단백질과 아미노산

1. 단백질의 기능

단백질은 우리 인체에서 물 다음으로 높은 비중을 차지하는 구성성분으로 근육, 뼈, 각 신체의 조직을 구성하고, 효소나 호르몬을 만드는데 사용됩니다. 또한 항체를 형성하여 면역을 담당하는 물질로서 대단히 중요한 유기물입니다. 단백질은 섭취된 후 소화되면 22가지의 아미노산으로 분해되어 흡수됩니다. 이중 8가지는 필수(몸안에서 만들어질수 없음)아미노산이며 나머지는 비필수(적당한 영양소와 함께 몸안에서 만들어질수 있음)아미노산 입니다. 일반적으로 무리없는 일상 생활을 할때에는 자기 체중 1kg 당 1g(1g당 4kacl)의 단백질로 충분하지만, 격렬하고 강도높은 운동을 통해 근육의 크기와 무게를 증가시키려면 체중 1kg 당 1.8~2.2g 정도의 더 많은 단백질을 섭취해야 합니다. 단백질은 한번에 많은 양을 섭취하는 것보다 여러번으로 나누어 섭취하는게 좋습니다. 그것은 인체가 한번에 흡수할수 있는 단백질 양이 약 30~45g 정도로 한정되어 있기 때문입니다. 단백질이 결핍되면 근육발달에 지장을 주며 근육의 크기나 무게가 감소하고 빈혈에 걸릴 수 있습니다. 심한 경우 저항력이 약해져 각종 질병에 쉽게 걸릴 수 있으므로 충분한 단백질을 섭취해 주어야 합니다. 

가. 효소 기능 : 아밀라제, 트립신 등

나. 호르몬 기능 : 인슐린, 티록신 등

다. 수송 단백질 기능 : 헤모글로빈 등

라. 면역 단백질 기능 : γ-글로불린 등

마. 구조 단백질 기능 : 콜라겐 등

바. 수축성 단백질 기능 : 근육의 액틴과 미오신 등

2. 단백질의 구조

1차 구조(선구조): 아미노산의 종류와 배열 순서,인슐린등, 펩티드결합

2차 구조(면구조): 1차 구조가 규칙적으로 꼬이거나 꺾인 모양, 수소결합

-α나선구조 : α-케라틴 등

-β병풍구조 : 누에고치의 피브로인, 거미줄 등

3차 구조(입체구조): 폴리펩티드 사슬이 꼬여서 된 구형의 입체구조, 수소결합, 이온결합, 황결합

-미오글로빈, 각종 효소 등

4차 구조: 3차 구조의 단백질이 2개이상 복합되어 있는 구조, 헤모글로빈등

3. 단백질의 분류

가. 구성 성분상의 분류 : 단백질의 구성상 순수한 아미노산으로만 이루어져 있으면 단순 단백질이라 부르고, 아미노산 이외에 기타의 물질과 결합되어 있으면 복합 단백질이라 부릅니다.

 1) 단순 단백질(Simple protein) : 아미노산으로만 구성

 ⇒ 알부민, 글로불린, 히스톤, 피브리노겐 등

 2) 복합 단백질(Conjugated protein) : 아미노산 ＋ 기타 물질

 ⇒ 핵 단백질(Nucleoprotein) : 염색사

 ⇒ 색소 단백질 : 헤모글로빈

 ⇒ 당단백질(Glycoprotein) : 세포막 표면의 인식 기능

 ⇒ 인단백질(Phosphoprotein) ⇒ 유도 단백질(Derived protein)

나. 단순 단백질과 복합 단백질

단백질은 분자구조에 따라서 분류할 수 있습니다. 오직 아미노산만을 가지고 있는 단백질을 '단순 단백질(simple proteins)'이라고 부릅니다. 단순 단백질이라고 해도 단백질들이 가지고 있는 아미노산의 종류와 수는 다 다르며, 따라서 분자량도 큰 차이가 있습니다. 이에 비해, 많은 단백질 분자들은 아미노산 외의 다른 물질들을 함께 가지고 있습니다. 이를 '복합 단백질(conjugated proteins)'이라고 합니다. 복합단백질의 대표적인 예로는 핵단백질(nucleoproteins)을 들 수 있으며, 이는 핵산과 아미노산의 화합물입니다. 지단백(lipoprotein)도 역시 복합 단백질이며 헤모글로빈도 복합 단백질의 일종으로 단백질과 금속을 가진 색소(heme)의 결합입니다. 또 단백질에 탄수화물이 결합되어 당단백질(glycoproteins)을 만듭니다. 

4. 아미노산의 종류

섭취된 단백질은 인체내에서 소화와 대사 과정을 통해 약 22종의 아미노산(Aimno-Acid)으로 분해되어 흡수됩니다. 흡수된 아미노산들은 인체 내에서 근육이나 피부 재생에 사용됩니다. 아미노산은 필수 아미노산과 불필수 아미노산으로 분류됩니다. 불필수 아미노산이란 체내에서 다른 화합물질에 의해 체내합성이 가능한 아미노산을 말합니다. 필수 아미노산이란 체내에서 합성이 불가능한 화합물로 설사 합성이 된다하여도 합성속도가 매우 느리기 때문에 필요량을 충족시키지 못하여 반드시 음식물로 섭취해야 하는 아미노산을 말합니다. 여기서 주의해야할 것은 불필수 아미노산이 체내합성이 가능하다 해도 음식물을 통해 충분히 섭취할 필요가 있다는 것입니다. 불필수 아미노산이 부족하면 단백질 대사가 원활이 이루어질 수 없기 때문입니다. 필수 아미노산은 한 종류라도 결핍되면 다른 필수 아미노산이 충분하더라도, 그 결핍된 아미노산으로 단백질 합성이 제한되게 됩니다. 이런 문제점 때문에 단백질 식품을 단백질효율(PER)을 이용해 평가하는데 계란이나 우유 같은 완전 단백질 식품은 필수 아미노산이 적절한 비율을 이루고 있어 PER이 높습니다. 따라서 PER이 높은 식품을 먹는게 좋고, 균형있는 단백질 섭취를 위해 보충제를 활용하는게 좋습니다. 

불필수 아미노산 

알라닌(alanine),아스파라긴산(aspartic acid),시스틴(cystin), 글루타민산(glutamic acid),글루타민(glutamine), 글리신(glycine), 오르니틴(omithne), 프롤린(proline),세린(serine), 타우린(taurine)

필수 아미노산

이소루신(isoleucine), 루신(leucine), 라이신(lysine), 메티오닌(methionine),페닐알라닌(phenylalanine), 트레오닌(threonine), 트립토판(tryptophan), 발린(valine), 히스티딘(Histidine)

가. 불필수 아미노산

1) 알라닌

① 근육조직, 뇌 및 중추신경계를 위한 에너지의 중요 원천이다. ② 항체를 생산함으로써 면역계를 강화한다. ③ 당과 유기산들의 대사를 돕는다. 

2) 아스파라긴산

① 신체로부터 해로운 암모니아의 제거를 돕는다. ② 암모니아가 순환계에 들어오면 중추신경계에 손상을 줄 수 있는 고도로 독성 물질로 작용한다. ③ 최근의 연구들에 의하면 aspartic acid는 피로에 대한 저항성을 증가시키며 지구력을 증가시킬 수도 있을지 모른다고 한다. 

3) 시스틴

① 항산화제로서 기능하며 방사선과 공해에 대한 방어에 있어서 신체를 강력하게 돕는다. ② 노화 과정을 늦추고 유리기를 불활성화 하고 독소를 중화하는 것을 도울 수 있다. ③ 단백질 합성을 돕고 세포의 변경을 제출한다. ④ 이것은 화상과 외과적 수술로부터 회복시 도움을 주는 피부의 형성을 위해 필요하다. ⑤ 털과 피부는 10-14%의 cystine으로 구성되어 있다. 

4) 글루타민

① 정신적인 역량을 개선함으로써 천연 “brain food”로서 고려된다. ② 궤양 치료가 빨라질 수 있도록 돕는다. ③ 알코올중독, 정신분열증, 설탕갈망을 조절하는 것을 돕는다. 

5) 글리신

① 에너지를 필요로하는 세포 만드는 과정에서 산소의 방출을 유발하도록 돕는다. ② 강력한 면역계에 반응하는 호르몬의 제조에 중요하다. 

6) 오르니틴

① 간에 대해 독성이 강한 암모니아를 모독성의 요소로 변환, 오줌으로 배출하여 간을 보호한다. ② 성장호르몬을 분비시키므로서 근육합성을 증가시키고 기초대사를 촉진시켜 비만을 예방하는 식품소

재이다. ③ 주름살개선과 같은 피부미용 작용 등의 기능을 한다. 

7) 프롤린

① 관절과 힘줄의 더 나은 기능을 위해 극단적일 정도로 상당히 중요하다. ② 또한 심장 근육을 유지하고 강화시키도록 돕는다. 

8) 세린

① 간과 근육에 의한 당의 저장 원천이다. ② 항체를 제공함으로써 면역계를 튼튼히 하도록 돕는다. ③ 신경섬유 주위의 지방산 덮개를 합성한다. 

9) 타우린

① 간질 발작을 조절하는데 매우 중요한 막의 감수성을 안정화 하는데 도움을 준다. ② taurine과 황은 노화 과정에서 일어나는 많은 생화학적 변화들의 조절을 위해 필요한 인자로서 고려

된다. ③ 유리기 폐기물을 청소하는데 도움을 준다. 

10) 티로신

① 신경 충격을 뇌로 전달한다. ② 기억력을 개선한다. ③ 정신적 경계를 증가시킨다. ④ 갑상선, 부신 및 뇌하수체의 건강한 작용을 촉진한다. 

11) 아르기닌

① 연구들에 의하면 세균, 바이러스 및 종양세포에 대한 면역반응을 개선시킨다. ② 상처 치료 및 간의 재생을 촉진한다. ③ 성장호르몬의 분비를 유도한다. ④ 최적의 근육 성장 및 조직 수리에 필수적인 것으로 고려된다. 

나. 필수아미노산

1) 이소루신, 루신

① 이것들은 신체내에서 다른 필수 생화학적 성분들의 제조를 위한 원료를 제공한다. ② 제조된 성분들 일부는 상부 뇌에 대한 흥분제와 같은 에너지 생산을 위해 이용되어 더욱 민첩하게끔 돕는다. 

2) 라이신

① 적절한 칼슘 섭취를 보증한다. ② collagen (연골과 결체조직을 구성하는) 형성을 돕는다. ③ 항체, 호르몬, 효소 생산을 도와준다. ④ 최근의 연구들에 의하면 Lysine은 바이러스 성장을 감소시키는 영양소의 균형을 개선함으로써 herpes에 효과적일 수도 있을 것임을 제시한다. ⑤ 결핍되면 피로감, 무력증, 흥분, 눈의 충혈, 성장지연, 탈모, 빈혈, 생식문제를 초래할 수 있다. 

3) 메티오닌

① 모발, 피부 및 손톱의 이상을 예방하는 황(sulfur)의 주요 공급원이다. ② 간에서 lecithin 생산을 증가시킴으로써 콜레스테롤 수준을 낮추도록 돕는다. ③ 간의 지방을 감소식키며 신장을 보호한다. ④ 중금속에 대한 천연 chelating agent이다. ⑤ 암모니아 형성을 조절하여 방광 자극을 감소시키는 암모니아가 없는 소변을 만든다. ⑥ 모낭(hair follicles)에 영향을 주어 머리카락 성장을 촉진한다.

4) 페닐알라닌

① 뇌에 의해 이용되어 norepinephrine을 생산하도록 하는데, 이 norepinephrine은 신경세포와 뇌 사이에서 신호를 전달하는 화학물질이다. ② 깨어서 경계하는 것을 유지한다. ③ 공복시 통증을 감소시킨다. ④ 항울제(antidepressant)로 작용하며 기억력을 개선하도록 돕는다. 

5) 트레오닌

① Collagen, Elastin 및 enamel 단백질의 주요 구성요소이다. ② 간에 지방이 축적되는 것을 막도록 돕는다. ③ 소화관과 장관 기능이 보다 원활하게끔 돕는다. ④ 신진대사와 동화작용을 돕는다. 

6) 발린

① 정신적 활력을 촉진한다. ② 근육의 공동작업과 평온한 정신상태이다. 

7) 히스티딘

① Hemoglobin에서 대량 발견된다. ② 류마티스 관절염, 알러지 질병, 궤양 및 빈혈을 치료하는데 이용되어 왔다. ③ 영유아에게 특히 필요한 아미노산이다. 

8) 트립토판

① 천연 이완제로 정상적인 수면을 유도함으로써 불면증을 완화하도록 돕는다. ② 편두통의 치료에 도움을 준다. ③ 면역계에 도움을 준다. ④ 동맥과 심장의 경련 위험을 감소시키도록 돕는다. ⑤ 콜레스테롤 수준을 감소시키는데 Lysine과 함께 작용한다. 

5. 아미노산(Amino acid)

아미노산은 16%의 질소를 함유하고 있으며 단백질의 구성분으로 28종정도가 있다. 

아미노산의 일반적인 생리활성 작용 - 근육형성, 체지방감소작용으로 비만개선, 수술, 외상으로 인한 조직손상회복촉진, 간대사 촉진으로 지방간, 독성물질해독, 간경화의 회복에 촉진, 심장질환개선, 중추신경계, 뇌신경계 조절작용으로 간질, Parkinson's disease, 치매, 불안, 불면증상 개선, 학습능력, 기억력 개선, 혈당 조절작용, 혈관 확장하여 혈압조절작용과 간헐성 파행 개선, 남성 발기 부전치료 (Male Sexual Disorders), 정자 생성촉진, 항체형성, 면역 기능 강화작용, 성장호르몬 방출 촉진작용, 임신 긴장 증후군 완화, 폐의 기능강화 하여 폐질환예방, 피부, 연골, 골관절, 인대, 콜라겐, 엘라스틴 생성에 관여, 관절류머티등에 항염작용, 전립선 기능강화작용, 중금속 배설작용, 골다공증 개선, 헤르페스바이러스 억제작용, 백내장 (Cataracts) 완화, 머리카락에 필수영양소, 식욕조절작용, 피부에 보습작용, 피부의 신축작용, 피부의 신축성 강화, 빈혈개선

6. 단백질 섭취요령

1) 단백질이 풍부한 식품(단백질 효율이 좋은 식품)을 먹습니다. 

- 우유, 유제품, 계란, 소고기, 닭고기, 생선, 콩류 같은 PER이 높은 식품을 먹습니다. 

2) 콩 식품은 발효되거나 가공된 식품을 먹습니다. 

- 콩 단백질은 입자의 강도가 매우 높아 소화 및 흡수가 잘 되지 않아 거북함과 포만감만 주며 배설됩니다. 이런 문제를 해결하기위해 콩은 효소에 의한 발효, 끊는 물에 삶거나, 볶는 방법으로 열을 가해 가공하여 먹어야 합니다. 이렇게 하면 콩은 소화 흡수율이 높아져 양질의 단백질을 얻을 수 있습니다. 

3) 지방의 과다섭취에 주의합니다. 

- 단백질이 풍부한 식품 중에는 지방 함유량이 높은 것이 있습니다. 대표적으로 붉은 육류가 있는데, 먹을때 비계를 제거하고(닭껍질 같은), 지방이 적은 부위를 먹는게 좋습니다. 보충제 중에서는 단백질이 풍부하면서도 지방이 적은 제품이 많으므로 그런 제품을 활용하는 것도 좋습니다.