단백질(프로틴)과 아미노산의 차이

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살코기, 계란, 생선, 치즈, 두부, 우유와 같은 식품의 영양이 되는 주성분을 단백질(protein 프로틴) 또는 흰자질이라 한다. 탄수화물 및 지방질과 함께 3대 영양소로 취급되는 단백질은 인체의 근육과 피부와 내장과 뼈가 되고, 피와 효소와 호르몬과 핵산이 되며, 활동 에너지가 되기도 하는 생명의 물질이다. 이런 단백질은 여러 가지 종류의 아미노산 분자가 무수히 연결된 고분자 화합물이다. 단백질과 아미노산은 어떻게 구별되는 화합물인가?

 

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17세기가 되면서 유럽의 과학자들은 계란, 포유동물의 살코기, 생선, 우유, 뼈 등에 포함된 영양물질이 몸에서 어떻게 합성되고, 소화가 되면 어떤 물질로 변하는지 자세히 분석하기 시작했다. 1749년에 과학자들은 혈액 속에서 ‘알부민’이라 불리는 단백질 종류를, 밀가루 속에서는 ‘글루텐’이라 불리는 단백질 종류을 분리하게 되었고, 뒤이어 파이브린, 젤라틴, 글리아딘, 레구민이라 이름을 붙인 단백질 성분들을 분리하게 되었다.

 

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당시에는 protein이라는 용어조차 없었다. 1838년 네덜란드의 화학자 물더(Gerardus Mulder 1802-1880)와 스웨덴의 화학자 베르젤리우스(Jacob Berzelius 1779-1848)는 살코기와 계란 등의 성분이 분자가 엄청나게 큰 물질이라는 것을 알고 이들을 protein이라 불렀다. protein은 고대 그리스어로 ‘중요한, 앞선’ 등의 의미를 가진 말에서 유래되었다. 우리말 단백질은 '새의 알'을 의미하는 단(蛋)에 ‘삶은 새알처럼 흰(백白) 물질’이라는 뜻을 붙여 명명되었다.

 

 

당시 화학자들은 계란 흰자의 단백질조차 분자가 크고 복잡하여 성분별로 순수하게 분리하기 어려웠다. 그러나 1800년대 초부터 아스파라진(asparagine), 시스틴(cystine), 글라이신(glycine), 류신(leucine), 트레오닌(threonine), 글루탐산(glutamic acid) 트레오닌(threonine)과 같은 단백질의 구성 성분을 순수하게 분리하기 시작했다. 이렇게 순수 분리된 구성 분자들에게는 아미노산(amino acid)이라는 별칭이 붙여졌고, 이후 지금까지 500여 가지 아미노산 종류가 알려지게 되었다.

 

 

 

 

 

알부민이라 불리는 단백질의 분자구조를 나타낸다. 단백질은 종류가 너무 많고 분자도 워낙 크기 때문에 화학식으로 표현하지 못하여, 그 구조만 위 영상처럼 표현한다. 단백질에 대한 전문 연구를 단백질체학(proteomics)이라 한다.

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아미노산이란?

아미노산은 단백질을 구성하는 여러 종류의 작은 단위 분자들을 말한다. 그들에게 아미노산이라는 이름을 붙인 것은 화학에서 애민(아민amin)이라 부르는 질소와 수소가 결합한 -NH2 또는 -NH3 분자(아미노기)와 -COOH(카복실산기)가 결합하고 있기 때문이다. 아래 몇 가지 아미노산의 분자를 보자.

 

 

 

글루탐산

 

 

 

 

트레오닌

 

 

 

 

류신

 

 

 

 

시스틴

 

 

필수아미노산이란?

500종이 넘는 아미노산 종류 중에 인체를 구성하는 아미노산 종류는 21가지가 알려져 있다. 이들 중에 9가지 아미노산은 인체 내에서 합성되지 못하므로 음식을 통해 외부로부터 필수적으로 섭취해야 한다. 그러한 필수아미노산(essential amino acid)은 발린, 아이소류신, 류신, 메티오닌, 페닐알라닌, 트립토판, 트레오닌, 히스티딘, 라이신이다.

 

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21가지 아미노산 중에 유아 때나 간에 질병이 발생했을 때만 합성하지 못하는 아르지닌, 시스테인, 글루타민, 글라이신, 프롤린, 타이로신 6가지는 조건아미노산(conditionally essential)이라 하고, 체내에서 언제나 합성되는 알라닌, 아스파르트산, 아스파라진, 글루타믹산, 세린, 셀레노시스테인 6가지 아미노산은 비필수아미노산(non-essential)이라 한다.

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단백질이 합성되는 과정

식물 및 동물의 몸속에서 단백질이 합성되는 구체적인 과정은 전문적이다. 간단히 말해보자. 세포핵에 존재하는 유전자는 각 유전자의 기능에 따라 나선 사다리형인 DNA의 작용으로 포도당을 기본 원료로 하여 질소, 인, 황, 물 등의 분자를 결합시켜 필요한 아미노산 종류를 적당량 만든다.

 

 

아미노산은 물에 녹기 때문에 그대로는 저장이 되지 않는다. 그러나 다수의 아미노산을 결합(펩타이드 결합이라 함)하면 물에 녹지 않는 저장 가능한 단백질이 된다. 인체를 포함한 생명체의 세포에서 일어나는 구체적인 단백질 합성 과정은 계속 연구중인 전문분야이다.

 

 

 

 

DNA는 단백질을 합성하는 주형이다. 단백질의 모습은 오른쪽 영상처럼 나선상이다. 거미가 만드는 거미줄, 포유류의 털, 손발톱 성분 역시 단백질의 일종이다.

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단백질은 소화기관에서 펩신(pepsin)이라는 효소에 의해 아미노산이라는 작은 조각들로 분해되어 작은창자에서 흡수된 후 혈관을 따라 필요한 곳으로 운반된다. 인체는 이런 아미노산들을 결합하여 근육, 피부, 내장기관, 뼈, 효소, 호르몬, 적혈구(헤모글로빈 단백질), 머리카락, 손발톱 등을 만들게 된다.

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단백질 식품을 과량 섭취한다면 여분의 단백질은 탄수화물이나 지방으로 변화시켜 저장해둔다. 생명체는 필요에 따라 단백질을 분해하여 생존에 필요한 에너지를 생산하기도 한다. 단백질 1그램에서는 탄수화물과 비슷하게 약 4 칼로리의 에너지가 나온다. 지방질이라면 1그램에서 2배 이상인 9칼로리의 에너지가 발생한다. - YS

 

 

 

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