단백질의 소화 및 흡수와 저장

단백질의 소화 및 흡수

단백질의 소화 및 흡수

음식으로부터 섭취된 단백질은 주로 소화기관에서 소화 효소들에 의해 아미노산으로 분해된 후 소장 점막의 상피세포에서 흡수됩니다. 일단 음식으로 섭취된 단백질은 위에서 펩신이라고 하는 단백질 분해효소에 의해 적은 형태의 폴리펩타이드로 분해됩니다. 단백질 분해와 관련된 많은 효소들의 대부분은 비활성적 전구체인 효소원(zynogen)으로 생성 분비되고, 소화기관의 관강(lumen) 안에서 산이나 다른 효소들에 의해 펩타이드 조각들을 제거한 다음 활성적인 효소의 형태로 전환됩니다. 펩신도 처음 위에서 분비될 때는 펩시노진이라고 하는 비활성적인 효소원으로 분비됩니다. 그러나 위에서 분비되는 염산(HCI)에 의해 펩시노진이 자체 분해되면서 펩신을 형성하게 되고, 펩신은 단백질을 분해하는 효소로서의 역할을 하게 됩니다. 

 

위에서 펩신에 의해 부분적으로 분해가 된 폴리펩타이드들은 장으로 전달되고 췌장에서 분비되는 중탄산염을 비롯해서 트립신, 키모트립신, 일라스티네이즈, 카복실펩티데이즈 A, 카복실펩티데이즈 B, 아미노펩티데이즈, 디펩티데이즈, 트라이펩티데이즈 등의 여러 단백질 분해효소들을 만나 각각의 아미노산으로 분해됩니다. 우선 위에서 펩신에 의해 분해된 polypeptide가 장관으로 들어오면 중탄산염에 의해 산성을 중화시키고 PH를 상승시켜 다른 효소들이 분해를 시작할 수 있는 최적의 조건을 만들게 됩니다. 

 

앞에서 설명한 것처럼 음식으로부터 섭취된 단백질은 위와 장에서 여러 분해 효소들의 작용에 의해 각각의 아미노산으로 분해됩니다. 그리고 이 분해된 아미노산들은 소장의 상피세포에 의해 흡수되어 혈중으로 전달되고, 혈중에서 근육세포 내로 전달되는데, 일반적으로 나트륨 - 아미노산 전달시스템과 𝛄-glutamyl cycle을 통해 전달하는 것으로 알려져 있습니다.

 

나트륨 - 아미노산 전달시스템은 나트륨과 아미노산이 함께 전달 단백질에 의해서 전달되는 시스템을 말하는 것으로 소장의 점막세포로 나트륨과 아미노산을 흡수하는 주 전달시스템이라고 할 수 있습니다. 소장에서 분해된 아미노산은 나트륨의 전달 기전인 Na⁺-K⁺ ATPase에 의해서 함께 소장의 점막 세포로 전달됩니다. 따라서 직접 아미노산의 전달에 ATP가 사용되는 것은 아니지만 나트륨의 전달에 이용되고, 나트륨의 전달에 의해 아미노산이 전달될 수 있으므로, 이차 능동적 전달이라고 할 수 있습니다. 

 

또 다른 아미노산 전달시스템의 하나는 𝛄-glutamyl cycle입니다. 𝛄-glutamyl cycle은 세포막에서 glutathione가 세포 밖의 아미노산과 결합하여 𝛄-glu-amino acid가 되고, cysteine(Cys)-glycine(Gly)은 떨어져 나간 상태에서 𝛄-glu-amino acids는 세포질로 이동하여 아미노산을 전달하고 𝛄-glu는 다시 떨어졌던 cysteine(Cys)-glycine(Gly)과 결합하여 glutathione로 돌아가는 싸이클로 결국 세포 밖의 아미노산이 glutathione에 의해 세포 안으로 전달되는 수단을 제공하게 됩니다. 

 

이렇게 섭취된 아미노산이나 세포 밖의 아미노산이 세포 내로 이동될 때는 주로 이 두 가지 전달시스템을 이용하지만, 이들 시스템에서도 전달 단백질의 종류에 따라 서로 전달하는 아미노산이 달라지게 됩니다. 최근 연구결과에 의하면 장의 상피세포에서 아미노산을 전달하는 전달 단백질은 최소한 7종류 정도가 있고, 골격근 세포막에는 5종류 정도가 있다고 알려져 있는데, 골격근 세포막에 있는 5종류의 전달 단백질은 각각 system-A(alanine, glycine), system-ASC(alanine, serine, cystine), system-L(BCAA, aromatic amino acids), system-Nᴹ(glutamine, asparagine, histadine), system-X𝚊𝖼(glutamate, aspartate)로 대부분 서로 다른 아미노산의 전달에 관여하고 있습니다. 

 

단백질의 저장

일단 음식으로 섭취한 아미노산들이 혈중으로 흡수되게 되면, 인체에서 아미노산 저장 장소로 중요한 간이나 근육과 같은 곳으로 전달되고 일부는 혈액에서 필요한 곳에 전달되기 위해 돌아다니게 됩니다. 그리고 혈중 유리아미노산의 농도는 간과 근육에 있는 아미노산과 균형을 이루고 있어서, 만일 어느 곳에서든지 아미노산의 필요에 의해 이용되고 농도가 낮아지게 되면 이용되지 않은 다른 저장 장소로부터 아미노산이 이동되어 균형을 유지하게 됩니다. 그러므로 인체에 있는 대부분의 단백질들은 아미노산으로부터 합성되거나 분해되어 다시 아미노산으로 돌아가는 유동적 상태가 될 수 있고, 음식 섭취에 의한 계속적인 아미노산의 공급이 이루어져 몸속에서 이용된 아미노산을 보충시켜 주어야 하며, 건강한 사람이라면 전체적인 이용과 공급이 균형을 이루어야 합니다. 

 

능동적 전달에 의해 조직세포로 전달된 아미노산은 주로 단백질 합성에 이용되거나 조직에서 유리 아미노산의 형태를 취하게 됩니다. 하지만 인체에 필요한 양 이외의 과도하게 섭취된 아미노산은 대사 되거나, 지방 합성에 이용되기 때문에 인체에 과다한 상태로 저장되지는 않는다는 특성을 갖고 있습니다. 체중이 약 70kg인 정도인 사람을 기준으로 볼 때 12~15kg 정도의 단백질과 220~250g 정도의 유리 아미노산을 저장하고 있고, 체중의 약 40~45%를 차지하는 골격근에는 7~8kg 정도의 단백질이 주로 근원섬유의 형태로 저장되어 있으며, 나머지는 간을 비롯한 중요한 기관들에 분포하고 있습니다.