필수 아미노산 "단백질" (Protein) #2

안녕하세요. 유익한 건강정보를 전달해 드리는 '우파파'입니다. 지난 시간 단백질의 구조와 기능에 대해서 알아보았습니다. 오늘은 필수 아미노산에 대하여 상세히 알아보도록 하겠습니다.

#2 단백질

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필수 아미노산(Essential amino acids)이란?

체내에서 합성되지 않거나 합성되더라도 소량 합성되므로 그 양이 적어 생리 기능의 역할을 하기 어렵기 때문에 반드시 음식으로부터 공급해야만 하는 아미노산을 필수 아미노산이라고 합니다. 

우리가 먹는 단백질이 모두 우리 몸에 흡수되는 것은 아닙니다. 닭 가슴살을 많이 먹은 만큼 같은 양의 단백질을 섭취했다고는 할 수 없습니다. 단백질에 생합성에 아미노산 20가지가 모두 필요하기 때문에 이중 한 가지라도 결핍되거나 공급이 부족하면 단백질 생합성이 어렵게 됩니다. 

단백질은 아미노산이나 펩타이드로 분해되어 소장에서 흡수되어 혈액으로 운반됩니다. 펩타이드는 50개 이하의 아미노산으로 구성되므로 단백질과는 구분되며, 가장 짧은 펩타이드로 두 개의 아미노선이 단일 펩타이드 결합을 이루어 형성됩니다.

단백질의 소화는 위에서 시작되며, 위산과 위에서 분비하는 효소인 펩신(pepsin)은 단백질을 변형시킵니다. 그 결과 췌장에서 분비된 효소가 더 쉽게 단백질을 분해할 수 있게 됩니다. 기타 소화 효소들은 큰 펩타이드를 다이펩타이드와 트리펩타이드 및 유리 아미노산으로 소화를 계속 진행합니다.

소화된 성분은 혈액 속에 분비되어 다른 조직에 공급됩니다. 소화 과정이 끝난 후, 아미노선은 단백질, 기타 생체 분자를 합성하는데 상용되거나 에너지 원천으로 요소 및 이산화탄소로 전환됩니다.

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필수 아미노산의 종류와 기능

1. 아이소류신, 이소루신, 아이소루신(isoleucine, I): α-아미노산으로 *가지사슬 아미노산입니다. 아이소류신이 풍부한 식품은 견과류, 렌틸콩, 육류 가금류, 생선, 유제품 등이 있습니다. 주요 기능으로는 면역, 근육 조직에 존재하며, 에너지 수준을 조절, 혈당 조절, 호르몬 생성, 상처 치유하며, 결핍되면 근육 떨림 유발과 근육이 소모될 수 있으며, 노년층이 결핍에 더 취약합니다.

L-isoleucine, 출처=위키피디아

2. 류신(leucine, L): α-아미노 아이소카르폰산(α-amino isocaproic acid)이라고도 하며, 단백질을 구성하는 아미노산으로, *유리 상태로 자연계에 널리 존재합니다. 류신은 아이소류신, 발린과 함께 가지사슬 아미노산이며, *마이야르 반응에도 관여합니다. 류신이 풍부한 식품은 콩, 유제품 등이 있습니다. 주요 기능으로는 상처 치유, 근육과 뼈의 성장 및 회복, 호르몬 생성, 혈당 수치 조절 등의 역할을 하며, 결핍되면 피로감 유발, 탈모, 피부 발진 등이 나타납니다.

L-leucine, 출처=위키피디아

3. 라이신(lysine, K): 라이신은 라틴어 lys, '느슨하게' 혹은 '녹인다'에서 명명되었고, 약어는 lys, 단백질의 *가수분해로 얻어지는 염기성 아미노산으로 1889년 *카세인에서 처음 분리되었습니다. 항온 동물의 필수 아미노산으로서 동물성 단백질에 많이 존재하고 식물성 단백질에는 함유량이 낮습니다. 라이신이 풍부한 식품은 생선, 우유, 치즈, 달걀, 리마콩, 육류, 감자. 라이신의 주요 기능은 심장 질환 예방, 골다공증 개선, 면역력 증가, 백내장 완화, 근 손실 억제, 성장 촉진하며, 결핍되면 체중감소, 집중력 저하, 성장 부진, 효소의 이상, 식욕 부진 등이 나타납니다.

L-lysin, 출처=위키피디아

4. 메티오닌(methionine, M): 1928년 프로피온알데하이드로부터 합성하는데 성공함으로써 그 구조가 확정되어, 메티오닌으로 명명되었고, 약자로 Met로 표현합니다. 메티오닌은 비필수 아미노산인 시스테인(cysteine)으로 전환되며 황을 갖고 있는 특성으로 인해 신체내 적절한 수준의 양적 유지가 중요합니다. 메타오닌이 풍부한 식품으로는 곡물, 씨앗, 견과류, 계란 등이 있습니다. 시스테인은 유연성, 피부 및 모발 건강에 중요한 역할을 하며, 메티오닌은 납/수은의 중금속 제거, 손/발톱 건강, 세레늄과 아연의 흡수에 도움을 줍니다. 

Canonical form of methionine, 출처=위키피디아

5. 페닐알라닌(phenyalanine, F): 체내에서 페닐알라닌을 분해하는 효소가 없으면 *페닐케톤뇨증에 걸리게 됩니다. 페닐알라닌은 또한, 신체가 단백질, 효소뿐만 아니라 다른 아미노산을 사용하도록 도움을 줍니다. 페닐알라닌이 풍부한 식품으로는 견과류, 생선, 유제품, 육류, 가금류, 콩 등이 있습니다. 페닐알라닌이 결핍되면 기억력 문제, 피로, 습진을 일으키며, 영유아에게는 체중 증가를 억제하는 현상이 발생할 수 있습니다.

L-phenylalaine, 출처=우키피디아

6. 트레오닌(threonine, T): 1935년 W. C. 로즈가 피브린의 산가수분해물로부터 분리하였고, 4가지 이성질체가 있는데 그 중에 L형은 단백질 구성성분인 아미노산에 속합니다. 트레오닌이 많이 함유된 식품으로는 달걀, 우유, 육류 등 동물성 단백질에는 많이 함유되어 있지만 식물성 단백질에는 함유량이 적게 나타납니다. 주요 기능으로는 소화 불량, 지방 대사를 돕고, 경미한 우울증이 있는 사람에게 도움이 될 수 있습니다.

L-threonine, 출처=위키피디아

7. 트립토판(tryptophan, W): 독일어 tryptic '트립신으로부터' + 그리스어 phainein '나타나는'의 합성어로 필수 아미노산중에 하나입니다. 1890년 노이마이스터가 단백질을 트립신 분해물 속에 들어 있는 인돌과 비슷한 성질을 나타내는 물질에서 발견하여 명명하였습니다. 1901년 F. G. 홉킨스와 S. W. 콜이 우유 단백질인 *카제인의 이자 소화물에서 분리하였습니다. 인간을 비롯한 대부분의 동물들은 합성할 수 없기 때문에 반드시 식품으로 섭취해야 합니다. 트립토판은 수면 호르몬, 비만 개선 효과가 있는 세로토닌, 나이아신 등 인간 건강에 필수적인 물질로 변환합니다. 트립토판이 많이 함유된 식품으로는 초콜렛, 귀리, 바나나, 우유, 치즈, 고기, 생성, 땅콩 등에 많이 함유되어 있습니다. 주요 기능으로는 트립토판이 많이 함유된 초콜렛을 섭취하면 우울증 치료에 효과가 있고, 알콜 중독에도 효과가 있다고 알려져 있습니다.

L-tryptophan, 출처=위키피디아

8. 발린(valine, V): 성장에 중요한 필수 아미노산의 하나이며, 가지사슬 아미노산으로 포도당을 생성하는 아미노산입니다. 발린이 풍부한 식품으로는 콩가루, 현미, 생선, 육류, 견과류, 두류에 많이 함유되어 있습니다. 주요 기능으로는 근육 성장, 조직 복구, 에너지, 정신 집중, 정서적 안정감에 도움을 주며, 결핍되면 정신 기능 저하 및 불면증을 유발합니다.

 Valine, 출처=위키피디아

9. 히스티딘(histidine, H): 어린이에게는 필수이지만 어른에게 반드시 필요한 것은 아님. 히스티딘은 염기성 아미노산으로 1896년 독일의 물리학자 알브레히트 코셀이 처음 불리하였고, 히스티딘은 히스티민의 전구체로 사용되는데, 히스티민은 염증 반응을 일으키는 데 중요한 역할을 합니다. 히스티딘이 풍부한 식품으로는 씨앗, 견과류, 육류, 생선, 통 곡물 등이 있습니다. 주요 기능으로는 혈액 세포 생성 및 복구 촉진, 신경 세포를 보호하는 보호막 유지에 도움을 줍니다. 또한 히시티민을 대사하여 면역력 증진, 인슐린 저항성을 낮출 수 있습니다.

L-histidine, 출처=위키피디아

• 가지사슬 아미노산(branched chain amino acid, BCAA): 아미노산의 *곁사슬 부분의 탄소골격이 돌연변이 형태의 구조를 가진 것, 가지사슬아미노산에는 류신, 아이소류신, 발린이 포함되며 모두 필수 아미노산이라고 함. 가지사슬 아미노산은 신체활동과 같은 동물의 근육활동과 관련된 운동에서 매우 중요한 역할을 함.
• 곁사슬(side chain): 곧은 사슬 모양의 탄소 원자에서 가지가 갈라져 이어진 탄소 사슬.
• 유리 사슬(free state): 원소가 화합하지 않고 *단랑체로 존재하는 형태.
• 단랑체(monomer): 고분자화합물이 화학 반응에 의하여 생성될 때 단위가 되는 저분자 물질.
• 마이야르(maillard reaction): 프랑스 화학자인 루이스 마이야르(Louis Camille Maillard)가 단백질 합성을 연구하던 중 처음으로 발견, 아미노산과 환원당 사이의 화학 반응으로, 음식의 조리 과정 중 색이 갈색으로 변하면서 특별한 풍미가 나타나는 일련의 화학 반응을 말합니다.
• 가수분해(hydrolysis): 자연계의 화학반응 중에 물분자가 작용하여 일어나는 분해반응
• 카세인(casein): 카세인은 우유 속에 약 3% 함유되어 있으면서, 우유에 함유된 전 단백질의 약 80%를 차지. 카세인의 화학 조성은 아미노산 외에 1%의 인과 당을 함유.
• 페닐케톤뇨증(phenlyketonuria, PKU): 아미노산의 하나인 페닐알라닌을 대사하지 못하는 유전병으로 상염색체 열성으로 유전됩니다. 체내에서 페닐알라닌과 그 대사 산물의 축척으로 지능 장애, 담갈색 모발, 피부의 색소 결핍 등의 증상이 발생합니다. 페닐케톤뇨증이 있는 신생아는 진단 후 페닐알라닌 섭취를 줄이는 것만으로도 정상 생활이 가능하지만, 조기에 발견하지 못하면 영구적인 지능 장애를 유발합니다. 한국에서 발생빈도는 1/53,000 입니다.
• 카제인(casein): 우유의 주요단백질로서 일종의 인 단백질.

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글을 마치며

단백질의 기본 구성단위로 체내에서 합성되지 않아서 반드시 음식으로부터 공급해야만 하는 아미노산을 필수 아미노산이라고 합니다. 필수 아미노산은 아이소류신, 류신, 라이신, 메티오닌, 페닐알라닌, 트레오닌, 트립토판, 발린, 히스티딘까지 총 9 종류의 아미노산으로 구성되어 있으며, 각각의 기능과 풍부하게 함유된 식품에 대하여 알아보았습니다. 이상으로 필수 아미노산의 포스팅을 마치며, 다음은 비필수 아미노산(non-essential amino acids)에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

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우리 몸의 바탕을 이루는 성분 "단백질" (Protein) #1

비필수 아미노산 1편 "단백질" (Protein) #3

비필수 아미노산 2편 "단백질" (Protein) #4