제3장 지질

지질의 정의 및 주요 기능

 

지질

: 물에 녹지 않고 아세톤과 같은 유기용매에 녹는 열량소

생체 지질의 합성 원료:

식물  광합성에 의해 합성된 포도당 동물  3대 열량소로부터 얻어진 과잉 에너지 

지질의 주요 기능

1) 에너지 생성 2) 세포막 구성 성분 3) 지용성 비타민의 용매 4) 스테로이드 호르몬 생성

지질의 분류 : 지방산, 중성지질, 인지질, 콜레스테롤



지방산

• 탄소, 수소, 산소로 구성 • 구조의 양쪽 끝에 메틸기(-CH 3 ) 와 카르복실기(-COOH) 가 있다.

• 탄소 사슬의 길이 및 이중 결합의 수와 위치에 따라 자연계에 다 양한 지방산이 존재한다.

• 식품 함유 지방산의 탄소 수  4~22개 • 지방산의 구조

지방산의 탄소수

지방산의 분류

  탄소 사슬의 길이에 따라: 짧은 사슬 지방산(short chain fatty acid: 4~6개 )   중간 사슬 지방산(medium chain fatty acid: 8~12개 ) 긴 사슬 지방산(long chain fatty acid: 14~22개 )   포화도에 따라: 포화지방산(saturated fatty acid)  탄소와 탄소 사이에 이중 결합이 없이 단일 결합(-C-C-)으로만 되어 있는 지방산  불포화지방산(unsaturated fatty acid) 단일 불포화지방산 : 이중결합(-C=C-)을 한 개 가진 지방산 다중불포화지방산 : 이중결합을 두 개 이상 가진 지방산  이중결합의 위치에 따라: n-3, n-6, n-9 계열 지방산  ( 불포화 지방산의 경우)

포화지방산과 불포화지방산

지방산 구성에 따른 지질의 성질



포화지방산 함유비율이 높을 때:

- 융점이 높아 실온에서 고체 상태 - 대부분의 동물성 지방 (예: 쇠고기, 돼지고기의 하얀 지방) 

불포화지방산 함유비율이 높을 때:

- 융점이 낮아 실온에서 액체 상태 - 대부분의 식물성 기름

포화지방산과 불포화지방산의 구조

포화지방산과 불포화지방산의 구조

이중결합의 위치에 따른 지방산의 분류



오메가(ω-) 계열의 지방산

불포화 지방산 구조의 메틸(CH 3 ) 말단으로부터 첫 번째 이중 결합의 위치에 따라 분류 * ω -3 계열: 리놀렌산(linolenic acid,18:3), 에이코사펜타에논산( E icosa P entanoic A cid; EPA, 20:5) 도코사헥사에논산( D ocosa H exaenoic A cid; DHA, 22:6) * ω -6 계열: 리놀레산(linoleic acid, 18:2) 아라키돈산(arachidonic acid, 20:4) * ω -9 계열: 올레산(oleic acid, 18:1) 오메가(ω-) 계열의 지방산을 n-계열의 지방산이라고도 한다 .

필수지방산

 필수지방산이란?

- 정상적인 성장, 생식 기능, 피부를 위해 꼭 필요한 지방산 - 체내에서 합성하지 못하여, 반드시 음식으로 섭취해야 하는 지방산  필수지방산의 종류 오메가-3계열 지방산(α-리놀렌산)  오메가-6계열 지방산(리놀레산)  생선에 풍부 식물성 종실유에 풍부  DHA란?

D ocosa H exaenoic A cid ( DHA , 22:6 , 오메가-3계열 지방산) - 인체의 뇌조직에 많이 함유, 태아와 영유아의 두뇌발달에 필요 한 것으 로 알려져 있다.

리놀렌산(오메가-3 계열)을 충분히 섭취하면 체내에서 합성 가능

중성지질

 중성지질(triglyceride, TG) = 1 글리세롤 + 3 지방산  자연계에 존재하는 지방의 95%를 차지 DG(diglyceride)=1 글리세롤 + 2 지방산 MG(monoglyceride)=1 글리세롤 +1 지방산  중성지질에 결합되어 있는 지방산의 탄소길이, 불포화도, 불포화기의 위치에 따 라 중성지질의 융점, 맛, 체내대사에 미치는 영향이 달라진다.

중성지방의 구조

인지질

구성성분: 1글리세롤 + 2지방산 + 1인산기    인산기가 결합된 머리 부분( 친수성: hydrophilic head ) 은 외각의 물과 상호작용, 지방산 꼬리 ( 소수성: hydrophobic tail )는 물과 멀리 하려고 안쪽 으로 덩어리가 되어 모임 인체 내에서 세포막의 구성성분 - 세포막의 유동성을 유지 - 수용성과 지용성 영양소를 모두 통과시킴 종류 : 레시틴(콩 및 세포막에 함유), 포스파티딜세린, 포스파티딜글리세롤, 포스파티딜이노시톨

인지질의 구조

콜레스테롤

    4개의 고리(ring)가 연결된 스테로이드의 한 종류 기능 :    동물 세포막의 구성성분 스테로이드 호르몬(부신피질 호르몬, 성호르몬,태반호르몬 등) 합성 자외선을 쪼이면 피부에서 비타민 D로 전환  간에서 담즙산 합성 급원식품 :  동물의 간, 소화기계 및 기타 체조직에서 합성 (∴) 급원식품은 모두 동물성  간, 달걀 노른자, 버터, 고기류, 새우, 오징어 등 한국인의 정상식사에 함유된 콜레스테롤 함량 :  1일 200~300mg

콜레스테롤의 구조

지질의 소화

      지방의 소화가 일어나는 장소  주로 소장 소화효소  췌장 리파제 리파제의 가수분해 반응 : 중성지질  유리 지방산+모노글리세라이드+글리세롤 중성지질의 분해산물은 인지질, 콜레스테롤, 담즙과 함께 미셀(micelle) 형성 미셀은 지방 분자의 표면적을 증가시키 므로써 지방의 소화 흡수를 촉진 담즙염의 역할  모두 가지고 있어 극성(친수성)과 비극성(소수성) 부분을 지질의 유화작용 (미셀 형성)

미셀(micelle)의 구조

지질의 흡수

 흡수 기전 : 농도 차에 따른 수동적 이동 * 흡수 시에도 담즙 의 도움이 필요  체조직 내로 들어가기 위한 준비 : * 흡수된 유리 지방산, 글리세롤, 모노글리세라이드 등은 장점막 내에서 중성지방 으로 재결합된 후 인지질, 유리 콜레스테롤 등과 함께 지단백 질(킬로미크론) 형성 후 이동  이동경로 * 긴 사슬 지방산 : 소화기 장벽  장점막 세포  림프  혈관 * 중간 사슬 지방산 (탄소수 8~12개) : 소화기 장벽  장점막 세포  문정맥  간

지질의 흡수

혈청 지단백질

: 지질의 혈액 내 운반 물질   지단백질의 구성 표면 : 아포단백질(apoprotein), 인지질 내부 : 중성지질, 콜레스테롤, 콜레스테롤 에스테르 지단백질의 종류 : 킬로미크론(chylomicron), 초저밀도 지단백질(VLDL), 저밀도 지단백질(LDL), 고밀도 지단백질(HDL)

지질의 운반

지질의 운반

 지질 섭취 후 혈액 내 지질 농도 변화: 1~2 시간 후  지방량 증가 시작 3~5 시간 후  최고 수준에 도달 8~10 시간 후  굶었을 때와 같은 수준으로 저하  지단백질의 종류별 주요 기능 킬로미크론: 소화기장에서 흡수된 중성지방의 주요 이동체 VLDL: 간에서 합성된 내인성 중성지방을 세포로 운반 LDL: VLDL의 중성지방이 대사된 후 생성, 콜레스테롤을 말단 세포로 운반 HDL: 세포 및 말초혈관에 쌓여있는 지질(특히 콜레스테롤)을 제거하여 간으로 운반, 분해, 배설되게 함  지단백질의 운명 혈액을 따라 이동하다가  지단백질 리파제(lipoprotein lipase 에 의해 분해 (* 이 효소는 체조직 세포막 표면에 존재)   지단백질 내 중성지방이 지방산과 글리세롤로 분해 세포 내로 흡수됨

지질의 대사(1)

 지방산 생합성        원료: 아세틸 CoA 고탄수화물 식이 섭취 후  TCA 회로의 중간 산물들의 양 증가  세포에서 사용하고 남은 중간 산물인 구연산 은 세포질로 이동  구연산이 옥살아세트산 과 아세틸 CoA 로 분해  아세틸 CoA는 지방산 생합성에 사용 합성장소: 세포질 합성과정: 2 아세틸 CoA → 말로닐 CoA(malonyl coA) 생성  여기에 아세틸 CoA가 계속적으로 결합되어 지방산 합성 관련효소: 지방산 합성효소(fatty acid synthetase; FAS) 최종 생성물: 팔미트산(palmitic acid) 지방산 합성이 일어나는 기관: 주로 간과 지방세포 팔미트산 합성 이후 변화: 연장효소(elongase) 에 의해 스테아르산으로 전환

지질의 대사(2)



지방산 분해(

β

-oxidation)

 분해가 일어나는 장소: 미토콘드리아 (∴) 세포질로부터 미토콘드리아 안으로 지방산이 이동해야 함  운반체는 카르니틴 아실 전이효소(carnitine acyl transferase) (* 이 효소는 미토콘드리아의 내막과 외막 표면에 존재함)   β -oxidation을 통해 지방산이 산화되면 생성하는 물질은 아세틸 CoA 이 아세틸 CoA는 TCA회로와 전자전달계를 거쳐 ATP 생성

지질의 대사(3)



콜레스테롤

     합성시작 물질: 아세틸 CoA (지방, 포도당, 아미노산에서 생성) 주요 합성 조절 효소: HMG-CoA reductase(환원효소) 합성 장소: 체내 모든 세포, 특히 간 과 소화기장 에서 활발하게 합성 체내 대사: 간세포 내에서 담즙산, 스테로이드 호르몬으로 대사 * 사람은 체내 콜레스테롤의 30~60%가 담즙산으로 변화, 배설 * 콜레스테롤로부터 생성된 콜린산, 케노디옥시콜린산이 글리신이 나 타우린과 결합체 형성  1차 담즙산이라 함 담즙산의 장간막 순환 : 95%의 담즙산이 소장에서 재흡수  간으로 * 담즙산의 재흡수가 방해되면 간세포에서의 담즙산 합성 속도↑

지질의 생리적 기능

 에너지원 - 세포의 에너지원, 남는 것은 지방세포에 저장(거의 무제한) - 정상적인 지방 저장량: 남자는 체중의 15~18%, 여자는 체중의 24% 정도(체중의 30% 이상이 면 비만) - 체내 저장 지방 1kg의 에너지량  약 7,800kcal  열발생과 체온조절 - 체내 지방 저장 세포의 종류: 흰색 지방세포, 갈색 지방세포 갈색 지방세포는 지방의 산화로 ATP를 만들기 보다는 열을 발생  체온 유지 * 갈색지방세포의 특징 : (1) 주로 상체의 여러 부위에 존재 (2) 흰색 지방세포보다 혈액 순환 원활, 세포당 미토콘드리아 수↑↑ (3) 빠른 지방의 산화가 일어남   필수지방산 공급 : n-6계 지방산(리놀레산; linoleic acid), n-3계 지방산(리놀렌산; linolenic acid) 기타 기능 : 면역기능 조절, 심장과 신장 등 주요 장기를 외부 충격으로부터 보호, 식 후 포만감 제공, 음식의 향미 제공

필수 지방산의 종류별 기능 및 결핍증  종류 별 기능: 1) n-6계 리놀레산과 아라키돈산  호르몬 유사물질인 딘(PG), 트롬복산(TX), 류코트리엔(LT) 합성  응에 관여 프로스타그란 혈전 생성과 염증 반 2) n-3계 DHA, EPA: 태아의 두뇌발달에 도움이 됨 α-리놀렌산, EPA, DHA: 부족 시 시력 손상 3) 포화지방산이 많고 리놀레산이 부족할 때: 혈액내 VLDL과 LDL 콜 레스테롤 수준 상승, 혈전 형성 증가  결핍증; 성장 지연, 피부각질증, 여성 및 남성의 불임증, 신장 이상, 적혈구 파열, 감염, 심장 근육의 수축과 이완력 감소, 면역기능 저하, 시력 장애, 뇌기능 상실 등  필요량 : 관상동맥질환의 예방을 위해 2~3% 섭취할 것 리놀레산을 총 섭취열량의

한국인의 지질 섭취 실태



지질 섭취의 연도별 변화

(전국, 1인 1일) 

지질 섭취량의 다빈도 식품

지질 섭취기준

 국외에서 제안된 지방섭취량과 지방산의 균형

혈중 콜레스테롤과 동맥경화증

 동맥경화증    혈액 내 지방과 LDL 콜레스테롤이 많으면 위험 증가 LDL 콜레스테롤은 동맥 플라그 생성의 가장 위험한 요인 동맥 플라그 ↑  혈관 탄력성 ↓  혈전 생성, 고혈압, 심장마비, 뇌출혈 동맥경화증의 발병

혈중 콜레스테롤과 동맥경화증



혈액 내 콜레스테롤과 HDL-콜레스테롤 수준에 의한 고지혈증 구분

혈중 콜레스테롤 수준에 영향을 미치는 식이요인  식이 내 불포화지방산이 많고 포화지방산이 적은 경우 - 혈중 LDL, VLDL, 콜레스테롤, 중성지방량 모두 감소 - 혈액응고 감소 - 특히, 어유 및 들기름 섭취량이 많으면 혈액 내 지질 수준 ↓  EPA와 DHA(n-3계, 어유에 풍부) - 혈액응고를 증가시키는 TXA2(thromboxane 2) 의 합성 억제  혈액 응고 속도 지연  - 혈중 콜레스테롤 수준 ↓  순환계 질환 예방 순환계 질환 예방 - (∴) 고등어, 정어리와 같은 등푸른 생선을 일주일에 적어도 2회 이상 섭취할 것  심장순환계 질환을 예방 및 치료하기 위한 식이관리 방안 - 포화지방산과 콜레스테롤 섭취를 줄일 것 - 열량 제한할 것 - 신체활동량을 증가시켜 에너지균형을 유지할 것 - 기타; 당뇨병과 고혈압을 조절할 것

혈중 콜레스테롤과 동맥경화증

 고콜레스테롤혈증에 대한 식사요법의 원칙

혈중 콜레스테롤과 동맥경화증

 식품에 들어 있는 콜레스테롤량