단백질, 아미노산의 소화와 흡수

우리가 섭취한 단백질은 위액, 췌장액, 소장액의 소화효소에 의해 분해된다. 그 후 아미노산의 형태로 소장에서 흡수가 되어 이용되는데 단계별로 구분하여 정리해 보면 아래와 같다.

 

*먼저 이해하면 좋을 내용

2024.02.18 - [관심있는 주제 공부/영양학, 병리학] - 단백질 2탄 - 필수아미노산 9가지 음식으로 섭취하는 법

2024.02.29 - [관심있는 주제 공부/영양학, 병리학] - 단백질 3탄 - 단백질의 구조, 변성, 7가지 기능 총정리

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단백질의 소화 - 위와 소장에서

 

단백질의 소화와 흡수

1. 위에서의 단백질 소화

음식을 섭취하고 첫 분해가 이루어지는 곳은 구강이다. 구강에서는 대표적으로 아밀라아제라는 소화효소가 있어 탄수화물을 분해하는데, 구강에는 단백질 소화효소는 없어 단백질의 소화는 위에서 처음 시작된다.

 

위에 음식물이 들어오면 위 근육의 수축으로 기계적 소화가 이루어지고, 위점막에서는 가스트린이라는 호르몬이 분비되어 위 세포에서 염산과 펩시노겐이라는 불활성형 단백질 소화효소의 분비를 촉진한다. 이때, 펩시노겐은 그 자체로는 불활성 상태이며, 염산이 분비되면 염산이 펩시노겐을 활성형 효소인 펩신으로 전환하고 펩신의 작용으로 단백질이 펩톤(아직 완전히 소화되지 않은 작은 단백질 조각)으로 분해된다.

 

 

즉, 위에 음식물이 들어오면,

(a) 위 근육 수축을 통한 기계적 소화
(b) 위 점막에서 가스트린 호르몬 분비 → 가스트린은 염산과 단백질 소화효소(펩시노겐)의 분비를 촉진
(c) 염산이 펩시노겐을 활성화시켜 펩신으로 전환
(d) 활성화 효소가 된 펩신은 특정 아미노산 결합 부위를 감지할 수 있고, 이 결합을 분해하여 단백질을 작은 조각들인 펩톤으로 분해

 

*추가 설명 - 단백질 소화효소가 분비되는데 우리 몸의 장기, 조직은 분해되지 않는 이유?

우리 몸의 조직 역시 단백질로 이루어져 있다. 그런데 어떻게 단백질 소화효소가 분비됨에도 불구하고 체내 조직은 분해되지 않고 보호될 수 있는 걸까?

 

우리 몸에서는 체단백질의 분해를 방지하는 보호 메커니즘이 존재하기 때문에 체내 조직에는 영향을 주지 않으면서 섭취한 단백질만을 골라서 분해할 수 있는 것이다. 또한 대부분의 단백질 분해효소는 음식이 없을 때는 활성 상태가 아닌 불활성 효소로 존재하며 이에 따라 소화기관의 자가소화를 막을 수 있고, 위벽 세포와 장벽 세포가 분비하는 점성 물질인 점액 다당류 역시 위벽과 장벽을 둘러싸 단백질 분해효소의 영향을 받지 않도록 보호한다.

 

예로 위에서 언급한 펩신의 경우를 살펴보면,

펩신이 활성화되면 단백질의 특정 구조적 부위를 감지하여 해당 부위의 펩티드 결합을 분해하지만 펩신은 자기 자신의 펩티드 결합을 분해하지 않게 프로그래밍 되어 있는 것이다. 따라서 펩신은 다른 단백질을 특정 부위에서만 효과적으로 분해할 수 있도록 구조적으로 조절되어 있어 자기 자신을 공격하지 않을 수 있다.

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2. 소장에서의 단백질 소화

소장에서의 소화는 췌장과의 긴밀한 협력으로 이루어진다.

 

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위에서 1차 분해된 펩톤이 십이지장(=소장의 한 부분)으로 들어오면 십이지장 벽에서 세크레틴과 콜레시스토키닌이라는 호르몬이 분비되어 췌액의 분비를 촉진한다. 췌장에서는 크게 3가지 단백질 분해효소가 기여하는데, 트립시노겐/ 키모트립시노겐/ 프로카르복시펩티데이즈이다.

 

이 중 트립시노겐은 소장에서 분비된 엔테로카이네이즈에 의해 트립신으로 활성화되고, 활성화된 트립신이 나머지(키모트립시노겐과 프로카르복시펩티데이즈)를 각각 키모트립신과 카르복시펩티데이즈로 활성화한다. 활성화된 트립신과 키모트립신이 펩톤을 더욱 작은 펩타이드와 아미노산으로 분해한다. 카르복시펩티데이즈와 소장의 아미노펩티데이즈도 아미노산의 펩타이드 결합을 분해하여 매번 1개씩 아미노산을 생성한다.

 

즉,

(a) 위에서 1차 분해된 펩톤이 십이지장에 도착
(b) 십이지장 벽에서 호르몬을 분비하여 췌장액 분비를 촉진
(c) 소장에서 분비된 엔테로카이네이즈에 의해 췌장액의 단백질 분해효소(트립시노겐, 키모트립시노겐, 프로카르복시펩티데이즈)의 연쇄적 활성화가 일어남
(d) 활성화 된 췌장액의 트립신, 키모트립신, 카르복시펩티데이즈 + 소장의 아미노펩티데이즈, 다이펩티데이즈가 펩톤을 더 작은 펩타이드, 아미노산으로 분해

 

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분해된 아미노산의 흡수와 운반

• 분해된 아미노산은 대부분 소장 상부에서 흡수된다. 소장 점막 세포에는 중성/염기성/산성 등 아미노산의 종류에 따라 특이성을 지니는 에너지 의존성 아미노산 운반체들이 존재하는데, 중성과 염기성 아미노산은 능동수송으로 흡수되며 산성 아미노산은 촉진확산에 의해 흡수된다.
• 흡수 속도는 아미노산 종류에 따라 다르지만, 중성 아미노산이 염기성 아미노산보다 흡수가 빠르다.
• 장점막 세포 내의 아미노산들은 촉진확산에 의해 모세혈관으로 흡수되어 문맥을 거쳐 간으로 이동한 뒤에 일부는 단백질 합성에 사용되고 나머지는 혈액을 따라 온몸으로 보내진다.
• 단백질의 흡수율은 평균 92%라고 하며, 동물성 단백질은 97%, 식물성 단백질은 78~85%의 흡수율을 가진다.

 

*보충 설명 - 체내의 물질 이동 메커니즘

• 촉진확산과 능동수송은 물질이 생물체 내에서 이동하는 두 가지 주요 메커니즘.
• 촉진확산은 에너지 소모 없이 농도 차이에 따라 자연스레 물질이 이동 (고농도 -> 저농도)
• 능동수송은 에너지를 소모하여 농도가 낮은 곳에서 높은 곳으로 물질을 이동시킨다.

 

*보충 설명 - 동물성 단배질과 식물성 단백질

• 동물성 단백질: 고기, 생선, 달걀, 우유 및 유제품 등 동물성 원료에서 추출된 단백질. 동물성 단백질의 아미노산 조합이 우리 몸이 필요로 하는 비율에 더 가깝다. 하지만 일반적으로 동물성 단백질에는 지방이 함유되기 쉬워 적절한 섭취가 좋다.
• 식물성 단백질: 대부분의 채소, 견과류, 콩, 두부, 콩나물, 씨앗, 곡물 등과 같이 식물성 원료에서 추출된 단백질

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