단백질, 정의/기능/아미노산 종류

1. 정의

 단백질은 생화학에서 생물의 몸을 구성하는 고분자 유기 물질로 인간을 비롯하여 지구상 생물체를 구성하는 물질 중 하나로, 아미노산이라고 하는 생명의 기본 단위로 이루어진 긴 사슬 분자이다. 단백질의 영어 'protein'은 그리스어로 '가장 먼저 중요한 것'에서 유래되었다. 단백질의 한자 단(蛋)은 새알을 뜻하는데, 이는 달걀 등의 새알의 흰자위를 이루는 주요 성분임을 의미한다. 자연에 존재하는 단백질은 대략 20가지의 아미노산으로 구성된다. 아미노산은 아민과 카복실기 그룹을 포함하고 있다. 신체를 구성하는 기본 단위로 잘 알려진 아미노산은 약 20가지 종류가 있다. 수많은 아미노산의 연결체로 20여 가지의 서로 다른 아미노산들이 펩타이드 결합이라고 하는 화학 결합으로 길게 연결된 것을 폴리펩타이드라고 한다. 여러 가지의 폴리펩타이드 사슬이 4차 구조를 이루어 고유한 기능을 갖게 되었을 때 비로소 단백질이라고 불리는데 일반적으로는 분자량이 비교적 적으면 폴리펩타이드, 분자량이 매우 크면 단백질이라고 한다. 

 

2. 기능과 아미노산 종류

기능

단백질은 흔히 근육 조직을 구성하는 기본 단위로 잘 알려져 있으며, 그 밖에도 신체에 중요한 다양한 기능을 제공한다. 단백질은 생물체 내에서 단백질은 만능이라 해도 좋은 정도로 다양하게 쓰인다. 생물체 내에서 일어나는 복잡한 화학반응을 일으키는 효소들은 대부분 단백질이다. 세포 내에서 가장 잘 알려진 단백질의 역할은 효소로 작용하여 화학반응을 촉진하는 것입니다. 이것은 섭취한 식품을 세포 에너지로 환원하는 과정을 촉진합니다. 이와 같은 좋은 예로는 소화 효소가 있습니다. 소화 효소는 또한 항산화 영양소 형태를 구성하기도 하고, 생물체 내의 구성 성분, 세포 안의 각종 화학반응의 촉매 역할, 항체를 형성하여 면역을 담당하는 등 여러 가지 형태로 중요한 역할을 수행한다. 단백질은 트립신이라는 단백질 분해효소의 작용에 의해 소화된다. 
 

 체조직과 근육 등 신체 기관의 모든 조직의 원료가 되기에 근육과 같이 몸을 구성하는 역할도 한다. 뿐만 아니라 면역에 중요한 항체도 단백질로 이루어졌으며, DNA 사슬을 감아 뭉치고 2차적 유전정보를 저장하는 히스톤도 단백질이고, 연골, 피부, 가죽, 털, 비늘 등을 이루는 주성분 콜라겐과 케라틴도 단백질로 우리의 머리부터 발끝까지 단백질이 없는 부분이 없다. 주요 기관별로 살펴보면 근육은 액틴과 미오신, 연골은 콜라겐, 피부는 콜라겐과 엘라스틴, 머리카락과 손톱은 케라틴 등으로 우리 몸의 골격과 뼈대를 이루는 기본 성분이라 할 수가 있기에 특히 성장기 아이에게 매우 중요한 영양소이다.

 신체 보호 면역기능과도 관련이 있다.  1차적으로 피부에 의해 피부 손상을 보호하며 외부로부터의 세균이나 바이러스들을 효율적으로 방어하며, 상처가 있을 때 혈액 응고 단백질의 작용으로 혈액을 응고시키며, 외부 유해 물질에 대항하여 면역 글로불린 항체가 외부 항원에 대해 항체 생성하여 신체를 보호한다. 거기다 효소와 호르몬 합성에도 관련이 있다. 체내 화학반응에 필요한 효소를 생성하며, 신체 기관의 기능을 조절하여 주는 호르몬을 합성하는 역할을 한다. 즉, 생물의 기본적인 DNA 복제서부터 생물의 외형 형성에 이르기까지 생명 현상의 정수라고까지 일컬어지는 센트럴 도그마가 단백질의 합성 과정이라는 부분에서부터 얼마나 중요한지 알 수 있다. 

 신경전달물질과 영양소 운반에도 단백질이 필수이다. 혈관 확장, 근육수축에 도움이 되는 히스타민 단백질은 히스티딘 아미노산, 행복 호르몬 세로토닌 단백질은 트립토판, 항산화효소 글루타티온 단백질은 글루탐산, 근육에 에너지 저장 아르기닌은 크레아틴 아미노산에서 만들어진다. 아울러 세포막 구성 단백질은 포도당 아미노산을 운반하며, 헤모글로빈 단백질은 혈액을 통해 산소를 운반하며, 지단백질은 지방을 운반하는 역할을 한다. 우리 몸은 항상 평행을 유지하는 것이 중요하기에 아미노산이 수소이온과 결합 또는 분리하여 산염기 평행을 맞춰준다. 혈관 내 단백질의 농도에 따라 세포와 혈관 내 수분의 이동을 통해 정상적인 평행 상태를 유지한다.

 이렇게 단백질은 우리 몸의 기본성분, 면역기능, 화학반응, 평행 유지까지 다양하고 중요한 역할을 하는 영양소이다. 이런 다양한 기능을 발휘할 수 있는 이유는 20여 종의 다양한 아미노산들이 역시 다양한 모양으로 엄청난 숫자가 모여서 무궁무진한 경우의 수로 기상천외한 결합을 하며 별의별 구조를 다 만들어낼 수 있기 때문이다. 

아미노산 종류

아미노산은 크게 필수 아미노산과 불필수 아미노산으로 나눈다. 필수아미노산은 우리 몸에서 합성되지 않거나 부족한 아미노산으로, 9가지 아미노산은 체내에서 생성이 되지 않기에 외부에서 보충해주어야 한다. 이에 반해 불필수 아미노산은 우리 몸에서 충분히 합성되는 11가지 아미노산을 말한다.

 

[필수 아미노산 기능]

• 아르기닌: 면역력 향상(NK세포 활성화), 동맥 확장
• 메티오닌: 지방 대사 촉진, 우울증 억제, 모발, 손톱의 건강
• 패라 알라닌: 기분 개선, 통증 감소, 두뇌 자극
• 라이신: 위장 호르몬 구성, 골다공증에 도움
• 트레오닌: 지방간 억제, 면역력 증진
• 발린, 류신, 이소류신:  피로 해소, 활력 증진, 수술 후 회복
• 히스티딘: 위산 분비, 중금속 배출
• 트립토판: 신경 전달 물질 합성, 세로토닌, 멜라토닌

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아르기닌, 티로신, 글루타민, 프롤린, 세린, 글리신, 알라닌, 아르파라긴, 시스틴, 글루탐산, 아스파르트산