단벡질 이야기(4) 단백질은 어떻게 우리몸에 흡수되는가

단백질의 소화흡수과정

소장의 흡수상피세포를 통해 몸속으로 들어온 흡수된 아미노산은 어떻게 될까요?

먼저 아미노산 이외의 디펩티드나 트리펩티드는 흡수상피세포속에서 세포막에 있는 것과는 다른 펩티다아제의 작용으로 하나하나의 아미노산으로까지 분해됩니다. 이 단계에서 영양소였을때의 단백질이 남긴 자국은 완전히 사라지게 됩니다.

이 같이 흡수된 아미노산은 그대로 혈류를 타고 문정맥을 통해 간으로 운반됩니다. 간으로 운반된 아미노산의 일부는 단백질의 합성에 쓰이고 나머지는 다시 혈류를 타고 온몸의 조직과 세포로 보내집니다. 

 

아미노산 집합소

영양소로서 섭취된 단백질이 소화되어 생기는것이 아미노산입니다. 우리 몸속에서는 이 아미노산으로 단백질이 만들어집니다. 정확히 말하자면 우리 몸은 섭취된 단백질이 소화되며 만들어진 아미노산을 이용해 단백질을 합성한다라고 표혆는것이 맞습니다. 

필수아미노산 이외의 아미노산은 인체 스스로 합성하며 체내에는 단백질이 분해해 생긴 아미노산도 존재하기 때문입니다. 

우리몸에는 이처럼 다양한 내력이 있는 아미노산이 세포의 안팎 곳곳에 존재합니다. 이를 아미노산 집합소라고 일컫으며 우리는 이 집합소의 아미노산을 사용해 단백질을 합성합니다.

아미노산 집합소에는 단백질의 재료로 쓰일 20종의 아미놘이 제각기 충분한 양만큼 저장되어 있습니다. 전체적으로는 그 분량이 늘 일정하게 유지될 필요가 있어서 만일 아미노산이 지나차게 많이 섭취되면 남은 양은 그대로 대사되어 에너지원으로 쓰이고 이 때 생긴 암모니아는 요소로 바뀌어 배설됩니다. 

우리 몸속에는 항상 단백질이 합성되고 있습니다. 그러므로 만약 외부에서 단백질이 섭취되지 않으면 설사 다른 공급원이 있다하더라도 그 상태로는 아미노산 집합소의 아미노산이 점차 줄어드는 운명에 직면할 것입니다. 즉 우리는 단백질을 영양소로서 섭취하는 이유는 아미노산 집합소내의 아미노산 종류의 양을 유지해 몸을 건강하게 유지하기 위함입니다. 

먹은 단백질이 소화되어 생긴 아미노산이 그대로 단백질 합성에 쓰이는것이 아닙니다. 콜라겐을 아무리 먹는다고 그 콜라겐이 내피부나 연골에 쓰이는것이 아닌것과 같습니다. 콜라겐 또한 단백질입니다. 위와 장에서 아미노산으로 분해되고 흡수되어서 과거에 콜라겐이었던 아미노산도 역시 아미노산 집합소에 들어갑니다. 아미노산으로까지 분해되어버리면 그 자차게 이전에 콜라겐을 형성했었는지 어떤지 알수 없게 됩니다.

그렇기에 각 아미노산은 아미노산 집합소의 일원이 된 후 앞으로 이루어질 단백질 합성의 재료가 됩니다. 

 

 

다시 단백질로 합성되는 아미노산

아미노산 집합소에 있는 아미노산은 반드시 단백질의 재료로만 쓰이지 않습니다. 상황에 까닭에 따라 다른 아미노산으로 바뀌거나 에너지를 만드는데 이용되거나 지방산과 탄수화물의 합성에도 사용됩니다. 그대로 분해된 뒤에 요소로 변해 배설되기고 합니다. 그렇지만 아미노산의 주된 용도가 각 세포와 조직에서 단백질을 합성하는 일이라는 사실은 의심할 여지가 없습니다. 

몸속에서 새롭게 합성된 단백질의 재료가 되어야 하는 아미노산은 먼저 세포속에서 tRNA에 결합됩니다. 결합하게 되는 물질은 아미노아실 tRNA합성효소입니다. 이 효소의 작용으로 tRNA에 결합된 아미노산이 세포속의 단백질 합성장치, 즉 리보솜에서 단백질의 재료가 되어 계속 펩티드결합을 이루어갑니다. 

 

유전암호로 단백질로 만들어진다

부모로부터 자식에세 자식이로부터 손주에서 무엇인기가 전해지는 현상을 유전이라고 합니다. 전해지는것은은 유전자입니다. 

오스트리아의 저명한 생물학자 멘델이 유전의 법칙을 발견한 이후 정확히 말하면 더프리스, 코렌스, 체르마크가 재발견한 뒤부터 유전자의 바탕을 알아내려는 연구가 활발해 졌습니다. 유전의 법칙 재발견이후 바로 미국의 유전학자 서튼은 유전자는 염색체 속에 있는게 틀림없다라는 염색체설을 발표했고 이어서 미국의 생물학자 모건이 초파리를 사욯한 실험으로 염색체설의 증거를 찾아내 유전자가 염색체 위에 줄지어 존재한다는 사실을 증명했습니다. 그러면서 유전자가 단백질의 실계도와 비슷한 구실을 하는것 같다는 인식이 생겼고 염색체의 구조와 그 속에 유전자가 어떤 모습으로 놓여 있는지를 해명하는 것이 급물살을 타게 됩니다. 

 

 유전자의 본체는 DNA

어느 과학의 역사에도 흔히 있듯이 학설이 정설이 되는 과정에는 다양한 우여곡절이 있습니다. 20세기초 많은 학자가 연구를 거듭해 유전자의 본체를 파헤치려고 노력했습니다. 그렇게 해 얻은 선택지는 유전자의 본체가 DNA일까 단백질 일까 하는 것이었습니다.

현재까지도 정확히 이해하기 어려운 유전자라는 괴상한 존재에 관해 처음에는 노벨 물리학상 수상자인 슈뢰딩거까지도 거들면서 유전자 = 단백질이라는 설이 유력해 보였습니다. 하지만 1944년 그 이론을 뒤집는 계기가 되는 실험결과가 발표됩니다.

미국의 세균학자 에이버리와 그의 공동 연구자가 실시한 실험에서는 폐렴을 일으키는 세균인 폐렴쌍구균이 사용되었습니다. 이 세균에는 실제로 폐렴을 일으키는 병원성이 있는 것과 감염되어도 폐렴을 일으키지 않는 즉 병원성이 없는 것의 2종류가 있었습니다. 에이버리는 S형 균을 녹여서 얻은 내용물들 가운데 DNA를 분해해야만 R형 균이 S형균으로 변하는것을 막을 수 있다는 사실을 발견했다. 요컨데 S형 균의 병원성이 있다라는 유전적 성질은 놀랍게도 S형균의 DNA로 말미암아 생겨났다는 사실을 알아냅니다. 

세계 최초로 유전자의 본체 = DNA라고 발표한 에이버리의 이 연구는 8년후인 1952년 유전학자 허시와 체이스가 방사성 동위원소를 이요해 실시한 박테리오파지의 유전 실험에서 다음과 같은 사실이 증명됨으로서 과학자들에게 인정받았습니다.

대대로 전해지는것은 DNA이지 단백질이 아니다.