되는 동시에 조직 중 모든 세 포속에 들어 있으며 동?식물체를 구성하는 함질소 유기물의 주체이다. 단백질은 체성분의 구성과 체력을 유지하는데 중요한 성분으로 동물체는 식물체 내에서 합성된 단백질 또 다 른 동물의 단백질을 섭취하여 자기의 체단백질을 합성할 수 있다. 동물은 섭취된 단백질 을 소화관내에서 그 구성성분인 아미노산으로 분리하여 장벽에서 흡수하고 이것을 원료로 하 여자기 고유의 단백질을 합성한다. 단백질은 탄수화물이나 지방, 두 영양소와는 달리 신체에서 에너지를 내는데 쓰이지 않는다. 그 대신에 단백질은 체내에 필수적인 중요한 물질들을 만들거나 운반하고, 또는 외부로 부터 이물질과 대항해 싸우기도 하며 나아가서 는 뼈,근육과 연결조직을 이루기도 한다. 또 혈액을 응고시키는 데에도 여러가지 종류의 단백질이 필요하다. 영양 학자들이 권장하는 단백질의 섭취량은 총 섭취 열량의 15% 정도 로서, 지방의 20%, 탄수화물의 65%와 비교하여 볼 때 적은 양이다.

1)단백질의 종류

단백질은 화학적 분류와 영양적 분류, 형태에 의한 분류로 나눈다.

(1)화학적 분류

화학적 구성 성분에 의해 분류하면, 단순단백질, 복합단백질, 유도단백질로 나눌 수 있 다. 단순단백질은 가수분해에 의하여 단순히 아미노산과 그 유도체를 생성하는 것을 말 하며, 난백, 혈청, 우유중의 알부민이나 밀의 글루테린, 또 동물의 결합조직의 주 성분 읜 알부미노이드 등이 이에 속한다.

복합단백질은 단순단백질과 단백질 이외의 물질(인산, 당, 색소, 금속, 지질, 핵산)이 결합한 것이다. 유도단백질은 단순단백질 또는 복합단백질이 산, 알칼리, 효소 등의 작 용이 나 가열 등에 의하여 형성된 것을 말한다.

▶ 단순단백질

①알부민: 동식물계에 널리 분포하는 단백질로서 물에 녹기 쉽고, (NH₄)₂SO₄반포화 로 석출되고 영 응고성이 있다.

②글로블린: 순수한 물에서는 녹기 어렵고, 묽은 염류 용액에서는 녹기 쉬우며

(NH₄) SO₄반포화로 석출되고 열 응고성이 있다.

③프롤라민: 식물계에서만 분포하고 곡류에 많다. 물에 녹지 않지만 50～90%의 알코올 에 녹는다. 곡루으 배유에 당질과 같이 함유한다.

④글루테린: 식물계에만 분포하고 곡류에 많다. 묽은 산 혹은 묽은 알칼리에만 녹는 다.

⑤프로타민: 어류의 정액세포중에 함유되어 있다. 불에 녹기 쉽고, 알기닌 함량이 높 기때문에 수용액이 강 알카리서을 보인다. 다른 단백질이나 핵산과 결합 하며 침전한다.

⑥히스톤: 각종 생물세포의 핵 내에 널리 분포하며, 물, 묽은 산에는 녹지만 묽은 암 모니아수에는 녹지 않고, 프로타민과 마찬가지로 염기성 아미노산이 풍부하다. 핵내에서는 핵산과 결합하여 존재하며 유전인자 DNA의 작용을 조절하는 것 같다.

⑦경단백질: 동물의 지지 및 보호조직의 주성분을 이루는 사상 단백질이다. 대부분의 용매에 녹지 않고, 산, 알칼리, 효소 등의 작용도 받기 어렵다.

▶ 복합단백질

①지단백질: 지질과 결합한 단백질이며, 혈청 중의 각종 lipoprotein은 지방의 수송을 이행한다. 또 세포막 구조의 구성물질로서도 중요하다.

②핵단백질: 핵산과 protamine 또는 histone등과 결합한 염기성 단백질이다. DNA와 결 합한 것, RNA와 결합한 ribosome등 그 종류가 많다.

③당단백질: 다량의 소당류와 결합한 단백질이다. 즉 당질 또는 그 유도체와 단순단백 질이 결합한 것으로, 동물체의 점액질, 또는 그 밖의 여러 가지 분비액에 들어 있다.

④인단백질: 동물성 식품에서 많이 볼수 있는 것으로 단백질을 구성하는 oxyamino acid 의 -OH기와 인산이 ester결합을 한 단백질이다.

⑤색소단백질: 색소단백질은 색소 성분과 단백질로 형성되어 있으며, 색소단백질의 대 표적인 것으로 다음과 같은 것을 들 수 있다.-Hemoglobin, Myoglobin, Flavin

⑥금속단백질: Fe. Cu, Zn, Co등의 금속을 함유하고 잇는 단백질로 주로 효소에 많다.

▶ 유도단백질

①제1차 유도 단백질(변성 단백질): 단백질이 열, 자외선 등의 물리적 작용이나 묽은 산, 묽은 알칼리, 알코올 등의 화학적 작용 또는 효소의 작용으로 약간 변화된 단백질이다.

②제2차 유도 단백질(분해 단백질): 단백질이 가수분해되어 제1차 유도 단백질이 되 고, 이것이 다시 분해되어서 아미노산이 되기 까지의 중간 산물들이다.

(2)영양적 분류

단백질은 동물성 식품과 식물성 식품에 포함되어 있다. 이러한 식품 속에 들어 있는 단 백질은 화학적 분류방법과 영양적 분류방법 및 형태적인 분류방법으로 나눌 수 있다. 단 백질의 영양적 분류방법은 다음의 3가지로 나눌 수 있으며, 이것은 단백질의 질을 알 수 있고,식품에 함유된 아미노산의 종류와 양에 따라 분류한다.

①완전 단백질

완전 단백질(complete protein)은 생명체의 성장과 유지에 필요한 필수 아미노산을 모 두, 그리고 충분한 양 가지고 있는 단백질로서 젤라틴(gelatin)을 제외한 대부분의 동물 성 단백질이 여기에 속한다.

즉, 육류, 가금류, 달걀, 우유 및 생선등이 이에 속한다.

②부분적 완전 단백질

부분적 완전 단백질(partially complete protein)은 필수 아미노산을 모두 가지고는 있 으나 그 양이 충분치가 않거나 각 필수 아미노산들이 균형있게 들어있지 않은 단백질을 말하며, 이런 단백질로 동물을 사육할 경우 생명 유지는 되나 성장은 되지 않는다. 이 범주에 속하는 단백질로는 견과류 및 대두 단백질이 있다.

③불완전 단백질

불완전 단백질(incomplete protein)이란 생명을 유지하거나 어린이들이 성장하기에 충분 한 양의 필수 아미노산을 갖고 있지 못한 단백질을 말하며, 젤라틴이나 곡류 단백 및 대 두를 제외한 두류 단백질 등이 여기에 속한다. 불완전 단백질을 섭취해서는 동물의 성장 과 유지가 어렵다.

(3)형태에 의한 분류

단백질은 고분자화합물로 종류로 다양하고, 분자 구조의 형태도 독특하다. 단백질분류의 또 다른 방법으로는 그 형태에서 구상 단백질과 섬유상 단백질로 분류하는 것이다. 단백 질은 하나의 -COOH기와 다른 아미노산의 -NH₂기의 결합이 반복된 polypeptide를 형 성하고 있다.

①섬유상 단백질: 섬유상 단백질은 섬유 모양의 긴 사슬로 연결되어 인정하고, 불용성 의 구조를 하고 있다. 따라서 보통의 용매에서는 녹지 않으며, 섬유의 모양을 이루는 단백질로 신체를 지탱하며 외형이나 형태를 결정한다. 단백질은 난소화 성 성질을 가지고 있다. 그 예로 콜라겐, 엘라스틴, 케라틴이 있다.

②구상 단백질: 구상단백질은 polypeptide 사슬이 구부러져 타원모양을 하고 있는 것으 로 알부민, 글로벌린, 체내의 거의 모든 효소 단백질 등을 말한다. 구상 단백질 을 이루는 polypeptide의 배열에 대하여 Pauling은 입체 구조를 제안하였다. 이 구조를 α-helix라 하여 아미노산 단위가 나선상으로 연결되어 있으며, 수소 결 합을 하고 있다. 또 단백질의 구조는 제1, 제2, 제3, 제4차 구조로 분류할 수 있다. 혈액, 유즙, 난류, 육류의 알부민, 곡류 단백질등이 구상 단백질에 속하 며, 소화되기 쉬운 형태로 식생활에 많이 이용된다. 즉, 묽은 산묽은 알칼리, 염류에 녹는다. 생체 내에서는 여러 가지 생리작용에 관여하는 중요한 단백질 혈액 내에서 산소, 영양물질, 무기이온을 운반하며, 항체나 호르몬 또는 막이 구성 성분으로 작용한다. 그 예로는 알부민, 글로불린, 글로테린, 프로라민 등 이 있다.

2)단백질의 소화

단백질의 소화는 위, 췌장 및 소장에서 분비된 단백질 분해 효소에 의해서 이루어진다. 입에서는 단백질 변화가 없고 위에서 처음 소화작용이 일어난다. 위의 유분 점막에서 zymogen의 형태로 pepsinogen이 분비되어 위액 염산에 의하여 펩신으로 활성화된다. 펩 신은 자기 촉매적으로 펩시노겐을 활성화하고 단백질중의 특정한 펩타이드 결합부분을 가수분해한다. 위에서 일부 소화되며, 죽 모양의 식물이 유문을 지나 십이지장에 들어가 면 알칼리성인 췌장액과 담즙이 분비되어 chyme의 pH는 6.5～7.5로 상승하여 펩신작용 을 억제한다. 췌장액은 trysinogen과 chymotrypsinogen이 분비되어 소장액 중 enterokinase에 의해 trysinogen이 활성화 되어 trypsin으로 되는데, 이것 또한 자기 촉 매 적이나 chymotrypsinogen은 자기 촉매적이 아니다. 펩신은 단백질 중의 어느 특정한 펩타이드 결합부분을 가수분해한다. 단백질은 위에서 일부 소화되며 죽 모양의 식물이 유문을 지나 십이지장에 들어가면 알칼리성인 췌장액과 담즙이 분비되어, chyme의 pH 6.5～7.5로 상승하여 펩신작용을 억제한다.

3)단백질의 흡수

소화된 단백질은 위에서느 srj의 흡수되지 않으며, 소장에서는 빨리 흡수되고 그 상부일 수로 흡수 능력은 더 좋다. 소장을 거쳐 대장에 도달할 때까지 흡수는 대체로 완료된다. Pepsin에 의해 위에서 분해된 아미노산은 위에서도 흡수되나 대부분의 아미노산은 소장 벽을 통하여 흡수된다. 소장의 점막세포는 융모라 불리는 수많은 소돌기들을 형성하고 있으며, 소화된 단백질의 대부분은 이 융모벽을 통과하여 모세혈관으로 운반된다. 그 일 부는 림프관에 들어가 흉관을 지나 혈액에 들어간다는 것도 증명되어있다. 모세혈관에 의하여 운반될 때는 확산되거나 능동적 운반이 일어난다.일반적으로 천연에 존재하는

L-아미노산의 흡수는 상응하는 D-아미노산의 흡수속도보다 현저히 빠르다. 이는 L-아미 노산은 흡수에 의하고 D-아미노산은 확산에 의한다는 사실에 의하여 증명된다. 또한 아 미노산의 흡수는 포도당의 공존에 의하여 늦어지며, 단일 아미노산이 다량 함유되어 있 을 때에 다른 아미노산의 흡수에 영향을 준다. 아미노산은 혈액에 의해 간으로 운반되어 다른 조직으로 운발될 때까지 아미노산 대사물질의 부분이 된다. 단백질의 소화와 흡수 가 정상적인 과정은 계속진행된다. 때론 특이체질을 가진 사람의 경우에 특정한 단백질 이 각각의 아미노산으로 분해되지 못한다. 그 대신에 분해되지 않은 채로 소화관을 통과 할 수 있다. 만일에 단백질이 장벽을 통과한다면, 조직은 이러한 조직의 단백질에 대해 서만 반응한다. 그러므로 달걀, 초콜렛 또는 어떤 특별한 단백질을 가진 음식물을 먹었 을때, 인체는 이러한 단백질을 소화시키지 못하므로 알레르기 현상이 일어난다. 가려움 이나 발진 또는 호흡곤란은 분해되지 않은 단백질 분자를 흡수한 경우에 즉각적으로 발 생한다. 이러한 사실은 비록 단백질 흡수의 정상적인 경로가 아니더라도, 흡수 전에 반 드시 단백질 분자가 각각의 아미노산으로 분해되어야 하는 것이 상당히 중요하다는 것을 의미한다.

4)단백질의 기능

단백질은 신체 내 모든세포에서 발견되며 신체조직의 성장과 유지에 매우 중요하다.

식사로부터 섭취한 단백질이 충분해야만 임신이나 성장기 동안 정상적인 성장이 이루어 진다. 특별히 생의 전 시기 중 단백질이 많이 요규되는 중요한 때인 임신기, 수유기 및 성장기 어린이에게 단백질의 섭취가 부족할 경우 성장이 정상 속도보다 느려지며 심하면 성장이 정지되는 수도 있다.

단백질은 머리카락이나 손톱, 발톱의 성장, 그리고 피부를 위해서도 필요하며 뼈와 결합 조직, 그리고 혈액의 유지를 위해서도 필요하다.

①호르몬, 효소와 항체의 형성 신체는 단백질로 된 몇 가지의 조절물질들을 갖고 있다.

이들은 식사로 섭취한 단백질이 소화, 흡수되어 생긴 아미노산들로부터 새로이 합성되는

단백질로서 호르몬, 효소, 그리고 항체와 같은 것들이다. 갑상선 호르몬, 인슐린, 아드 레날린과 같은 것들이 호르몬들이며, 이들은 여러가지 기본적인 신체대사과정을 조절한 다.

탄수화물이나 지방, 그리고 단백질의 소화와 대사에 필요한 효소들도 식사로부터의 단백 질로 만들어진다. 항체는 병원균이나 세균성 이물질 등 여러가지의 항원(antigens)이 체 내에 들어왔을 때 이들로부터 신체를 방어해 주기 위한 목적으로 만들어지는 단백질이 다. 항원에 대한 항체의 방어 작용을 면역(immunity)이라고 말하며, 식이 단백질이 부족 하면 체내에서 항체가 잘 안만들어져서 감염성 질환에 잘 걸리게 된다.



②체액의 균형

세포 내외의 체액은 여러가지 요인에 의해 영향을 받는데 그중 중요한 것이 단백질이다.

단백질은 대부분 그 분자가 매우 크므로 반투과성 세포막을 통해 확산되지 않는다. 대신 에 단백질은 삼투압에 영향을 주어 세포막을 통한 액체의 이동에 관여한다.

혈액내 단백질의 농도가 정상이면 이에 따라 체액의 양도 정상이나 단백질의 섭취가 낮 으면 혈장 단백질 농도가 낮아지고 혈액 내의 물은 조직액 속으로 이동한다. 그 결과 몸에는 조직에 액체가 쌓여서 일어나는 영양송 부종(nutritional edema)이 나타나게 된 다.

③산. 염기의 균형

항상성유지(homeostasis).

단백질은 신체 내에서 산과 염기의 양쪽의 역할을 다 할 수 있는 능력이 있으므로 신체 내 정상적인 약 알칼리성 상태를 유지시키는데 공헌한다.

체액이 염기성 쪽으로 치우칠 때는 단백질이 산의 역할을 하여 염기성 반응을 중화시키 고 반대로 체액이 산성으로 기울게 되면 단백질은 염기의 역할로써 신체조직 내의 산, 염기 균형을 정상적으로 유지시켜 준다.

④영양소의 운반

단백질은 다른 영양소들과 결합하여 영양소들이 세포내 필요로 하는 곳까지 운반되도록

도와준다. 즉 지단백을 형성하여 지방이 혈액 내에서 운반될수 있도록 해준다든가 흡수 된 철분이 단백질인 트란스페린(transferrin)과 결합하여 혈액 내에서 운반되도록 한다. 이렇게 운반을 도와주는 단백질의 기능이 없다면 위와 같은 몇몇 영양소는 세포로까지 운반되지 못한다.

⑤에너지의 급원

5)단백질의 대사

섭취된 단백질은 당질, 지질과 달라서 동화 및 이화작용 과정을 거친다. 신체 내에서 각 조직. 세포층에서 합성되는 단백질은 특수성이 있으며, 이는 우리가 섭취하는 식품단백 질에서 공급하는 아미노산의 조합에 의해 이루어진다. 즉, 세포핵의 염색체에 자리잡고 있는 유전 정보에 따라 아미노산이 배열하여 특색 있는 단백질이 합성된다.

(1) 아미노산의 분해

포유동물의 소화관에서 단백질 가수분해효소는 섭취된 단백질은 완전히 가수분해시켜 유 리아미노산으로 전환시킨 다음 아미노산분해가 주로 일어나는 간으로 운반하기 위해 혈 액으로 흡수된다. 한편으로 체내에서 단백질의 동적 평형(dynamic balance)을 유지하기 위해 합성과 분해가 계속적으로 일어난다. 생명체의 모든 체세포는 새로운 단백질을 합 성해야하며 이는 섭취된 단백질이 분해하여 형성한 아미노산을 이용한다.

체조직을 위해 필요한 모든 아미노산이 양적으로 그리고 질적으로 amino acid pool에 충 분히 존재하지 않으면 체조직 합성이 이루어지지 못하고 amino acid pool에 있는 amino acid는 탈아미노화(deamination) 되어 energy원으로 사용된다. 이 때 동화작용이 이루어 지기 위해서는 열량이 충분히 존재해야 한다. 다음에 단백질대사의 총괄적인 체계를 중 심으로 설명하고자 한다.

① 트랜스아미네이션(transmination)

대부분 천연에 존재하는 아미노산(L-amino acid)의 아미노기들은 트랜스 아미네이션(하 나의 아미노산의 아미노기가 효소의 작용에 의해 아미노기가 제거되어 다른 물질로 이 전되는 반응)의 과정을 거쳐 α-케토글루타레이트(ketoglutarate)로 되며 이때 글루타 메이트 디히드로기나아제(glutamate dehydrogenase)란 효소의 산화적인 아미노기 제거 과정이 필요하다.

② 아미노산 산화의 경로

대체로 L-아미노산이 TCA회로에 들어가는 다섯 가지 관문은 다음과 같다.

a. 아세틸 CoA b. α-케토글루타레이트

c. 숙시네이트(succinate) d. 푸마레이트(fumarate)

e. 옥살로아세테이트(oxaloacetate) 등이다.

③ 질소 배설물의 형성

아미노산의 분해에 의해 형성되는 암모니아(NH3)는 고등동물에서 대개 세 가지 형태로 배설된다. 요소, 암모니아(ammonia) 및 요산(uric acid)이다. 대부분의 지상에 사는 척 추동물들은 아미노산의 분해로 생성된 질소를 요소의 형태로 배설하며, 물속에 사는 동 물 (어류)들은 암모니아형태로, 조류와 파충류들은 수분 흡수가 제한되어 반고체형태인 요산으로 배설한다.

④ 유레아사이클(urea cycle)

인간을 포함하여 요소로 배설하는 동물들은 간에서 요소를 형성하기 위한 우레아사이클 과정이 일어난다. 아미노산의 분해로 형성된 암모니아는 지상에 사는 포유동물들에게는 상당히 독성이 강해서 독성이 없는 화합물인 요소로 전환 배설하는 능력을 갖게 되었 다. 이에 비해 어류들은 주위의 환경인 물에다 암모니아형태로 쉽게 배설시킬 수 있다. 인체대사 실험에서 실험대상에게 고단백, 저단백 식이를 주거나 기아상태 때의 요 중 질소원의 함량변화를 측정하여 보면 고단백식이 때 총질소 배설량이 저단백식이 때보다 현저히 높으며, 이는 대부분이 요소로부터 유래한 질소인 것이 밝혀졌다.

참고문헌

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21세기 영양과 건강이야기 2002, 8 라이프 사이언스 최혜미외 공저
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http://blog.daum.net/world4me114/2929919