단백질의 소화과정과 체내역할에 대해 알아보자[영양학5]

단백질은 생명 유지에 필수적인 영양소이다. 우리 몸에서 단백질은 효소, 호르몬, 항체 등의 주요 생체 기능을 수행하고 근육 등의 체조직을 구성한다. 또 살아 있는 세포에서 수분 다음으로 많이 존재하기에 식이를 통해 체내에서 필요한 단백질을 규칙적으로 공급해야만 한다. 거대분자인 단백질은 소화과정을 거쳐 아미노산으로 분해, 흡수되어 인체에서 사용한다. 단백질은 구성단위인 아미노산이 펩티드 결합으로 연결되어 있고 최소 100여 개의 아미노산으로 구성되어 있다.

 

단백질의 소화과정에 대해 알아보자

1. 위에서의 소화

단백질의 소화는 위에서 시작된다. 단백질이 위산에 의해 변성되면 단백질을 분해하는 효소인 펩신이 작용한다. 펩신은 모든 단백질을 분해해 펩톤으로 나누기 전 위의 주세포들로부터 자가소화를 방지하기 위해 불활성 전구체인 펩시노겐으로 분비된다. 펩시노겐은 pH 1~2인 위산에 들어가게 되면 효소의 일부분이 유리되어 펩신이 된다. 

 

2. 소장에서의 소화

펩톤은 소장에 들어가면 소장벽을 자극하여 콜레시스토키닌 분비를 촉진시킨다. 콜레시스토키닌이 혈액을 통해 췌장과 담당에 이르면 담낭이 수축되어 담즙이 분비된다. 췌장에서 단백질 분해효소인 트립신, 키모트립신, 카르복실말단 분해효소는 불활성 효소 전구체 형태로 소장으로 배출된다. 소장에 이르면 장의 트립신 활성화효소가 트립시노겐을 트립신으로 활성화시킨다. 활성화된 트립신은 키모트립신과 카르복실말단 분해효소를 활성화시키고, 불활성형으로 남은 트립시노겐도 분할해서 트립신으로 활성화한다. 또 소장은 짧은 펩티드에서 아미노 말단의 아미노산을 차례로 가수분해시키는 효소도 분비한다.

 

이렇게 펩신, 트립신 및 키모트립신은 펩티드 사슬을 가수분해할 때 각 효소의 아미노산 특이성이 달라 단백질 소화가 매우 효율적으로 진행된다. 연속적인 작용에 의해 단백질은 아미노산 혼합물로 가수분해되고, 유리된 아미노산은 소장의 흡수세포를 통하여 융모 모세혈관으로 흡수되어 간으로 운반된다.

 

※췌장에서 분비되는 단백질 분해효소

1) 트립신: 리신과 아르기닌의 카르보널기로 된 펩티드 결합을 가수분해. 위에서 펩신의 작용으로 만들어진 폴리펩티드를 더 작은 펩티드로 가수분해

2) 키모트립신: 방향족 아미노산 인접부위의 펩티드 결합을 가수분해. 위에서 펩신의 작용으로 만들어진 폴리펩티드를 더 작은 펩티드로 가수분해

3) 카르복실말단 분해효소: 펩티드의 카르복실기 말단에 있는 아미노산을 하나씩 차례로 제거함.

 

단백질의 체내 역할 및 기능에 대해 알아보자

단백질을 분해해 소화 흡수된 아미노산은 충분히 에너지가 공급된 상태라는 전제하에 효소, 체구성 성분, 혈액 내의 운반 단백질, 면역체, 조절 인자, 근육수축단백질 등으로 합성되어 기능을 수행한다.

 

1. 체구성 성분 형성

단백질은 모든 신체 조직의 성장과 유지에 매우 중요하다. 특히 성장기, 임신 및 수유기에 단백질이 많이 요구된다. 형성된 체구성 단백질은 계속 퇴화되고 재생되므로 매일 단백질을 공급해야 한다.

• 체구성 물질: 근육, 결제조직, 뼈 속의 지지체, 혈액응고인자. 혈증운반 단백질, 시각색소
• 세포막 성분: 영양소 흡수를 위한 수용체, 호르몬의 수용체, 세포 안팎의 이온균형을 유지시켜 주는 이온 펌프

2. 수분 평형유지

혈중 단백질인 알부민과 글로불린 등은 체내 수분평형을 돕는다. 분자량이 커서 모세혈관을 빠져나가지 못해 혈관 내의 삼투압을 조직보다 높게 유지시켜 수분을 혈관에 머무르게 한다. 단백질이 충분히 공급되지 않아 혈중 단백질 양이 줄어들면 말초 모세혈관이 있는 조직(손, 발 등)에서 부종이 나타난다.

 

3. 산염기 평형유지

혈중 단백질은 양성물질로서 쉽게 수소이온을 내어주거나 받아들여 완충제로 작용한다. 이는 혈액의 pH를 항상 일정한 상태(pH 7.35 ~ 7.45) 유지에 관여한다.

 

4. 면역기능

단백질은 면역세포들의 주요성분을 구성하고 생성하는 항체로서 작용해 질병에 대해 저항력을 가진다. 단백질이 충분하지 않으면, 면역체계의 세포가 부족해지고 기능이 떨어져 감염에 치명적일 수 있다.

 

5. 포도당 생성 및 에너지원으로 사용

단백질은 체내에서 사용되는 에너지의 2~5%를 제공하고 4kcal/g의 에너지를 내준다. 대부분의 세포는 우선적으로 탄수화물이나 지방을 에너지원으로 사용한다. 에너지원이 부족하거나 단백질 공급이 과잉되면 단백질을 에너지원으로 사용된다. 하지만 단백질은 비효율적인 에너지원이다. 그 이유로 단백질을 에너지원으로 사용 시 발생하는 암모니아를 배설하기 위해 간, 신장에서 요소를 합성하는 과정에서 일부 에너지를 소모하기 때문이다. 특히 신경조직이나 적혈구는 에너지원으로 포도당을 필요로 하는데 탄수화물을 충분하게 섭취하지 못한 경우, 아미노산을 전구체로 하여 간이나 신장에서 당 신생과정을 통해 포도당을 합성하여 에너지원으로 제공한다. 식이섭취가 충분하지 못한 기아상태에서는 당 신생과정이 지속되어 근육이 소모된다. 

 

 

[참고도서]

(21세기)영양학 원리, 교문사, 최혜미 외 10인, 2011