고급영양학-단백질 세번째

단백질 및 아미노산 대사

1) 단백질 전환

체내에서 세포는 끊임없이 그리고 자발적으로 단백질을 합성하고 분해한다. 체내에서 이러한 단백질의 꾸준한 재순환을 단백질 전환이라 한다. 매일 식이로 섭취한 아미노산보다 더 많은 아미노산이 재순환된다.

체중이 70kg인 성인 남자의 신체구성과 하루 단백질 섭취량과 분배 및 배설량이 적장 하게 기준을 이루고 있다는 가정하에 글을 써보도록 하겠다. 하루 단백질 섭취량이 100g이고 장점막세포와 효소 등 내인성 단백질이 70g 정도 일 때 대변으로 배설되는 10g 정도를 제외하면 단백질의 흡수량은 약 160g이 된다. 체내 단백질 전환량은 약 250g이며 근육, 간조직 및 혈액 등에서 아미노산의 재이용이 활발이 진행됨을 알 수 있다.

매일 체내에서 합성되는 300g 정도의 단백질 중 200g은 재순환된 아미노산에 의해 만들어진다. 그러므로 매일 약 300g의 체단백질 합성을 위해 필요한 아미노산의 1/3은 식이단백질로붜 공급되며, 나머지 2/3는 체단백질의 분해로 공급됩니다.

식이단백질은 비록 적은 양이 필요하지만 대단히 중요합니다. 식이단백질이 부족하면 체단백질을 분해해서 아미노산불을 채워야 하므로 필수조직의 분해를 초래할 수 있습니다.

따라서 충분한 단백질을 제공하기 위해서는 음식물을 섭취해야합니다. 하지만 필요량보다 많이 섭취하게 되면 나머지 단백질은 에너지로 사용이 되거나 지방으로 축적됩니다.

단백질 전환율은 간에서는 단백질 분해율이, 근육 등 다른 조직에서는 단백질 합성률이 중요한 조절요인으로 작용합니다.

 

2) 아미노산풀

세포의 단백질이 분해되면 그 단백질의 아미노산은 혈액으로 방출된다. 체조직과 혈액 속에서 발견되는 이런 이용 가능한 아미노산의 총집합을 아미노산풀이라고 합니다. 아미노산풀은 식사로 섭취한 단백질이 소화 흡수 된 아미노산, 체조직 단백질의 분해로 생성된 아미노산, 체내에서 합성된 아미노산 등으로 이뤄집니다. 아미노산풀은 회전율이 매우 빨라서 부족하면 식이단백질과 체단백질의 분해로 생성된 아미노산으로 채워지며, 필요에 따라 단백질 합성에 쓰이거나 아미노기를 제거한 후 에너지나 포도당 합성에 사용됩니다.

 

3) 아미노산의 분해대사

아미노산의 분해는 아미노산 구조에서 알파-탄소에 결합되어 있는 아미노기가 떨어져 나오는 것에서 시작됩니다. 알파-아미노기의 제거는 산화적 탈아미노 반응과 아미노기 전이반응에 의해 이루어진다.

떨어져 나온 아미노기는 생리적 pH에서 암모늄이온으로 존재하며 농도가 증가하면 독성효과를 나타내므로 사람의 경우 간으로 이동하며 요소로 전환된 후 신장으로 배설된다.

알파-아미노기가 떨어져 나가고 남은 탄소 골격은 알파-탄소에 산소가 결합하여 케톤 기를 가지는 알파-케토산을 생성한다.

4) 조직 간 아미노산 대사의 상호작용_주요 조직에서의 아미노산 대사

(1) 소장 

소장에서 흡수된 아미노산은 문맥을 통해 간으로 이동하며 이후 필요에 따라 여러 조직에서 사용된다. 인체의 각 장기는 주로 대사 하는 아미노산의 종류가 각기 다르기 때문에 식사 중의 아미노산 조서과 소장을 통과해서 간으로 유입되는 아미노산의 조성이 같지 않다.

소장은 글루타민을 에너지원으로 사용하므로 아미노기는 알라닌 형태로 배출한다. 따라서 소장을 통과하면서 글루타민 함량은 줄고 알라닌 함량은 높아진다.

(2) 간

방향족 아미노산은 간에서 주로 대사 된다. 소장을 통과했을 때는 흡수되기 전과 조성이 유사하지만 간세포를 통화한 후에는 크게 감소합니다.

트립토판은 뇌로 이동하여 세로토닌 합성의 전구체로 사용됩니다. 곁가지 아미노산인 발린, 류신, 이소류신은 간에서 거의 대사가 되지 ㅇ낳고 말초조직, 특히 근육에서 주로 분해되므로 간세포에는 매우 적은 양이 존재한다. 육류를 섭취한 후에 간에서 방출되는 아미노산의 70%가 곁가지 아미노산이다. 근육에서 혈액을 통해 간에 유입된 알라닌은 포도당신생과 요소 합성의 기질로 사용되며, 포도당신생과정을 거쳐 생성된 포도당은 혈당으로 재방출되어 근육으로 이동하여 흡수된다.

(3) 근육

곁가지 아미노산인 발린, 류신과 이소류신은 일상생활에서 섭취하고 있는 필수아미노산의 50% 정도를 차지하고 있으며, 근육이나 뇌 등 일반 조직에서 에너지원으로 분해되어 이용됩니다.

근육은 단백질의 합성과 분해가 활발하게 진행되며, 이 과정에서 암모니아가 많이 발생하게 됩니다. 암모니아는 알라닌 형태로 간으로 이동되는데, 근육조직의 알라닌 함량은 7~10%를 넘지 않으므로 근육엣서 유리도는 알라닌은 모두 근육 단백질의 구성성분이 아니라 아미노기 전이반응에 의해 생성된 알라닌이다. 또한 근육에서 일부 암모니아는 글루타민 형태로 신장이나 장으로 이동된다.

(4) 신장

간과 함께 신장은 글루타민에서 암모니아를 유리하여 체내의 산-염기 평형에 중요한 역할 을 하며, 글라이신을 세린으로 전환시켜 말초조직에 공급합니다.

(5) 뇌

뇌조직은 암모니아에 대해 대단히 예민하므로 뇌에서 생성된 암모니아는 독성이 없는 형태로 신속하게 전환되어야 합니다. 뇌조직에 많이 존재하는 글루타민 합성효소는 글루탐산이 암모니아를 받아 글루타민을 합성하는 과정을 촉매 하여 뇌조직의 암모니아를 안전하게 제거한다. 뇌에서 생성된 글루타민은 간이나 신장으로 운반되어 처리된다.

간으로 운반된 글루타민은 글루타민 분해효소에 의해 암모니아를 유리하고 유리된 암모니아는 요소합성에 쓰인다. 신장으로 운반된 글루타민은 암모니아를 유리하여 체내의 산. 염기 균형에 중요한 역할을 합니다.