단백질, 아미노산의 구성과 종류

목차

• 아미노산의 구성과 종류(불필수, 필수, 조건부필수 아미노산)
• 단백질의 구성과 종류(완전, 불완전 단백질)
• 단백질의 상호보충효과

1. 아미노산의 구성과 종류

아미노산(amino acid)은 단백질의 최소 구성단위로 아미노산들이 결합하여 단백질을 만듭니다. 그럼 아미노산은 어떤 구조를 가지고 있을까요? 아미노산은 탄소(C), 산소(0), 수소 (H), 질소(N)로 구성되어 있습니다.  아미노산은 탄소 골격에 수소와 산소(카 르복실기-COOH)가 붙어 있으며, 열량 영양소 중 유일하게 질소를 함유한 아미노기(NH2)가 포함되어 있습니다. 또한 중심 탄소 골격의 R부분에 어떤 물질이 붙느냐에 따라 아미노산의 종류와 이름이 결정되며 우리 몸은 정상적인 신체 기능을 수행하기 위해 20가지의 아미노산을 필요로 합니다. 이러한 아미노산들이 결합하여 우리 몸에 필요한 단백질을 만듭니다.

그런데 20종의 아미노산 모두 체내에서 합성될까요? 아닙니다. 어떤 아미노산은 체내에서 합성되지만 어떤 아미노산은 반드시 식품을 통해 섭취해야 합니다. 이렇게 체내 합성 여부에 따라 필수 아미노산과 불필수 아미노산으로 나누어집니다. 

1) 불필수 아미노산 

우리 몸에서 충분히 합성되는 11가지 아미노산

알라닌, 아르기닌, 아스파라긴, 아스파르트산, 시스테인, 글루탐산, 글루타민, 글리신, 프롤린, 세린, 티로신

 

 2) 필수 아미노산 

우리 몸에서 합성되지 않거나 합성이 되더라도 충분하게 되지 않는 9가지 아미노산으로 식품을 통해 섭취해야만 하는 아미노산

히스티딘, 이소류신, 류신, 리신, 메티오닌, 페닐알라닌, 트레오닌, 트립도판, 발린  

 

3) 조건부 필수 아미노산 

영유아기 미숙아, 외상, 종양, 신장질환, 유전적 질환 등 질병으로 불필수 아미노산이 조건적으로 필수 아미노산처럼 간주되는 경우도 있습니다. 미숙아의 경우, 합성하는 경로가 아직 성숙되지 않아 시스테인이 필수적으로 공급되어야 합니다. 타우린과 티로신 또한 미숙아에게는 조건적 필수 아미노산입니다. 외상 혹은 종양이 있는 경우는 글루타민과 아르기닌이 필수 아미노산이 됩니다. 특히 글루타민은 체내에 양적으로 많이 존재하는 아미노산인데, 외상과 같은 스트레스가 있는 경우 필요량이 급격히 증가되며, 장의 주 연료원이므로 추가로 공급하게 되면 회복에 도움을 주게 됩니다. 아르기닌은 프롤린과 글루탐산의 전구체이며, 또한 항염증 작용을 하는 산화질소(NO)의 전구체로서 중요한 역할을 하여 조건적 필수 아미노산으로 분류됩니다. 신장 질환이 있는 사람의 경우, 세린의 합성이 원활하지 않아 식품을 통해 섭취해야 합니다. 유전적 질환인 페닐케톤뇨증의 경우, 폐닐알라닌 하이드 록실레이즈(phenylalanine hydroxylase)라는 효소의 결핍으로 필수 아미노산인 페닐알라닌의 대사 장애가 일어나 페닐알라닌이 티로신이라는 불필수 아미노산으로 전환되지 않습니다. 따라서 페닐케톤뇨증 환자는 티로신을 충분히 합성할 수 없어 티로신이 조건부 필수 아미노산이 됩니다. 

 

※ 중성, 산성, 염기성 아미노산 
아미노산 중에는 수소이온을 내어 놓는 산성 아미노산과 수소이온을 받아들이는 염기성 아미노산이 있습 니다. 중성 아미노산들은 아미노기와 카르복실기를 하나씩 가지고 있지만, 산성 아미노산의 경우. 카르복실기를 2개 가지고 있으며, 염기성 아미노산의 경우 아미노기를 2개 가지고 있습니다. 이런 아미노산들은 우리 몸속 pH가 급격히 변하는 경우, pH가 일정한 상태(7.35-7.45)로 유지되도록 도와줍니다. 염기성 아미노산에는 아르기닌, 히스티딘, 리신이 있고, 산성 아미노산에는 아스파르트산, 글루탐산이 있습니다. 

 

2. 단백질의 구성과 종류

체내에 필요한 필수 아미노산의 공급을 위해서는 반드시 단백질이 풍부한 식품을 섭취해야 합니다. 그렇다면 어떤 식품에 단백질이 풍부할까요?  단백질은 고기, 생선, 계란 등의 동물성 식품에 풍부하며 식물성 식품 중에는 콩류, 특히 대두에 풍부합니다. 이러한 식품 속 단백질은 몸에 들어와 아미노산으로 분해되어 다시 우리 몸에 필요한 여러 가지 단백질을 만드는 데 사용하게 됩니다. 또한 우리 몸에서 얼마나 효율적으로 이용되는지에 따라 각 식품 내 단백질을 평가하기도 합니다. 

우리 몸에서 필요한 필수 아미노산을 충분히 공급하여 단백질 합성을 얼마나 잘 할 수 있는지에 따라 식품 속 단백질은 완전 단백질과 불완전 단백질로 나누게 됩니다.

 

1) 완전 단백질 

우리가 반드시 식품으로 공급받이야 할 9가지 필수 아미노산을 모두 우리 몸에 필요량 만큼 함유하고 있는 단백질을 말하며 젤리틴을 제외한 보든 동물성 단백질과 대두(soy) 단백질이 여기에 해당됩니다. 

2) 불완전 단백질

우리가 섭취해야 할 필수 아미노산이 함유되어 있기는 하지만 우리 몸에서 필요로 하는 양 만큼 충분하지 않거나 필요한 모든 필수 아미노산을 함유하고 있지 않을 경우를 말하며 대두 단백질을 제외한 모든 식물성 단백질이 여기에 해당됩니다. 이때 필요량에 비해 적은 양이 들어있거나 결핍되어 있는 필수 아미노산을 제한 아미노산이라고 하며 이 양에 따라 우리 몸에서 필요한 단백질 합성이 제한됩니다. 예를 들면 우리 몸에서 ALABAMA라는 단백질을 합성해야 한다고 할 때 각각의 알파벳이 단백질 합성에 필요한 필수 아미노산이라고 합시다. 이때 방금 섭취한 식품을 통해 현재 A, A,A, L, B, M 만큼의 아미노산을 공급받았다고 하면 A가 3개만 공급되었으므로 한 개가 부족한 상황이 됩니다. 이런 경우 우리 몸속에서 단백질 ALABAMA의 합성은 불가능하게 되고 따라서 4가 제한 아미노산이 됩니다. 체내 단백질은 필요한 아미노산이 정해진 순서대로 결합을 해서 이루어진 것이므로 필요한 아미노산이 없는 경우 합성 자체가 불가능하게 됩니다. 대두를 제외한 식물성 단백질에는 제한아미노산이 존재합니다. 

3) 단백질의 상호 보충효과 

따라서 식물성 단백질의 경우 필수아미노산 결핍으로 인해 단백질 합성이 저하되지 않도록 두 가지 이상의 식물성 단백질을 함께 섭취하면 완전단백질 식품과 같은 효과를 누릴 수 있 습니다. 예를 들어 콩밥을 섭취하게 되면 콩류에 부족한 메티오닌과 곡류에 부족한 리신, 트레오닌을 보충할 수 있습니다. 또한 샐러드를 먹을 때 견과류를 첨가하여 먹으면 채소에 부족한 메티오닌과 견과류에 부족한 리신을 상호 보충할 수 있습니다.