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효소enzyme 영양과 효소와의 관계를 살펴보자.
2013-08-22 17:16:32
이엠생명과학연구원

1. 탄수화물

 

 

가. 생명체에서의 기능

1) 에너지원

단당류와 이당류가 주로 쓰이며, 사람은 다당류를 분해하여 포도당과 같은 단당류로 만든 다음 에너지원으로 많이 이용한다.

 

2) 저장물질

다당류가 주로 쓰이며, 저장물질의 형태로는 식물에서 발견되는 정분과 동물에서 발견되는 글리코겐이 있다. 전분의 예로는 감자나 고구마가 있고, 글리코겐은 간과 근육에 저장되어 있다. 전분이 소화효소에 의해여 분해되어 포도당이 생기는데 에너지원으로 사용하다가 남으면 인슐린에 의해 글리코겐으로 변한 뒤 간과 근육 속에 저장되고 에너지가 필요하면 글루카곤에 의해 글리코겐이 다시 포도당으로 분해되어 나오게 된다.

 

3) 세포의 구성성분

다당류의 일종인 섬유소는 물에 녹지 않고 경고하기에 식물의 세포벽을 구성하고 있다. 대부분의 동물들은 이 섬유소를 소화시킬 수 없으며, 소화되지 않은 섬유소는 대변을 부드럽게 해주는 역할을 한다. 초식동물은 대장관내 대장균이 섬유소를 분해해 주는데, 사람은 대장균의 수도 적을뿐더러 너무 많이 섬유소를 분해하면 삼투압에 의해 변이 물을 흡수하기에 설사를 한다.

 

나. 인체에서의 기능

1) 에너지 공급

신체 활동을 위해서는 에너지가 끊임없이 요구된다. 중추신경계는 에너지 급원으로 오직 포도당만을 사용하므로, 중추신경계의 원활한 작용을 위해서는 탄수화물은 꼭 있어야 하고, 지방도 에너지 급원으로 쓰여 지긴 하지만 이때에도 탄수화물이 필요하다.

탄수화물은 지방이 에너지로 쓰일 때 그 과정에서 중간대사 산물인 케톤체가 지나치게 쌓여 일어나게 되는, 비정상적인 상태인 케톤뇨증을 예방해준다.

 

2) 단백질 절약 작용

탄수화물의 다른 중요한 기능중의 하나는 단백질 절약 작용이다. 단백질도 에너지를 낼 수 있으나 단백질의 에너지를 내는 일 외에도 단백질 고유의 중요하고도 필수적인 기능이 있다. 그러나 식사 중에 탄수화물이나 지방이 부족하게 되면, 단백질은 이 기능을 못하고 에너지를 내는데 쓰이게 된다. 그러므로 탄수화물과 지방은 단백질이 에너지원이 되는 것보다 단백질의 고유기능을 행하도록 단백질을 절약시켜주는 작용이 있다고 볼 수 있다.

 

3) 장내 운동성

식이 섬유질(다당류 고분자 화합물)에는 셀룰로스(식이섬유), 헤미 셀룰로스, 리그닌, 펙틴질(과일이나, 찹쌀 등에 많이 들어 있는 식이 섬유), 검 같은 것들이 있다. 이것들은 장내에서 물을 흡수하여 부드러운 덩어리를 만들고, 이것이 소화기관 근육의 수축을 자극하여 장내에서 음식물이 잘 이동하도록 연동운동(장의 수축 운동)을 돕는 역할을 한다.

 

4) 신체 구성 성분

탄수화물은 함께 신체 내에서 중요한 몇 가지의 화합물을 형성 하는데, 주로 윤활물질이나 손톱, 뼈, 연골 및 피부 등의 중요한 구성요소가 되고 있다. 그 외에도 단당이면서 5탄당인 리보오스는 DNA (유전자의 본체)와 RNA (리보 핵산)의 중요한 구성 성분이 되며, 이당류인 유당은 칼슘의 흡수를 돕는 작용을 한다.

 

2. 단백질

가. 화학반응의 촉매

단백질은 세포 내에서 수많은 화학반응의 촉매 역할을 한다. 생물의 체내에서는 각종 화학반응이 끊임없이 일어나고 있는데, 이 화학반응은 생물체를 구성하는 모든 물질을 합성하고 생물의 활동에 필요한 에너지를 생성하는데 필요하다. 단백질은 이 모든 화학반응을 조절하여 적절한 시기에 체내의 적합한 장소에서 반응이 이루어지도록 조절하는 역할을 한다. 생물체 내에서의 화학반응의 속도를 조절하는 촉매를 효소라고 하는데, 대부분의 효소는 단백질로 이루어져 있다. 생물체 내의 화학반응의 종류는 매우 다양하며 각각의 반응에는 그 반응에만 촉매작용을 하는 효소가 존재한다.

 

나. 면역을 담당

단백질은 면역을 담당하는 항체의 주된 구성성분이다. 일반적으로 생물은 자신의 몸을 구성하고 있는 단백질과는 다른 종류의 단백질이 외부로부터 체내에 들어오면 체내에 항체(면역글로불린)라는 단백질을 생성한다. 외부에서 들어온 이 단백질은 항원이라 하며, 생성된 항체는 항원과 결합하여 항원을 파괴하거나 제거하는 방식으로 생물의 개체성을 유지한다. 체외로부터 들어오는 항원의 종류는 무수히 많으며, 생물체는 단백질의 구조적 특성을 이용하여 각각의 항원에 특이적으로 작용하는 항체를 생성한다.

소화 또한 면역의 변형된 형태라고 볼 수 있다. 우리가 음식물을 섭취하면, 소화효소의 작용을 통하여 음식물 내의 단백질을 아미노산으로 분해한다. 이는 외부에서 음식물이라는 형태로 들어온 이질단백질을 그대로 체내에 들여보내지 않고 일단 아미노산으로 완전히 분해한 다음 이 아미노산을 세포 내에 들여보내 개체에 필요한 단백질을 합성하게 하는 작용으로 볼 수 있다.

 

다. 기능에 따른 분류

다양한 종류의 단백질은 그 기능에 따라 구조 단백질과 생물학적 활성 단백질로 분류할 수 있다. 구조 단백질은 동물의 뼈, 힘줄, 인대, 피부 등을 구성하는 콜라겐과 손·발톱, 머리카락 등을 구성하는 케라틴 등으로 일반적으로 가늘고 긴 실 모양의 사슬로 구성되어 있다. 생물학적 활성 단백질은 효소와 같이 생물의 체내에서 일어나는 화학반응을 촉매하거나, 호르몬처럼 신체의 다른 부위로 신호를 전달하거나, 체내의 다른 부위로 물질을 수송하거나, 항원처럼 외부의 침입으로부터 몸을 방어하는 등의 역할을 한다.

기능

종류

효소

리보뉴클레아제, 트립신

호르몬

인슐린, 부신피질자극호르몬, 성장호르몬

수축단백질

미오신, 액틴, 튜불린

운반단백질

헤모글로빈, 미오글로빈, 혈청알부민

방어단백질

면역글로불린, 피브리노겐, 트롬빈

구조단백질

콜라겐, 엘라스틴

 

3. 지질

가. 필수지방산

다가 불포화 지방산 중 사람의 체내에서 합성할 수 없는 지방산으로 리놀레산과 α-리놀렌산이 있다. 이와 같이 생체에서 합성할 수 없는 지방산이나 합성은 되지만 양적으로 적기 때문에 식사로 섭취해야 하는 아라키돈산을 필수지방산이라고 한다. 필수지방산의 주된 기능은 생체막을 구성하는 인지질의 지방산으로서 물질투과 등의 기능 유지에 관여하고, 혈장 중의 리포단백질의 구성 성분으로서 지질운반에 관여한다. 또 혈관에 콜레스테롤 침작을 억제하고 고지혈증을 억제하는 효과가 있다. 사람은 하루 섭취열량의 1~2%에 해당하는 리놀렌산, 0.5~1%의 α-리놀렌산, 0.5% 정도의 EPA 및 DHA가 필요한데 보통의 식사로도 충분하다. 그러나 다가불포화지방산은 비교적 산화되기 쉽기 때문에 비타민 E의 섭취량에 주의하여야 한다.

 

나. 에너지원

우리들이 섭취하는 지질의 대부분은 중성지방으로 1g 당 9kcal의 에너지를 발생한다. 당질이나 단백질은 1g당 4kcal이므로 이들과 비교하면 2배 이상이고, 운동선수나 중노동자와 같이 열량 요구량이 많은 사람은 작은 양으로 고에너지를 얻을 수 있으므로 소화관의 부담을 줄일 수 있다. 또 지방은 저장효율이 높은 에너지 형태로서 인체의 지방조직에는 1개월 이상의 에너지가 저장되어 있다고 말할 수 있다. 글리코겐은 물을 함유한 상태로 저장되지만 지방은 그대로 축척되기 때문에 에너지 저장 형태로서는 지방이 가장 효율적이다.

 

다. 지방의 단백질 절약작용

당질, 지질의 섭취량이 적은 경우에는 단백질이 에너지원으로 이용되는 양이 많아진다. 그러나 당질, 지질로부터의 에너지원 공급이 충분하면 식이성 단백질은 체 단백질의 합성에 이용되므로 결국 지방은 단백질 절약작용을 하게 된다.

 

라. 지용성 비타민의 운반체

지용성 비타민은 지질에 용해되어 있는 경우가 많으므로 지질은 지용성 비타민의 공급원이 된다. 버터, 난황에는 비타민A, D, 카로틴 등이 많고 식물성 기름에는 비타민E가 많으므로 지방 섭취와 더불어 이들 비타민은 섭취된다. 동시에 지용성 비타민의 흡수를 높인다.

 

마. 신체 보호 작용

저장비방은 외부로부터의 충격에 대하여 신체를 보호하고 체온을 유지하고 조절한다. 작업능력을 증가시켜 방사선, 한랭 등의 스트레스에 대한 저항력을 높여준다.

 

바. 생체막의 구성성분

생체막은 주로 인지질과 콜레스테롤로 되어 있다. 따라서 인지질과 콜레스테롤은 생체막의 구성성분으로서 중요할 뿐만 아니라 물질투과 등의 기능 유지에도 관여한다.

 

사. 비타민 절약작용

포도당이 산화될 때 피루브산에서 아세틸 CoA로 되는 산화적 탈탄산반응에 비타민 B1이 필요하다. 그러나 지방산이 산화될 때는 직접 아세틸CoA를 만들어 TCA사이클로 들어가기 때문에 비타민 B1을 절약할 수 있다.

한편 지방섭취가 많은 경우는 비타민 B2나 B6의 필요량이 많다. 비타민 E는 생체 내의 불포화지방산에 대하여 산화방지 역할을 한다.

 

아. 기타의 작용

지방은 다른 영양성분 예를 들면 카로틴이나 칼슘의 흡수에 관계하며, 풍미를 준다. 그리고 지방을 함유하는 식사는 위액의 분비가 지연되고 위에서 정체시간이 길어 만복감을 준다.

 

4. 핵산

가. 핵산의 기능

DNA는 유전 정보를 저장하는 역할을 한다. 생물이 살아가는데 필요한 모든 단백질에 대한 유전암호를 저장하고 있다. RNA는 이 생명현상의 과정에서 DNA를 도와 단백질을 직접 만드는 역할을 담당하고 있다.

 

나. 효능과 사례

1) 신진대사의 촉진

성인의 경우 더 이상 증식을 하지 않는 뇌신경세포 등의 특수한 경우를 제외한 거의 모든 세포는 신진대사에 의해 새로운 세포로 교체되고 있다. 평균적으로 약 3개월(120~200일) 정도가 지나면 우리 몸 세포의 교체가 완료되었다고 보면 된다. 이러한 인체의 신진대사는 나이가 들어감에 따라 재생 속도를 비롯해 세포 재생능력 등이 저하되어 인체의 노화를 촉진하게 되고 면역력도 떨어져 각종 질병에 쉽게 노출되어 버린다.

신진대사 사이클은 특정부위에 따라 더 빠른 속도를 갖는 부분이 있는데 피부세포의 경우 약 20일마다, 머리카락은 매일 50~60개가 새로이 생성되고 있다. 인체에 핵산을 보급하면 신진대사를 촉진시키는데 피부 같은 빠른 사이클을 가진 조직은 빠르게 개선되어 복용자 중 상당수가 기미, 주근깨가 사라지고 각질 등의 피부 질환이 호전되는 경험을 가지고 있다. 또한, 신진대사가 활발해 지면서 정력이 증강되고 활력을 되찾아 인체의 활동성이 높이는 효과를 기대할 수 있다.

 

2) 혈류 개선

대표적 성인병(생활습관 병)으로 손꼽히는 뇌혈전, 동맥경화 심근경색 등의 질병은 혈류 장애와 매우 밀접한 관계를 가지고 있다. 특히 동맥경화는 미국에서 사망률 제1위, 일본에서도 상위권에 위치하고 있으며 급성심근경색은 국내 5대 질환으로 분류될 정도로 그 발병률이 높다고 할 수 있다.

핵산을 섭취하게 되면 DNA, RNA를 구성하는 성분의 하나인 아데노신이라는 물질이 동반흡수 되는데 아데노신은 강력한 말초혈관 확장 작용을 하여 앞서 언급한 혈류 장애를 효과적으로 개선하고 있다. 이러한 아데노신의 작용은 위장의 혈류량도 증가시켜 소화력도 상승시켜 소화기능의 강화를 도모하고 있다

 

3) 항산화 작용

노화와 암의 대표적 유발원인으로 활성산소를 꼽을 수 있다. 자외선, 스트레스 등으로 체내에서 발생한 활성산소는 이를 제거하기 위해 슈퍼오사이드디스무타지(SOD), 글루타티온페루옥시다아제, 카탈라아제 등과 같은 효소가 생성되어 무력화 시키는데 항산화 효소의 활동은 20~30세에 최고조에 달하며 40세 부터는 급격하게 저하되어 활성산소로 인해 상당 부분 인체 유전자가 손상되어 진다. 핵산은 이렇게 손상된 유전자를 회복시키고 손상정도가 큰 유전자는 제거하여 유전자 손상으로 발생하는 질병, 암을 비롯한 백내장 등의 노화성 질환을 효과적으로 예방할 수 있다.

 

4) 지질흡수의 지연

패스트푸드 등과 같은 고칼로리식사와 줄어든 운동량 등으로 발생하는 비만은 인류가 가장 경계해야 하는 질병으로 인식되고 있다. 특히 당뇨, 심혈관질환 등이 급증하는 이유가 이와 무관하지 않다. 이미 다이어트는 생활문화의 특징으로 자리 잡고 있으며 수많은 다이어트 관련 상품들이 출시되고 있지만 인체의 신진대사를 활발하게 하는 운동이 가장 효과적인 것으로 알려져 있다. 따라서 신진대사를 촉진하는 핵산을 섭취하게 되면 다이어트를 하는 셈이 되고 특히 영어이리에서 추출한 핵산에 포함된 염기성 단백질인 프로타민은 지방의 흡수를 지연시키는 작용을 가지고 있어 다이어트에 큰 도움을 주고 있다. 또한 핵산에 함유된 아데노신은 당의 분해를 저해하는 기능을 가지고 있다.

 

5) 기억력 향상

핵산이 가지고 있는 항산화 및 말초혈관확장 작용은 기억력 감퇴를 개선하고 학습력을 높일 뿐만 아니라 뇌 속의 혈류를 원활하게 하여 기억력 향상에 도움을 주고 있다. 특히 노인성 치매는 알츠하이머형과 뇌혈관성의 두 가지로 분류하는데 알츠하이머병은 활성산소에 의해 뇌세포가 감소하여 리포피스틴이라는 물질이 뇌에 축적 되면서 발생 한다고 추정하고 있다.

리포피스틴은 뇌 속에 쌓이게 되면 기억력이 감퇴한다는 사실이 실험을 통해 밝혀지기도 했다. 이때 핵산은 활성산소에 의해 손상된 뇌세포를 회복시키고 이를 통해 리포피스틴의 증가를 방지하는 역할을 담당한다.

한편, 뇌혈관성 치매는 뇌의 혈류가 나빠져 뇌에 피가 잘 돌지 않는 상태일 때 발생하며 핵산에 들어 있는 아데노신이 말초혈관을 확장시켜 혈류를 좋게 하여 치매를 효과적으로 개선합니다.




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