[ amino acid ]
아미노산(amino acid)은 생물의 몸을 구성하는 단백질의 기본 구성단위이다. 단백질을 완전히 가수분해하면 암모니아와 아미노산이 생성되는데, 아미노산은 아미노기와 카복실기를 포함한 모든 분자를 지칭한다. 화학식은 NH2CHRnCOOH(단, n=1~20)이다. Rn의 종류에 따라서 20개의 다른 아미노산이 존재한다.
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아미노산의 구조
그림 1. 아미노산의 구조
생화학에선 흔히 α-아미노산을 간단히 아미노산이라 부른다. α-아미노산은 아미노기와 카복실기가 하나의 탄소에 붙어있다. 프롤린은 실제로는 아미노기를 포함하지 않기 때문에, 엄밀하게 말해서 아미노산이 아니라, '이미노산'이다. 그러나 생화학적으로 다른 진짜 아미노산과 비슷한 기능을 수행하기 때문에, 그냥 아미노산으로 분류한다.
아미노산의 구분
아미노기와 카복실기를 모두 포함하고 있어, 아미노산은 중성에서 쯔비터 이온(zwitter, 한 분자내에 양전하와 음전하를 모두 소유)으로 존재하며, 공명(resonance) 안정화를 취한다. 여기서 'R'은 곁사슬을 나타내고, 곁사슬에 따라 무슨 아미노산인지가 결정된다. 아미노산은 곁사슬의 성질에 따라 소수성(비극성), 친수성(극성), 염기성, 산성의 네 가지 종류로 구분된다.
소수성 아미노산소수성 아미노산에는 글라이신(유일한 비카이랄성 아미노산), 알라닌, 발린, 류신, 아이소류신, 프롤린, 메티오닌(티오에테르 결합을 소유)이 있다. 그리고 방향족 아미노산 중에서는 페닐알라닌, 트립토판이 소수성 아미노산에 속한다. 이 9가지 소수성 아미노산들은 세포의 수용성 환경을 피하기 위해 단백질 내부에 서로 모이는 경향이 있다. 이렇게 소수성 그룹들이 모이는 경향을 소수성 효과라고 한다. 다양한 크기와 모양을 가지는 탄화수소들은 단백질 내부에 응집하여 빈 공간이 없는 구조를 형성한다.
친수성 아미노산친수성 아미노산은 전체 분자는 중성이지만 전기음성도가 큰 산소 원자가 있는 –OH(hydroxyl)기를 갖는 세린, 트레오닌, 티로신, 그리고 –SH기를 갖는 시스테인, 카복실아마이드를 가지는 아스파라긴, 글루타민이 있다. 극성의 R기는 물과 수소결합을 하기 때문에 비극성 아미노산에 비해 용해도가 높다.
염기성 아미노산염기성 아미노산인 라이신, 아르기닌, 히스티딘은 중성 pH에서 양전하를 갖는다. 히스티딘은 양전하를 갖는 이미다졸(imidazole)기를 가지고 있는데, pKa가 6에 가까워 중성 pH에서는 주위 환경에 따라 중성이나 양전하를 가질 수 있다. 그래서 히스티딘은 효소의 활성부위에 많이 존재한다.
산성 아미노산산성 아미노산인 글루탐산과 아스파트산은 곁사슬에 카복실기를 갖고 있다.
필수 아미노산과 비필수 아미노산
아미노산 중에 필수 아미노산에는 류신, 라이신, 메티오닌, 발린, 아이소류신, 트레오닌, 트립토판, 페닐알라닌, 히스티딘이 있다. 필수 아미노산이란 생체 내에서 합성이 되지 않거나 합성하기가 어려워서 음식물로 섭취해야 하는 아미노산을 말한다. 또 체내에서 합성이 되더라도 필요량만큼 합성이 되지 않는 일부 아미노산도 포함된다. 성인의 필수 아미노산에는 아이소류신, 류신, 라이신, 메티오닌, 페닐알라닌, 트레오닌, 트립토판, 발린 등의 8가지 아미노산이 있고, 영유아에게는 히스티딘을 더한 9개의 아미노산이 해당된다. 이 경우 히스티딘은 준필수 아미노산에 해당하지만, 최근에는 성인의 경우에도 필수 아미노산으로 분류한다.
비필수 아미노산은 체내에서 대사적으로 합성이 가능한 아미노산을 말한다. 성인은 시스테인, 타이로신, 히스티딘, 알라닌, 아스파트산, 글루탐산, 글라이신, 프롤린, 세린이 속한다. 영유아의 경우에는 히스티딘이 필수 아미노산이기 때문에 비필수 아미노산에서는 제외된다. 시스테인은 메티오닌으로부터, 타이로신은 페닐알라닌으로부터 합성할 수 있기 때문에, 아미노산 조성으로부터 단백질의 영양가를 계산하는 경우에는 각각 함황아미노산, 방향족아미노산으로 필수 아미노산에 더해질 수 있다.
필수 아미노산들의 기능필수 아미노산들의 기능을 간단히 살펴보면, 먼저 류신의 경우 모든 단백질구성의 필수재료로 성장호르몬과 뼈의 생성에 직접 관여하며 칼슘 흡수를 촉진하고 질소 평형 유지 작용으로 골다공증을 예방한다. 류신과 아르기닌을 함께 섭취할 경우 흡수 경쟁하여 면역력을 증강시키며, 고혈당으로 인한 백내장 증상을 완화시키기도 한다. 또 류신은 프롤린과 함께 지질단백질의 동맥혈전 형성을 억제하며, 항체, 효소, 호르몬의 생성에 관여, 콜라겐 형성에 관여, 근소실 억제 및 조직손상 회복 등의 기능을 한다.
아이소류신은 탄수화물, 지방, 단백질을 분해하여 에너지를 생성하고 헤모글로빈을 생성하며 혈당조절, 근육생성 및 보수(repair) 등을 담당한다.
발린은 정신적 활력 촉진을 담당하며, 페닐알라닌의 경우 뇌에 의해 이용되어 노르에피네프린의 생산, 공복 시 통증감소, 항우울제 작용, 기억력 개선 등의 기능을 한다. 트레오닌은 콜라겐, 엘라스틴, 에나멜 단백질의 구성요소이며 간에 지방이 축적되는 것을 막는다. 또 소화기능이 원활하도록 돕는다.
메티오닌은 간에서 레시틴 생산을 증가시키고 간의 지방을 감소시킨다. 또 암모니아 형성을 조절한다. 트립토판은 천연이완제로 정상적인 수면을 유도하고, 면역을 강화하며, 콜레스테롤 수준을 감소시킨다.
라이신은 칼슘 섭취를 보충하고 콜라겐 형성을 도우며, 항체, 호르몬, 효소 생산을 돕는다. 히스티딘은 지방분해를 촉진하고 류마티스성 관절염 치료에 도움을 준다. 또 위산의 위액을 증가시키고 소화를 돕는다.
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