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제 3 장 지질

제 3 장 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 3 대 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

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제 3 장 지질

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Presentation Transcript

  1. 제3장 지질

  2. 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

  3. 지질의 분류 : 지방산, 중성지질, 인지질, 콜레스테롤 • 지방산 • 탄소, 수소, 산소로 구성 • 구조의 양쪽 끝에 메틸기(-CH3)와 카르복실기(-COOH)가 있다. • 탄소 사슬의 길이 및 이중 결합의 수와 위치에 따라 자연계에 다양한 지방산이 존재한다. • 식품 함유 지방산의 탄소 수  4~22개 • 지방산의 구조

  4. 지방산의 탄소수

  5. 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)

  6. 포화지방산과 불포화지방산

  7. 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

  8. 포화지방산과 불포화지방산의 구조

  9. 포화지방산과 불포화지방산의 구조

  10. 이중결합의 위치에 따른 지방산의 분류 • 오메가(ω-) 계열의 지방산 불포화 지방산 구조의 메틸(CH3) 말단으로부터 첫 번째 이중 결합의 위치에 따라 분류 * ω-3 계열: 리놀렌산(linolenic acid,18:3), 에이코사펜타에논산(EicosaPentanoic Acid; EPA, 20:5) 도코사헥사에논산(DocosaHexaenoicAcid; 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.

  11. 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) 생선에 풍부 - 오메가-6계열 지방산(리놀레산) 식물성 종실유에 풍부 • DHA란? - Docosa HexaenoicAcid (DHA, 22:6, 오메가-3계열 지방산) - 인체의 뇌조직에 많이 함유, 태아와 영유아의 두뇌발달에 필요 한 것으로 알려져 있다. - 리놀렌산(오메가-3 계열)을 충분히 섭취하면 체내에서 합성 가능

  12. 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 따라 중성지질의 융점, 맛, 체내대사에 미치는 영향이 달라진다. 중성지방의 구조

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

  14. 인지질의 구조

  15. 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

  16. 콜레스테롤의 구조

  17. 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 극성(친수성)과 비극성(소수성) 부분을 모두 가지고 있어 지질의 유화작용(미셀 형성)

  18. 미셀(micelle)의 구조

  19. 지질의 흡수 • 흡수 기전 : 농도 차에 따른 수동적 이동 * 흡수 시에도 담즙의 도움이 필요 • 체조직 내로 들어가기 위한 준비 : * 흡수된 유리 지방산, 글리세롤, 모노글리세라이드 등은 장점막 내에서중성지방으로 재결합된 후 인지질, 유리 콜레스테롤 등과 함께 지단백질(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

  20. 지질의 흡수

  21. 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)

  22. 지질의 운반

  23. 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 lipase에 의해 분해 (* 이 효소는 체조직 세포막 표면에 존재)  지단백질 내 중성지방이 지방산과 글리세롤로 분해  세포 내로 흡수됨

  24. 지질의 대사(1) • 지방산 생합성 • 원료: 아세틸 CoA 고탄수화물 식이 섭취 후 TCA 회로의 중간 산물들의 양 증가 세포에서 사용하고 남은 중간 산물인 구연산은 세포질로 이동 구연산이 옥살아세트산과 아세틸 CoA로 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

  25. 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

  26. 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 간과 소화기장에서 활발하게 합성 • 체내 대사: 간세포 내에서 담즙산, 스테로이드 호르몬으로 대사 * 사람은 체내 콜레스테롤의 30~60%가 담즙산으로 변화, 배설 * 콜레스테롤로부터 생성된 콜린산, 케노디옥시콜린산이 글리신이나 타우린과 결합체 형성 1차 담즙산이라 함 • 담즙산의 장간막 순환: 95%의 담즙산이 소장에서 재흡수 간으로 * 담즙산의 재흡수가 방해되면 간세포에서의 담즙산 합성 속도↑

  27. 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% 이상이면 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

  28. 필수 지방산의 종류별 기능 및 결핍증 • 종류 별 기능: 1) n-6계 리놀레산과 아라키돈산호르몬 유사물질인 프로스타그란딘(PG),트롬복산(TX), 류코트리엔(LT)합성 혈전 생성과 염증 반응에 관여 2) n-3계DHA, EPA: 태아의 두뇌발달에 도움이 됨 α-리놀렌산, EPA, DHA: 부족 시 시력 손상 3) 포화지방산이 많고 리놀레산이 부족할 때: 혈액내 VLDL과 LDL 콜레스테롤 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 리놀레산을 총 섭취열량의 2~3% 섭취할 것

  29. 한국인의 지질 섭취 실태 • 지질 섭취의 연도별 변화 (전국, 1인 1일) • 연도별 동물성 및 식물성 지질 섭취량 (단위, g/1일)

  30. 지질 섭취량의 다빈도 식품

  31. 지질 섭취기준 • 국외에서 제안된 지방섭취량과 지방산의 균형

  32. 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

  33. 혈중 콜레스테롤과 동맥경화증 • 혈액 내 콜레스테롤과 HDL-콜레스테롤 수준에 의한 고지혈증 구분

  34. 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 순환계 질환 예방 - 혈중 콜레스테롤 수준↓ 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

  35. 혈중 콜레스테롤과 동맥경화증 • 고콜레스테롤혈증에 대한 식사요법의 원칙

  36. 혈중 콜레스테롤과 동맥경화증 • 식품에 들어 있는 콜레스테롤량

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