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오대 영양소
영양소(nutrient)란 우리가 건강을 유지하고 살아가기 위하여 외부로부터 섭취해야 하는 물질을 말합니다.
영양소는 당질, 지질, 단백질, 비타민, 무기질, 물로 나누어지며 당질, 지질, 단백질은 우리 몸의 에너지원이 되고 비타민, 무기질, 물 등은 신체의 조절기능의 보조 인자로 작용합니다.
■ 영양소의 역할
.당질
.지질
.단백질
.비타민
.무기질
.물
■ 단백질
단백질은 신체의 구성기능과 에너지를 내는 기능의 두 가지 면에서는 탄수화물이나 지방과 같습니다.
그러나 단백질은 탄수화물이나 지방, 두 영양소와는 달리 신체에서 에너지를 내는데 쓰이지 않습니다.
그 대신에 단백질은 체내에 필수적인 중요한 물질들을 만들거나 운반하고, 또는 외부로 부터 이물질과 대항해
싸우기도 하며 나아가서는 뼈, 근육과 연결조직을 이루기도 합니다. 또 혈액을 응고시키는 데에도 여러가지
종류의 단백질이 필요합니다. 영양 학자들이 권장하는 단백질의 섭취량은 총 섭취 열량의 15% 정도로서,
지방의 20%, 탄수화물의 65%와 비교하여 볼 때 적은 양입니다.
■ 단백질군
식품류-고기, 생선, 알및 콩류
주요영양소-단백질, 철분, 비타민 B12, 아연, 비타민 B1, 나이아신
식품명- 쇠고기, 돼지고기, 닭고기, 토끼고기, 생선, 조개, 굴, 두부, 콩, 땅콩, 된장, 달걀, 햄, 베이콘, 소시지, 치이즈, 두유, 생선
■ 단백질의 구조
단백질 분자의 가장 기본적인 조성물은 아미노산(amino acids)으로 아미노산의 구조를 보면 탄소원자 한 개에 아미노기(amino group, -NH2)와 카르복실기(carboxyl group,-COOH)가 붙어 있으며, 여기에 수소와R기(R group)가 붙어 있는데 R기는 단순히 수소일수도 있고 또는 복잡한 화학구조일 경우도 있습니다. 이 R기는 아미노산의 종류에 따라 달라지며 여기에 무엇이 붙는가에 따라 각각의 아미노산의 성질이나 기능이 달라집니다.
아미노산은 몇가지로 분류될 수 있는데 우선 기능적으로 분류해보면,신체 내에서 합성이 되지 않거나 소량만 합성되므로 꼭 식사로부터 먹어야 하는 아미노산을 '필수 아미노산(essential amino acids, indispensible amino acids)'라고 하고 신체내에서 충분한 양 합성되는 아미노산을'불필수 아미노산'으고 분류할 수 있습니다.
성인에게 필요한 필수 아미노산은 이소로이신(isoleucine), 로이신(leucine), 리신(lysine), 메티오닌(methionine), 페닐알라닌(phenylalanine), 트레오닌(threonine), 트립토판(tryptophan), 발린(valine)과 히스티딘(histidine)등 이며, 이들을 제외한 나머지 아미노산들은 모두 불필수 아미노산입니다. 정상적인 신체에서는 불필수 아미노산으로 분류되는 시스테인과 티로신도 어떤 특이한 체내 상황에서는 인체에 필수적인 것으로 생각될 수 있습니다. 정상적인 신체는 시스테인을 메티오닌으로부터, 그리고 티로신은 페닐알라닌으로부터 합성할 수 있습니다. 이외에도 아미노산은 중성, 산성, 염기성 아미노산으로 분류할 수 있습니다
필수 아미노산이거나 불필수 아미노산이거나 아미노산은 모두 펩티드 결합(peptide linkage, 혹은 peptide bond)로 결합되어 있습니다. 펩티드 결합이란 한 아미노산에 카르복실기와 다른 아미노산의 아미노기가 물 1분자를 내놓으면서 결합한것을 말합니다. 대부분의 단백질들은 적어도 500개 이상 수백, 수천개의 아미노산으로 구성되어 있으므로 '폴리펩티드(polypeptide)'라고 부릅니다.
폴리 펩티드 사슬은 자연적으로 나선구조를 만드는데, 이 나선구조는 아주 복잡한 구조로까지 되며, 따라서 단백질의 구조를 몇 단계로 나누어 설명해 볼 수 있습니다. 단백질의 1차 구조(primary structure)는 아미노산이 펩티드 결합으로 배열되어 폴리펩티드 사슬을 이루는 것과 S-S결합(disulfide bonds)의 유무에 따라 결정됩니다.
아미노산의 배열은 각각의 단백질마다 매우 독특합니다. 즉 헤모글로빈(hemoglobin), 콜라겐(collagen)및 수백 가지의 효소 등 각각의 단백질들은 모두 그 단백질의 독특하고도 고유한 아미노산 배열이 있습니다. 즉 15개에서 20개까지의각종 아미노산들을 여러가지 순서로 배열하여 단백질을 만드는데, 화학적으로 보아 단백질로서 의미가 있는것은 아미노산 50개 이상부터입니다.
■ 단백질의 분류
1.완전 단백질과 불완전 단백질
(1) 완전 단백질
완전 단백질(complete protein)은 생명체의 성장과 유지에 필요한 필수 아미노산을 모두, 그리고 충분한 양 가지고 있는 단백질로서 젤라틴(gelatin)을 제외한 대부분의 동물성 단백질이 여기에 속합니다.
즉, 육류, 가금류, 달걀, 우유 및 생선등이 이에 속합니다.
(2) 부분적 완전 단백질
부분적 완전 단백질(partially complete protein)은 필수 아미노산을 모두 가지고는 있으나 그 양이
충분치가 않거나 각 필수 아미노산들이 균형있게 들어있지 않은 단백질을 말하며, 이런 단백질로 동물을 사육할 경우 생명 유지는 되나 성장은 되지 않습니다. 이 범주에 속하는 단백질로는 견과류 및 대두 단백질이 있습니다.
(3) 불완전 단백질
불완전 단백질(incomplete protein)이란 생명을 유지하거나 어린이들이 성장하기에 충분한 양의 필수
아미노산을 갖고 있지 못한 단백질을 말하며, 젤라틴이나 곡류 단백 및 대두를 제외한 두류 단백질 등이 여기에 속합니다. 불완전 단백질을 섭취해서는 동물의 성장과 유지가 어렵습니다.
(4) 제한 아미노산
식품중에 있는 필수 아미노산 중 인체에서 요구되는 양에 비해서 제일 적게 들어있는 필수 아미노산을
'제한 아미노산(limiting amino acids)'이라고 하며 단백질의 조율마다 제한 아미노산은 달라집니다.
제한 아미노산 중에 가장 부족한 것을 '제1 제한 아미노산', 두번째로부족한 것을 '제 2 제한 아미노산' 이라고
부릅니다.
2.단순 단백질과 복합 단백질
단백질은 분자구조에 따라서 분류할 수 있습니다. 오직 아미노산만을 가지고 있는 단백질을 '단순 단백질(simple proteins)'이라고 부릅니다. 단순 단백질이라고 해도 단백질들이 가지고 있는 아미노산의 종류와 수는 다 다르며, 따라서 분자량도 큰 차이가 있습니다. 이에 비해, 많은 단백질 분자들은 아미노산 외의 다른 물질들을 함께 가지고 있습니다. 이를 '복합 단백질(conjugated proteins)'이라고 합니다.
복합 단백질의 대표적인 예로는 핵단백질(nucleoproteins)을 들 수 있으며, 이는 핵산과 아미노산의 화합물 입니다. 지단백(lipoprotein)도 역시 복합 단백질이며 헤모글로빈도 복합 단백질의 일종으로 단백질과 금속을 가진 색소(heme)의 결합입니다. 또 단백질에 탄수화물이 결합되어 당단백질(glycoproteins)이란 복합 단백질을 이룹니다.
3.단백질의 기능
단백질은 신체 내 모든세포에서 발견되며 신체조직의 성장과 유지에 매우 중요합니다.
식사로부터 섭취한 단백질이 충분해야만 임신이나 성장기 동안 정상적인 성장이 이루어 집니다. 특별히 생의 전 시기 중 단백질이 많이 요규되는 중요한 때인 임신기, 수유기 및 성장 기 어린이에게 단백질의 섭취가 부족할 경우 성장이 정상 속도보다 느려지며 심하면 성장이 정지되는 수도 있습니다.
단백질은 머리카락이나 손톱, 발톱의 성장, 그리고 피부를 위해서도 필요하며 뼈와 결합조직, 그리고 혈액의 유지를 위해서도 필요합니다.
4.호르몬, 효소와 항체의 형성
신체는 단백질로 된 몇 가지의 조절물질들을 갖고 있습니다.
이들은 식사로 섭취한 단백질이 소화, 흡수되어 생긴 아미노산들로부터 새로이 합성되는 단백질로서 호르몬, 효소, 그리고 항체와 같은 것들입니다. 갑상선 호르몬, 인슐린, 아드레날린과 같은 것들이 호르몬들이며, 이들은 여러가지 기본적인 신체대사과정을 조절합니다.
탄수화물이나 지방, 그리고 단백질의 소화와 대사에 필요한 효소들도 식사로부터의 단백질로 만들어 집니다. 항체는 병원균이나 세균성 이물질 등 여러가지의 항원(antigens)이 체내에 들어왔을 때 이들로부터 신체를 방어해 주기 위한 목적으로 만들어지는 단백질 입니다. 항원에 대한 항체의 방어 작용을 면역(immunity)이라고 말하며, 식이 단백질이 부족하면 체내에서 항체가 잘 안만들어져서 감염성 질환에 잘 걸리게 됩니다.
5.체액의 균형
세포 내외의 체액은 여러가지 요인에 의해 영향을 받는데 그중 중요한 것이 단백질 입니다.
단백질은 대부분 그 분자가 매우 크므로 반투과성 세포막을 통해 확산되지 않습니다.
대신에 단백질은 삼투압에 영향을 주어 세포막을 통한 액체의 이동에 관여합니다.
혈액내 단백질의 농도가 정상이면 이에 따라 체액의 양도 정상이나 단백질의 섭취가 낮으면 혈장 단백질 농도가 낮아지고 혈액 내의 물은 조직액 속으로 이동합니다. 그 결과 몸에는 조직에 액체가 쌓여서 일어나는 영양송 부종(nutritional edema)이 나타나게 됩니다.
6.산. 염기의 균형
항상성유지(homeostasis).
단백질은 신체 내에서 산과 염기의 양쪽의 역할을 다 할 수 있는 능력이 있으므로 신체내 정상적인 약 알칼리성 상태를 유지시키는데 공헌합니다.
체액이 염기성 쪽으로 치우칠 때는 단백질이 산의 역할을 하여 염기성 반응을 중화시키고 반대로 체액이 산성으로 기울게 되면 단백질은 염기의 역할로써 신체조직 내의 산, 염기 균형을 정상적으로 유지시켜 줍니다.
7.영양소의 운반
단백질은 다른 영양소들과 결합하여 영양소들이 세포내 필요로 하는 곳까지 운반되도록 도와줍니다.
즉 지단백을 형성하여 지방이 혈액 내에서 운반될 수 있도록 해준다든가 흡수된 철분이 단백질인 트란스페린(transferrin)과 결합하여 혈액 내에서 운반되도록 합니다. 이렇게 운반을 도와주는 단백질의 기능이 없다면 위와 같은 몇몇 영양소는 세포로까지 운반되지 못합니다.
8.에너지의 급원
단백질의 소화와 흡수
9.단백질의 변성
변성(denaturation)이라 함은 자연 상태의 단백질이 그의 특유한 기능적 형태를 잃고 변화하는 것을 말하는데 열, 강산, 강염기, 알콜, 자외선, 혹은은, 수은, 납과 같은 중금속에 의해 가능합니다. 단백질의 변성 결과 단백질은 그의 독특한 기능적인 능력을 잃게 되고 따라서 대부분의 경우, 사람들이 단백질로 된 효소나 호르몬을 섭취한다 해도 그것이 위 속에서 변성과 소화가 일어나므로 체내에서는 처음 상태 그래도 존재하지 않게 됩니다.
10.단백질의 소화
단백질의 소화는 소화가 일어나는 소화기관 조차도 단백질이므로 대단히 복잡합니다. 단백질이 소화될 때는 두 가지 형태의 단백질 분해효소가 작용하는데 한 가지 형태는 프로테이나제(proteinase)로서 특별히 단백질 내부 결합을 끊어 프로테오스(proteose), 펩톤(peptones), 디펩티드 같은 짧은 사슬을 가진 물질들을 많이 만듭니다. 프로테이나제에는 펩신, 트립신, 키모트립신 등이 있으며, 이들은 각각 불활성 형태의 효소원인 펩시노겐, 트립시노겐, 키모트립시노겐으로부터 활성화 되고, 다른 한가지 형태는 펩티다제 (peptidase)로 한쪽 끝의 펩티드 결합부터 끊기 시작하여 한 번에 아미노산 한 개 씩을 끊어냅니다. 펩티다제에는 카르복시펩티다제, 아미노펩티다제, 그리고 디펩티다제 등이 있습니다..
11.지 방
지방질은 일반적으로 동물성과 식물성으로 크게 나눌 수 있으나, 물리화학적 성질에 따라 고체와 액체로 구분 지을 수 있습니다.
또한 지방질의 분류에 있어서 눈으로 보아 쉽게 식별할 수 있는 가시지방질과 식품속에 포함되어 쉽게 보이거나 분리되지 않는 비가시지방질로 분류되기도 합니다.
가시지방질(visible fat) - 식용유, 버터, 마가린, 쇼트닝, 라드 등 비 가시지방질(invisible fat) - 육류, 어패류, 우유, 달걀, 빵류, 올리브, 채소 지방군
12.식품류-유지류
주요영양소-지방, 지용성 비타민
식품류- 참기름, 콩기름, 옥수수기름, 채종유, 쇠기름, 돼지기름, 면실유, 들기름, 쇼트닝, 버터, 마아가린, 깨, 실백, 호도
지방식품의 영양학적 측면은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데, 첫째는 효과적인 열량원으로서의 기능이고,
둘째는 필수지방산으로서의 역할로 체내의 모든 막조직(membrane system)입니다. 따라서 고등동물은 식품으로서의 에너지 섭취가 제한되는 때를 대체하여 체내에 에너지를 보다 효율적으로 저축하는 방안을 고안해 내었다고 볼수 있습니다. 우리가 음식을 통해 섭취하는 지방은 대게 중성지방인 TG인데, 인지질과 콜레스테롤도 포함되어 있으며, 지방섭취를 통해 지용성 비타민들도 공급됩니다.
지방질이 가장 효과적인 에너지원이라는 것은 누구나 다 알고 있겠죠? 첫째, 당질의 경우 한개의 수소원자와 한 개의 수산기가 탄소원자에 결합되어 있는 한편, 지방질의 경우는 두 개의 수소원자가 탄소에 결합되어 있어, 산화되어 에너지를 낼 수 있는 잠재 능력이 당질보다 많음을 알 수 있습니다. 둘째, 당질이 체내에서 글리코겐으로 저장 될 때 물이 함께 저장되며, 따라서 전해질의 보유도 함께 필요하게 되므로 조직 1g 당 1kcal의 에너지가 저장되는 한편, 지방질의 저장에는 다량의 물이 함께 보유되지 않아도 되므로 조직 1g당 8kcal의 에너지를 보유할 수 있어 이는 효과적인 에너지의 저축형이 되는 것입니다.
13.지방의 기능
농축된 에너지의 급원 -지방은 체내에서 농축된 에너지의 급원이 되므로 매우 중요합니다.
체지방 에너지 축적-체지방이 축적되면 곧 에너지가 저장된 것이므로 에너지의 섭취가 부족할때 바로 쓰이게 됩니다. 만복감-satiety value란 식사후에 느끼는 만복감을 말하는데 지방은 탄수화물이나 단백질보다 위장내에 오래 남아 있으므로 만복감을 충분히 느끼도록 해준다. 고 지방 식이는 오래 위에 머물기 때문에 쉽게 공복감을 느끼지 못합니다.
14.맛과 향미의 제공
지용성 비타민의 흡수를 도움-비타민 A,D,E,K의 흡수를 위해서는 작은 창자에 지방이 있어야 합니다.
프로스타글란딘의 전구물질
필수지방산의 제공-식사로부터 지방을 꼭 먹어야 하는 이유는 바로 필수지방산인 리놀레산을 공급받기 위해서 입니다.
15.지방의 소화와 흡수
유화-지방은 물에 녹지 않기 때문에 신체 내에서 소화, 흡수, 운반되려면 물과 친숙한 상태로 되어야 합니다. 이렇게 지방과 물 사이의 물리적 상반과정을 줄이는 길은 '유화(emulsification)'시키는 것뿐인데 지방의 소화작용을 위한 유화제로는 레시틴과, 간의 콜레스테롤로부터 생산되는 담즙산(bile acid)이 있습니다.
소화-소화의 목표는 식사로부터 섭취한 흡수할 수 없는 큰 물질을 흡수 가능한 크기의 물질로 바꾸는 데 있다고 볼수 있습니다. 지방의 소화는 이 목표를 이루기 위하여 가수분해작용 뿐 아니라 유화작용의 물리적인 변화에도 의존하고 있습니다.
흡수-소화기관으로 부터 혈액으로부터 지방이 흡수되려면 먼저 장 점막 세포를 지나 융모의 안쪽으로 가서 혈액으로 들어가야 합니다. 담즙의 미셀(micelles)을 소장 중 공장의 점막세포로 운반하며 이곳에서 주로 지방이 흡수됩니다.
16.무기질
무기질은 신체의 성장과 유지 및 생식에 비교적 소량이 필요한 영양소입니다. 인체의 구성성분 중에서 무기질은 체중의 약 4%를 차지합니다. 나머지 96%중에서 탄수화물, 지방, 단백질과 같은 대량 영양소가 30%정도이며 55~65%의 물과 매우 적은 양의 비타민이 들어 있습니다.
무기질의 분류
무기질은 신체 내에 존재하는 양을 근거로 하여 대량 무기질(macromineral)과 미량 무기질(micromineral)로 분류합니다. 무기질 중에서 칼슘(Ca), 인(P), 나트륨(Na), 염소(Cl), 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 황(S)등은 체내에서 체중의 0.05%이상의 상당량이 발견되므로 이들을 대량 무기질이라고 합니다. 반면에 철(Fe), 요오드(I), 망간(Mn), 구리(Cu), 아연(Zn), 코발트(Co), 불소(F)와 같은 무기질은 체내에 소량만이 존재하므로 미량 무기질이라고 합니다. 또한 대량 무기질은 식사에서 하루에 100mg이상 필요하며, 미량 무기질은 식사에서의 요구량이 적습니다.
무기질의 기능
■ 산, 염기의 균형
무기질은 식품으로부터 흡수되어 신체 내에 분포합니다. 조직이나 체액 속에 들어 있는 무기질은 많은 대사반응에 필요한 산도 혹은 염기도를 정상으로 유지하도록 조절합니다. 혈액, 조직, 세포들의 적절한 산도 혹은 염기도는 비록 다르지만 무기질은 체내에서 적절한 ph를 유지하도록 조절합니다. 여러 종류의 무기질 중에서 어떤 무기질은 신체를 산성 쪽으로, 또 어떤 무기질은 염기 쪽으로 이루도록 하는 경향이 있습니다.무기질은 수용성 이므로 물 속에서 이온을 형성 합니다. 양이온(+ ion)을 형성하는 무기질은 나트륨, 칼슘, 마그네슘, 칼륨 등으로 염기도를 증진시키며, 음이온(- ion) 형성 무기질은 염소, 황, 인 등으로 산성을 띱니다. 산을 형성하는 무기질은 곡류, 곡류제품, 육류, 닭고기, 계란, 생선에 비교적 풍부하며, 이와 대조적으로 체내에서 염기 반응을 하는 무기질은 과일과 야채에 풍부합니다.
■ 신체의 필수성분
무기질은 신체의 각 부분을 형성합니다. 신체를 구성하는 많은 무기질 중에서 칼슘과 인은 뼈와 치아 같은 경조직(硬組織)을 구성하는데 중요 합니다. 뼈와 치아의 칼슘, 인, 불소 등의 농도는 경조직의 발달에 많은 영향을 줍니다. 아연, 구리, 망간 등은 연결조직의 형성에 필수적입니다. 또한 신체 내에서 많은 중요한기능을 하는 호르몬, 효소, 비타민 등은 무기질을 구성성분으로서 함유합니다. 시토크롬계는 철을 함유하는 효소로 구성되어 있으며, 그것은 구리에 의해서 활성화됩니다. 탄산 탈수효소나 카르복시 말단분해효소는 아연을 함유하며, 크산틴 산화효소는 몰리브덴을 함유 합니다. 비타민 중에서도 무기질을 성분으로 하는 것이 있습니다. 티아민, 비오틴은 유황을, 비타민B12는 코발트를 함유합니다. 철은 헤모글로빈의 성분으로서 혈중 헤모글로빈의 기능에 중요한 역할을 하며, 염소는 위내 염산의 성분으로서 위에서 일어나는 소화작용에 중요합니다.
■ 물의 균형 조절
혈관이나 세포에 들어있는 물이 한 곳으로부터 다른 곳으로 옮겨지려면 삼투현상에 의해서 반투과성 세포막을 통과해야 합니다.세포막을 투과하여 세포 내외로 이동하는 물의 방향과 양은 무기질의 농도에 의해서 결정됩니다. 무기질의 균형이 이루어지지 않는 경우에는 체액의 축적 또는 탈수를 일으키기도 합니다.
■ 촉매작용
무기질은 신체 내에서 일어나는 여러가지 반응에서 촉매의 기능을 합니다. 마그네슘은 탄수화물, 단백질, 지방의 분해, 합성과정에 필요하며, 그외 구리, 칼슘, 칼륨, 망간, 아연 등 많은 종류의 무기원소들은 체내의 이화작용(catabolism)및 동화작용(anabolism)에서 촉매로서 또는 효소의 구성성분으로 필요합니다. 또한 몇몇 영양소의 흡수는 무기질에 의해서 더 증가되기도 합니다 분자가 대단히 큰 비타민 B12가 창자벽을 통과해 가는데 칼슘의 도움이 필요하며, 분자가 아주 작은 단당류가 흡수되는 데 나트륨과 마그네슘의 도움을 받습니다.
탄수화물
탄수화물은(carbohydrates)은 우리 식사 가운데 총 섭취 열량의 60%를 차지하는 주된 열량 영양소이므로 매우 중요합니다 . 탄수화물은 탄소, 수소, 산소를 그 분자 내에 가지고 있는 유기화합물로서 식물체나 동물에 의해 만들어질수 있으나 주로 식물체에 의해 형성되고, 식물체는 아주 중요한 반응인 광합성(photosynthesis)을 통하여 공기중의 이산화탄소와 토양 중의 물로부터 탄수화물을 합성합니다.
식품류- 곡류, 감자류
주요영양소-당질, 단백질, 아연, 비타민 B1
식품명- 쌀, 보리, 콩, 팥, 옥수수, 밀, 감자, 고구마, 토란, 밤, 밀가루, 미싯가루, 국수류, 떡류, 빵류, 과자류, 캔디, 초코렛, 설탕,꿀
탄수화물의 분류
■ 단당류-탄수화물에는 여러가지 종류가 있으며 그들의 분자크기와 구조에 따라서 몇가지로 분류해 볼 수 있는데 그중 가장 기본적이고 간단한 것이 탄소3개의 수화물인 3탄당입니다. 식품중에는 주로 5탄당이나 6탄당이 많이 들어있습니다. 그중에서도 식품에 제일 흔하게 들어있는 단당류는 6탄당으로 식품에 들어있는 6탄당의 대표적인 것으로는 포도당(glucose), 과당(fructose), 갈락토스(galactose)등이 있는데 이들은 단맛을 가지며 물에 녹는 성질을 갖고 있습니다. 이런 당들은 물에 녹아 있을때 그 수용액을 통해 나가는 빛을 굴절 시킵니다. 포도당은 수용액에서 빛을 오른쪽으로 굴절시키므로 우선성(dextrorotatory)이라고 하며,이런 이유로 포도당을 종종 덱스트로스라고 부르기도 하고 또 과당은 수용액에서 빛을 왼쪽으로 굴절시키므로 좌선성(levorotatory)라고 부르기도 합니다.
■ 이당류-식품중에는 단당류보다 조금 더 복잡한 형태의 탄수화물이 많이 들어 있습니다. 이들은 이당류라고 하며, 당도나 물에 대한 용해도가 각각 다릅니다. 중요한 이당류에는 서당(sucrose), 맥아당(maltose), 그리고 유당(lactosd)의 세가지가 있는데 세가지 이당류는 모두 기본적으로 포도당을 가지고 있고, 나머지 다른 한 개의 단당이 무엇이냐에 따라 이당류를 서로 구별합니다.
■ 올리고 당류-단당류3개 내지는 10개 정도가 모여서 이루는 당류는 올리고 당으로 분류합니다. 단당이나 이당류보다는 단맛이 덜하지만 단맛을 가지고 있고, 식품중에 많이 들어있지 않으며 탄수화물의 소화과정 중에 형성되기도 합니다.
■ 다당류-단당류 10개이상, 보통 수천개가 물 1분자씩을 내놓고 결합하여 이루는 탄수화물을 다당류 또는 복합탄수화물 이라고 합니다. 주요 다당류에는 전분, 셀룰로스, 펙틴질 등이며, 동물성 탄수화물이면서 포도당의 저장고 역할을 하는 글리코겐도 식품을 통해 사람이 섭취하기는 하나 그 양은 아주 소량입니다.
탄수화물의 기능
■ 에너지 공급-신체 활동을 위해서는 에너지가 끊임없이 요구됩니다. 중추신경계는 에너지 급원으로 오직 포도당만을 사용하므로 중추신경계의 원활한 작용을 위해서는 탄수화물은 꼭 있어야 하고 지방도 에너지 급원으로 쓰여지긴 하지만 이때에도 탄수화물이 필요합니다. 탄수화물은 지방이 에너지로 쓰일때 그 과정에서 중간대사 산물인 케톤체(ketone bodies)가 지나치게 쌓여 일어나게 되는 비정상적인 상태인 케톤뇨를 예방해줍니다.
■ 단백질 절약 작용-탄수화물의 다른 중요한 기능중의 하나는 단백질 절약 작용(protein sparing action)입니다. 단백질도 에너지를 낼 수 있으나 단백질의 에너지를 내는 일 외에도 단백질 고유의 중요하고도 필수적인 기능이 있습니다. 그러나 식사중에 탄수화물이나 지방에 부족하게 되면 단백질은 이 기능을 못하고 에너지를 내는데 쓰이게 됩니다. 그러므로 탄수화물과 지방은 단백질이 에너지원이 되는 것보다 단백질의 고유기능을 행하도록 단백질을 절약시켜주는 작용이 있다고 볼 수 있습니다.
■ 장내 운동성-식이섬유질(dietary fiber)은 셀룰로스, 헤미셀룰로스, 리그닌, 펙틴질, 검 같은 것들이 이에 속합니다. 이 것들은장내에서 물을 흡수하여 부드러운 덩어리를 만들고, 이것이 소화기관 근육의 수축을 자극하여 장내에서 음식물이 잘 이동하도록 연동운동을 돕는 역할을 합니다.
■ 신체 구성 성분 -탄수화물은 함께 신체내에서 중요한 몇 가지의 화합물을 형성 하는데 주로 윤활물질이나 손톱, 뼈, 연골 및 피부등의 중요한 구성요소가 되고 있습니다. 그 외에도 단당이면서 5탄당인 리보스는 DNA와 RNA의 중요한 구성성분이 되며 이당류인 유당은 칼슘의 흡수를 돕는 작용을 합니다.
탄수화물의 소화와 흡수
■ 소화-탄수화물의 소화는 입에서부터 일어나는데 입에서는 기계적으로 씹어 잘게 부수어 줄 뿐만 아니라 침과도 잘 섞이게 해줍니다. 입에서는 이런 물리적인 분해뿐 아니라 화학적으로도 소화작용이 일어나는데 프티알린이라는 타액 아밀라제(salivary amylase)가 분비되어 전분의 일부를 덱스트린이나 맥아당으로 소화시킵니다. 위에서는 아무런 탄수화물 분해효소도 분비되지 않고 . 다만 위액중 염산은 이당류인 서당을 단당류인 포도당과 과당으로 분해시키기도 하나 위에서 주된 소화작용은 음식물을 유미즙 상태로까지 액화시키는 장소 제공으로서의 역할이며, 이 역할이 끝나면 탄수화물은 작은 창자로 내려가 그곳에서 더 소화됩니다.
■ 작은 창자에서의 소화-작은 창자로는 췌장액, 작은 창자 벽에서 분비되는 액, 그리고 간으로부터의 담즙 등 여러가지 소화액이 분비되어 액성을 알카리성으로 만들어주는데 이런 상태에서는 탄수화물의 소화가 잘 일어나게 됩니다. 췌장 아밀라아제는 타액 아밀라아제와는 그 구조가 약간 다르나 전분을 분해하는 효소라는 점에서는 같습니다. 이 효소는 전분에 작용하여 전분을 덱스트린으로 만들고, 다시 이당류인 맥아당으로까지 소화시키고 이렇게 되어 모두 이당류가 되면 그 다음으로는 작은 창자의 점막세포에서 분비되는 이당류 분해효소들이 작용을 시작하여 이당류들을 단당류고 소화시킵니다.. 말타제는 맥아당을 포도당2분자로, 수크라제는 서당을 포도당과 과당으로, 락타제는 유당을 포도당과 갈락토스로 분해시킵니다.
■ 흡수-소화가 가능한 이당류나 다당류들이 모두 단당류로 소화가 되고나면 흡수가 일어나는데 소화기관 중 흡수가 일어나는 주된 부위는 작은 창자 중에서도 중간 부위인 공장으로서 단당류들은 이곳에 있는 융모와 미세융모를 통해 수동적 확산(passive diffusion)과 능동적 운반(active transport)에 의해 작은 창자 벽을 지나 흡수됩니다. 흡수된 단당류는 융모의 상피세포의 세포막을 지나 그곳에 있는 모세혈관으로 들어가게 되고, 문맥을 통해 간으로 운반됩니다. 간에서 포도당이 아닌 다른 단당들은 모두 포도당으로 전환되는데 이는 포도당이 신체 내에서 가장 유용한 형태의 단당이기 때문이고 과당은 거의 확산에 의해 흡수되며, 포도당과 갈락토스도 혈액의 농도보다 작은 창자내의 농도가 높을 때는 역시 확산에 의해 흡수됩니다.
비 타 민
비타민이 발견되기 이전부터 고대 중국, 그리스, 로마, 이집트에서는 어떤 물질의 중요성이 인정되어 왔습니다. 그 당시의 의사나 치료사들은 야맹증, 괴혈병, 구루병, 펠라그라, 신경 이상 등의 증세에 대해 기록하였으며, 그들의 치료 중 어떤 처방은 성공 하기도 하였습니다.
예를 들면 고대 그리스에서는 야맹증 환자에게 간을 익혀 짠 즙을 눈에 넣어줌으로써 그 병을 치료하기도 하였습니다. 그 당시 그리스 사람들은 그 성공의 이유를 몰랐지만 우리는 지금 간에 함유된 비타민 A가 야맹증을 치료하는 기능을 가졌다는 것을 알고 있습니다.
다른 예로써 괴혈병의 치료를 들 수 있는데, 괴혈병은 군인들의 장기훈련이나 항해도중에 싱싱한 과일을 섭취하지 못하고 비타민 C가 결핍된 식사를 하면 나타나는 증세입니다. 유명한 해양탐험가인 Vasco da Gama는 아프리카 남단을 돌아 India로 가는 2년간의 긴 항해동안 그의 선원 가운데 반을 괴혈병으로 잃었습니다. 그후 다른 항해사인 Jacqes Cartier는 다행스럽게도 그의 선원들이 소나무 잎을 삶은 물을 마심으로 회복되는 것을 경험하였습니다.
몇세기 후인 1742년, 영국 의사인 James Lind는 괴혈병 치료를 규명하기 위한 실험에서 괴혈병에 걸린 선원에게 과일과 레몬쥬스를 보충하였는데, 과일과 레몬쥬스를 먹지 못한 선원들은 괴혈병을 앓다가 사망하였습니다. Lind가 이러한 실험을 통해, 괴혈병이 감귤류로 치료된다고 밝힌 몇 년 후, 영국 해군에서는 배에 충분한 감귤류(lime)와 쥬스를 싣도록 요구하였습니다. 이러한 이유로 영국해군을 "Limey"로 불렀고 오늘까지도 그 이름을 사용하고 있습니다.
그러나 비타민 C를 화학적으로 규명하고 오렌지와 양배추, 쥬스로부터 추출한 것은 한참 뒤인 1928년의 일입니다. 그러나 과학적으로 비타민의 존재를 규명한 것은 20세기 초반으로, 영국의 생화학자인 Frederid Hopkins경이 식품에는 당질, 지질, 단백질 이외에 어떤 다른 요소가 있음을 밝혔습니다.
1911년 폴랜드 생화학자인 Casimir Funk는 처음으로 쌀겨에서 추출한 amine 성분 (질소를 포함하는 유기물질)이 퇴행성 신경질환인 각기병을 치료한다는 것을 알았습니다. 이 수용성 물질이 생명에 필수라는 것을 알았기 때문에 Funk는 이 amine 물질을 "vitamine(vita는 생명력이라는 뜻)"이라 명명하였습니다. 그후 모든 비타민이 amine이아닌 것이 밝혀져 vitamine에서 마지막 e를 제거하여 vitamin으로 쓰게 되었습니다.
항각기 물질(지금은 티아민이라 함)이 발견된지 10년후 4개의 비타민이 추가로 더 발견되었으며 마지막으로 1941년에 엽산(folic acid)이 발견되었습니다.
비타민의 종류 - 지용성 비타민과 수용성 비교 13종의 비타민이 추출, 분석되고 합성되었으며 대부분 권장량이 설정되어 있습니다.
이 비타민들은 화학적 성질에 따라 지용성과 수용성 비타민으로 분류될 수 있습니다.
1) 지용성 비타민
지용성 비타민은 비타민 A, D, E, K로 유기용매에 녹으며 간이나 지방조직 세포,주로 피하지방조직에 저장되고 대체적으로 조직에 오랫동안 보유됩니다.그러므로 지용성 비타민 결핍증 증상이 나타나기까지는 수년이 걸립니다. 그러나 지용성 비타민은주로 식품 중의 지질과 같이 섭취되어 소화되기 때문에 지질이 없는 식사를 하거나
지질 소화에 문제가 생기면 이들 비타민의 결핍증상이 나타날 수 있습니다.
반면 지나친 과잉섭취는 체내에서 축적성 지질 화학물질로 작용하게 되므로 독성을 유발할 가능성이 있습니다. 탄소, 수소, 그리고 산소로만 구성되어 있는 4개의 지용성 비타민은 서로 다른 화학적 구조와 특별한 기능을 가지고 있습니다.
다음 표에 지용성 비타민의 체내 주요기능, 결핍증과 과잉증을 요약하였습니다.
2) 수용성 비타민
체내의 수용성 매개체를 통해 운반되는 비타민은 수용성으로 분류되며, 이 수용성 비타민은 체내 조직에 저장되지 않습니다. 식사를 통해 섭취된 과량의 수용성 비타민은 신장을 통해 소변으로 방출되므로 이 비타민들은 정규적으로 매일 혹은 수일 이내 섭취되어야 합니다. 9개의 수용성 비타민은 비타민 C(ascorbic acid)와
티아민(비타민 B1), 리보플라빈(비타민 B2), 나이아신, 피리독신(비타민 B6), 코발아민(비타민 B12), 판토텐산, 엽산, 그리고 비오틴 등 비타민 B 복합체들입니다.
이 수용성 비타민들은 지용성 비타민들과 구조가 다르며 탄소, 수소, 이외에 질소 (티아민, 리보플라빈, 비타민 B6, 비타민 B12, 엽산), 유황(티아민과 비오틴), 그리고 코발트 (비타민 B12)를 함유하고 있습니다. 다음 표에 수용성 비타민의 체내 주요기능, 그리고 결핍증을 요약하였습니다.
■ 물
물은 인간의 생명을 유지하기 위한 가장 중요한 환경적 요소로서 모든 조직의 기본 성분일 뿐 아니라 체조직을 구성하는 성분 중 가장 양이 많아 인체의 2/3을 차지하고 있습니다.
물의 기능
체내 영양소와 노폐물의 운반
체내 모든 기관이 작용하려면 물이 반드시 필요합니다. 신진대사 과정에서 생성된 노폐물인 탄산가스, 암모니아 및 전해질 등을 운반하여 폐, 피부, 신장을 통해 체외로 배출하며 체내에서 일어나는 화학작용은 물을 필요로 하는 것이 많습니다.
체온 조절
사람은 항온동물로 신체 열생산가 열방출의 균형이 잘 맞게 조절되어 있습니다. 이는 건강한 사람에게서는 물이 정상 체온을 유지 조절하는데 크게 기여하기 때문입니다.
기타 작용(소화를 돕거나 장기 보호)
1) 음식의 소화를 돕는 작용-타액은 음식이 식도를 부드럽게 잘 통과하도록 하고 체내에서 매일 분비되는 많은 양의 소화액은 식품이 효소에 의해 가수분해되도록 돕는 역할을 합니다. 물은 소화액의 구성 요소가 될 뿐만 아니라 운반체로도 쓰여집니다.
2) 장기를 보호하는 역할-몸이 외부로부터 충격을 받으면 물은 큐션 역할을 하여 외부로부터의 갑작스런 쇼크를 막아줍니다.
3) 윤활작용-모든 관절마다 관절액이 존재하여 움직일때에 마찰이 없이 원활하게 움직일 수 있도록 윤활작용을 해주고, 신경의 자극 전달을 원활하게 합니다.
중추신경계도 수분을 함유한 뇌척추액에 잠겨 있어 보호를 받습니다.
■ 신체의 수분 함량과 체액 분포
1. 체액량
세포막을 경계로 세포막 밖의 액체를 세포외액(extracellular fluid, ECF), 세포막 안에 있는 액체를 세포내액(intracellular fluid, ICF)로 구분하는데 세포내액은 체액의 60~70%를 차지하며 세포외액은 체액의 30~40%를 차지합니다. 이 둘의 합계가 총수분량(total body water) 입니다.
2. 총수분량 = 세포외액(혈장, 간질액)+ 세포내액
세포외액은 다시 혈관벽을 기준으로 혈관 내에 있는 혈장과 혈관 밖의 세포와 세포 사이에 있는 간질액 혹은 조직액으로 나뉩니다.
3. 체액의 화학적 성분
체액의 화학적 성분은 전해질(electrolyte)과 비전해질(non-electrolyte)로 구성되어 있습니다.
세포외액의 주요 양이온은 Na+, 음이온은 Cl-이고, 새포내액에서는 K+가 주요 양이온, 그리고 PO43- 가 주요 음이온이 됩니다. 신체 내에서 이들 전해질 물질은 산, 염기 균형에 공헌하며 체액 안에서 언제나 전기적 평형이 이루어지고 있습니다.
4. 신체의 수분 균형
수분 섭취- 음료수로부터의 수분섭취, 식품으로부터의 수분섭취, 대사과정에 의한 산화수에 의해서 이루어짐
수분 배설- 소변에 의한 수분배설, 피부 증발 수분, 폐를 통한 호흡 증발 수분, 대변에 의한 수분 배설..
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