영양학 기초: 영양소 종류와 역할

영양학 개요

• 영양학은 건강과 질병에 관련된 식품, 영양소, 그 속에 포함된 물질들의 작용, 상호작용, 균형을 다루는 과학입니다.
• 또한 사람이 영양소를 섭취, 소화, 흡수, 운반, 이용, 배설하는 전 과정을 연구하는 학문입니다.
• 건강을 지키기 위해 질병을 예방하고 관리하는 방법도 탐구합니다.

영양소의 정의 및 역할

• 영양소는 식품에 포함된 물질로서, 에너지, 체구성 물질, 생체반응 조절 인자 등을 공급하여 건강을 유지하는 데 필수적인 역할을 합니다.
• 필수 영양소는 체내에서 고유의 역할을 수행하지만, 인체가 충분히 합성할 수 없으므로 식품을 통해 반드시 섭취해야 합니다.

영양소의 종류

• 탄수화물 (예: 포도당)
• 지질 (예: 리놀레산, 리놀렌산)
• 단백질 (아미노산, 예: 라이신, 메티오닌)
• 비타민 (수용성: 티아민, 리보플라빈, 지용성: 비타민 A, D, E, K)
• 무기질 (다량: 칼슘, 인, 미량: 철, 아연)
• 물

기능에 따른 영양소 분류

• 에너지 영양소: 탄수화물, 지질, 단백질
• 구성 영양소: 단백질, 지질, 무기질, 물 (신체 성장과 유지에 중요)
• 조절 영양소: 비타민, 무기질 (체내 기능 조절)

영양소 대사의 기본 원리

• 체내 세포는 식품의 에너지 영양소(탄수화물, 단백질, 지질)와 알코올로부터 화학 에너지(ATP)를 생성하고, 이를 유용한 형태로 전환합니다.

영양소 대사의 두 가지 주요 과정

• 분해대사(이화작용): 화합물을 작은 단위로 분해하여 에너지를 생성하는 과정입니다.
• 합성대사(동화작용): 화합물을 합성하는 과정으로, 에너지를 필요로 합니다.

ATP의 역할

• ATP는 세포 기능 수행에 사용되는 기본적인 화학 에너지로, 신체의 에너지 통화 단위입니다.

탄수화물

• 해당과정은 세포질에서 일어나 산소를 필요로 하지 않습니다.
• 포도당은 해당과정, 피루브산 전환, TCA 회로, 전자전달계를 거쳐 에너지를 생성합니다.
• TCA 회로와 전자전달계는 미토콘드리아 내에서 산소를 필요로 합니다.

지질

• 중성지방은 글리세롤과 지방산으로 분해됩니다.
• 글리세롤은 3탄당을 거치고, 지방산은 베타 산화에 의해 아세틸 CoA, NADH, FADH2를 생성합니다.
• 아세틸 CoA는 TCA 회로에 들어가 더 많은 NADH, FADH2를 생성하고, 이들은 전자전달계를 통해 ATP를 생성합니다.

NADH와 FADH2

• NADH와 FADH2는 전자전달계에서 ATP 합성을 위한 에너지 운반체입니다.

NADPH

• NADPH는 지방산과 스테로이드와 같은 지질의 생합성에 필요한 에너지를 제공하는 운반체입니다.

단백질

• 아미노산은 탈아미노 반응을 통해 아미노기가 제거됩니다.
• 남은 탄소 골격은 피루브산, 아세틸 CoA, TCA 회로 중간 물질 등으로 분해됩니다.
• TCA 회로와 전자전달계를 통해 ATP를 생성합니다.
• 제거된 아미노기는 요소와 같은 질소 화합물을 생성합니다.

에너지 생성과 영양소 전환

• 탄수화물, 지질, 단백질, 알코올은 모두 에너지를 생성합니다.
• 탄수화물은 포도당으로 전환될 수 있습니다.
• 지방산은 포도당을 생성할 수 없지만, 글리세롤은 소량의 포도당을 생성할 수 있습니다.
• 아미노산은 당질이 부족할 경우 포도당 합성이 가능합니다.
• 알코올은 포도당을 전혀 생성하지 않습니다.
• 탄수화물은 아미노기가 존재하면 아미노산이나 단백질로 전환될 수 있습니다.
• 지질은 글리세롤에서 단백질을 생성할 수 있으며, 알코올은 단백질 생성이 불가능합니다.

기관별 에너지 사용 형태 (체중 70kg 남성 기준)

• 뇌는 휴식 시 신체 에너지 소비의 60%를 차지하며, 주로 혈당을 사용합니다.
• 뇌는 포도당을 거의 저장하지 않으므로, 혈액 내 순환 또는 지방 조직에 저장된 포도당을 사용합니다.
• 글리코겐은 주로 근육(약 250g)과 간(약 100g)에 저장됩니다.

대사와 관련된 비타민 및 무기질

• 비타민은 대사에 관여하는 조효소로 작용합니다.
• 무기질은 보조 인자로 작용합니다.

섭식 상태의 에너지 대사

• 과량의 당질 섭취는 당질 산화를 최대화하고 지질 산화를 최소화하여 지방 축적을 촉진합니다.
• 인슐린은 췌장에서 분비되는 호르몬으로, 당질, 지질, 단백질 대사에 관여합니다. (내분비)

금식 상태의 에너지 대사

• 혈당이 고갈되면 연료로 지방산을 태우기 시작합니다.
• 간에서 포도당과 케톤체를 합성하여 뇌와 조직에 공급합니다.
• 베타 세포에서 인슐린 분비가 증가하고요.
• 글루카곤 분비 감소.

에너지 적정 섭취 비율 (한국인 기준)