아미노산의 생리학적 역할과 이화작용

아미노산의 역할

아미노산은 자연에 존재하는 것 중에서 가장 기능이 다양한 생체 분자로 단백질을 이루는 기본 단위입니다. 아미노산 중 단백질 합성에 이용되는 것은 20개뿐입니다. 아미노산은 탄소를 중심으로 질소를 함유한 아미노기와 카복실기, 곁사슬기로 나눕니다. 곁사슬의 종류에 따라 20가지 아미노산이 결정됩니다. 필수 아미노산 8종은 우리 몸에서 만들어지지 않아 음식을 통해 반드시 섭취해야 하는 아미노산입니다. 종류로는 류신, 라이신, 메싸이오닌, 발린, 아이소류신, 페닐알라닌, 트레오닌, 트립토판이 있습니다. 어린이의 경우는 아르기닌, 히스티딘도 필수 아미노산에 포함됩니다. 비필수 아미노산은 우리 몸에서 합성되는 아미노산입니다. 알라닌, 아르기닌, 아스파라긴, 아스파트산, 시스테인, 글루탐산, 글루타민, 글리신, 히스티딘, 프롤린, 세린, 티로신 등 12종이 있습니다. 아미노산의 유도체에는 유전적으로 특정 아미노산에 통합된 21번째 아미노산으로 불리는 셀레노시스테인이 있습니다. 셀레노시스테인은 셀레늄이 시스테인의 황을 치환해서 결합된 것입니다. 아미노산 중에는 단백질을 구성하지 않는 비단백 아미노산도 있습니다. 비단백 아미노산으로는 생체 아민과 헴, 퓨린이 있습니다. 생체아민의 역할은 신경 전달 물질인 도파민, 세로토닌, 가바, 에피네프린, 호르몬, 국소 매개체인 알레르기 매개 히스타민, 에너지 대사산물인 크레아틴, 시트룰린, 카르니틴이 있습니다. 헴은 산소와 결합하는 분자이고, 퓨린은 유전자 디옥시 리보 핵산의 염기입니다.

 

아미노산의 이화작용

아미노산의 중심 대사에서, 아미노산의 분해는 항상 아미노기가 효소적으로 제거되는 과정이 포함됩니다. 이 과정을 아미노기 전이반응이라고 합니다. 아미노기가 제거된 아미노산은 알파 케토산으로 되고, 알파 케토 글루타레이트는 아미노기를 받아 글루타메이트로 됩니다. 아미노산에서 아미노기를 제거하는 또 다른 방법은 산화적 탈 아미노화입니다. 아미노기 전이반응으로 만들어진 글루타메이트는 산화적 탈 아미노화를 통해 알파-케토 글루타레이트로 전환되고, 아미노기는 암모니아의 형태로 세포질 방출됩니다. 글루타메이트 탈 아미노화에 의해 방출되는 암모니아는 독성이 있습니다. 따라서 즉시 새로운 분자로 통합되거나 소변을 통해 신체에서 배출되어야 합니다. 암모니아는 뉴클레오티드, 새로운 아미노산 또는 생물학적 아민으로 통합될 수 있습니다. 암모니아의 일부는 신장으로 배설되지만 대부분은 간에서 그리고 장 세포에 의해 더 적은 정도로 독성이 덜한 화학물질인 요소로 전환된 다음 신장으로 옮겨져 소변을 통해 배설됩니다. 이것을 요소회로라고 부릅니다. 이 과정은 간과 장 세포의 세포질에서 발생하며 요소의 두 번째 아미노 그룹의 공급원으로 아스파르산이 필요합니다. 이 과정은 요소 외에도 구연산 주기의 중간 체인 푸마르산염을 생성합니다. 이 두 가지 사이클은 대사적으로 아주 중요합니다. 아미노산의 탈 아미노화된 후 남은 탄소 골격은 케토산입니다. 탄소 골격은 해당작용 및 구연산 순환을 통해 에너지 생산에 투입됩니다. 단백질 분해는 분자 기준으로 탄수화물이나 지방에 비해 에너지를 적게 만들어냅니다 그럼에도 불구하고 빠르게 분열하는 세포인 장 세포, 림프구, 대식 세포, 암세포 등의 경우 글루타민을 에너지원으로 선호합니다. 탄소 골격은 다른 대사산물 또는 생체 아민의 빌딩 블록으로 사용될 수 있습니다. 류신과 라이신을 제외한 모든 아미노산은 분해되어 포도당 생성을 통해 포도당으로 전환될 수 있는 대사 중간체를 형성할 수 있습니다. 이러한 아미노산을 포도당 형성 아미노산이라고 부릅니다. 류신과 라이신은 케톤체를 형성하는 케톤 생성 아미노산입니다. 여기서 페닐알라닌, 이소루신, 트레오닌, 티로신, 트립토판은 포도당 형성 및 케톤 생성 아미노산입니다.