필수 아미노산: 두 판 사이의 차이

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'''필수 아미노산'''({{llang|en|essential amino acid}})은 수요를 공급하기에 충분하고 빠르게 [[생물체]]에 의해 처음부터 합성될 수 없어서 [[음식물]]로부터 섭취해야만 하는 [[아미노산]]이다. 모든 생물체에 공통적으로 존재하는 21가지 아미노산들 중 사람이 합성할 수 없는 9가지 아미노산은 [[페닐알라닌]], [[발린]], [[트레오닌]], [[트립토판]], [[메티오닌]], [[류신]], [[아이소류신]], [[리신]], [[히스티딘]]이다.<ref>{{cite journal |author=Young VR |title=Adult amino acid requirements: the case for a major revision in current recommendations |journal=J. Nutr. |volume=124 |issue=8 Suppl |pages=1517S–1523S |year=1994 |pmid=8064412 |url=http://jn.nutrition.org/cgi/reprint/124/8_Suppl/1517S.pdf |doi=10.1093/jn/124.suppl_8.1517S}}</ref><ref name="DRI">[http://fnic.nal.usda.gov/dietary-guidance/dietary-reference-intakes/dri-reports Dietary Reference Intakes: The Essential Guide to Nutrient Requirements] {{webarchive|url=https://web.archive.org/web/20140705140516/http://fnic.nal.usda.gov/dietary-guidance/dietary-reference-intakes/dri-reports |date=5 July 2014 }}. Institute of Medicine's Food and Nutrition Board. usda.gov</ref>
'''필수 아미노산'''({{llang|en|essential amino acid}})은 [[생물]](일반적으로 [[사람]])의 몸 안에서 전구 물질로부터 합성할 수 없는 [[아미노산]]으로, 음식을 통해 섭취해야 한다.


다른 6가지 아미노산은 사람의 식단에서 조건부로 필수적인 것으로 간주되며, 이는 이들의 합성이 미숙아 또는 심각한 [[이화작용]] 장애가 있는 사람과 같은 특별한 병태생리학적 조건에서 제한될 수 있음을 의미한다.<ref name="DRI" /> 이들 6가지 아미노산은 [[아르기닌]], [[시스테인]], [[글리신]], [[글루타민]], [[프롤린]], [[티로신]]이다. 또 다른 6가지 아미노산은 인체에서 비필수 아미노산이므로 체내에서 충분한 양이 합성될 수 있다. 이들 6가지 아미노산은 [[알라닌]], [[아스파르트산]], [[아스파라긴]], [[글루탐산]], [[세린]],<ref name="DRI" /> [[셀레노시스테인]](21번째 아미노산으로 간주됨)이다. 특정 미생물에만 [[단백질생성성 아미노산]]인 [[피롤리신]]은 사람을 포함한 대부분의 생물체에 의해 사용되지 않기 때문에 이들 생물체들에서는 비필수 아미노산이다.
== 사람의 필수 아미노산 ==
사람은 일반적으로 다음 여덟 종류의 아미노산을 필요로 하며 이외의 추가적인 필수 아미노산의 보충도 요구된다.
:1. [[라이신]](Lysine)
:2. [[트레오닌]](Threonine)
:3. [[류신]](Leucine 로이신 또는 루신)
:4. [[이소류신]](Isoleucine 아이소류신)
:5. [[발린]](Valine)
:6. [[메티오닌]](Methionine)
:7. [[페닐알라닌]](Phenylalanine)
:8. [[트립토판]](Tryptophan)
그 외에 [[시스테인]]과 [[티로신]], [[아르기닌]], [[히스티딘]]은 유아와 성장기 어린이에게 필요하다. [[글루타민]], [[글리신]], [[시스테인]], [[아르기닌]], [[세린]], [[티로신]], [[프롤린]]은 체내에서 합성이 되기는 하지만, 그 양이 충분치 않아 음식으로 섭취해야 해서 '''준필수 아미노산'''(때로는 조건부 필수아미노산)이라 부르기도 한다.


'''제한 아미노산'''({{llang|en|limiting amino acid}})은 식품에서 가장 적은 양으로 발견되는 필수 아미노산이다. 이 개념은 [[먹이|동물 사료]]를 계산할 때 중요하다.
필수 아미노산과 [[비필수 아미노산]]을 명확히 구분하기는 쉽지 않다. 일부 아미노산은 다른 아미노산으로부터 합성 가능하기도 한다. [[황]]을 포함한 아미노산인 [[메티오닌]](Methionine)과 [[호모시스테인]]은 서로 변환이 가능하지만, 둘 다 사람의 체내에서 합성되지는 않는다. 마찬가지로 시스테인은 호모시스테인으로부터 변환할 수는 있으나, 합성되지는 않는다. 편의상 황을 포함한 아미노산은 영양학적으로 등가의 아미노산 군으로 취급되며, 마찬가지로 [[방향족성]] 아미노산인 [[페닐알라닌]](Phenylalanine)과 [[티로신]], [[요소 회로]]로 상호 변환이 가능한 [[아르기닌]], [[오르니틴]], [[시트룰린]]도 하나의 군으로 취급된다.


== 사람에서의 필수 아미노산 ==
==함유 식품==
{| class="wikitable"
[[강남콩|강낭콩]](라이신,로이신,트립토판,사포닌 등), [[달걀]](메티오닌,라이신 등), [[갈치]](페닐알라닌,루신,발린,라이신 등), [[게]](루신,이소류신,메티오닌,트레오닌,리아신,페닐알라닌 등)등<ref>(식품안전나라-식품영양성분DB)https://www.foodsafetykorea.go.kr/portal/search/searchSelect.do</ref>
! 필수 아미노산
!조건부 필수 아미노산<ref name="FuerstStehle">{{cite journal|vauthors=Fürst P, Stehle P|date=1 June 2004|title=What are the essential elements needed for the determination of amino acid requirements in humans?|journal=Journal of Nutrition|volume=134|issue=6 Suppl|pages=1558S–1565S|pmid=15173430|doi=10.1093/jn/134.6.1558S|doi-access=free}}</ref><ref name="reeds">{{cite journal|author=Reeds PJ|date=1 July 2000|title=Dispensable and indispensable amino acids for humans|journal=J. Nutr.|volume=130|issue=7|pages=1835S–40S|pmid=10867060|doi=10.1093/jn/130.7.1835S|doi-access=free}}</ref>
! 비필수 아미노산
|-
| [[히스티딘]] (H)
|[[아르기닌]] (R)
| [[알라닌]] (A)
|-
| [[아이소류신]] (I)
|[[시스테인]] (C)
| [[아스파르트산]] (D)
|-
| [[류신]] (L)
|[[글루타민]] (Q)
| [[아스파라긴]] (N)
|-
| [[리신]] (K)
|[[글리신]] (G)
| [[글루탐산]] (E)
|-
| [[메티오닌]] (M)
|[[프롤린]] (P)
| [[세린]] (S)
|-
| [[페닐알라닌]] (F)
|[[티로신 (아미노산)|티로신]] (Y)
| [[셀레노시스테인]] (U)
|-
| [[트레오닌]] (T)
|<br />
|[[피롤리신]]* (O)
|-
| [[트립토판]] (W)
|
|
|-
| [[발린]] (V)
|
|}

(*) 때때로 "22번째 아미노산"으로 간주되는 [[피롤리신]]은 사람에 의해 사용되지 않는다.<ref>{{cite web |url=http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/newsletter/2009.html#item3 |title=Newsletter 2009, Biochemical Nomenclature Committee of IUPAC and NC-IUBMB |author=Richard Cammack |access-date=16 July 2012 |archive-url=https://web.archive.org/web/20170912194130/http://www.chem.qmul.ac.uk/iubmb/newsletter/2009.html#item3 |archive-date=12 September 2017 |url-status=dead }}</ref>

[[진핵생물]]은 다른 [[기질 (화학)|기질]]로부터 일부 아미노산을 합성할 수 있다. 결과적으로 단백질 합성에 사용되는 아미노산들의 일부만이 필수 [[영양소]]이다.

== 일일 권장 섭취량 ==
{{Main|단백질 (영양소)}}
필수 아미노산의 일일 요구량을 추정하는 것은 어려운 것으로 입증되었다. 이 수치들은 지난 20년 동안 상당한 수정을 거쳐왔다. 다음의 표는 표준 한 문자 약어와 함께 성인에서의 필수 아미노산에 대해 현재 사용 중인 [[세계보건기구]](WHO) 및 [[미국]]의 일일 권장량을 나타낸 것이다.<ref name="WHO"/><ref name="DRItext">{{cite book|title=Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrates, Fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein, and Amino Acids|last1=Institute of Medicine|author1-link=|year=2002|publisher=The National Academies Press|location=Washington, DC|page=680|chapter=Protein and Amino Acids|doi=10.17226/10490|isbn=978-0-309-08525-0|chapter-url=https://www.nap.edu/read/10490/chapter/12}}</ref>

{| class="wikitable"
! rowspan=2|아미노산
! colspan=2| 체중 1 kg당 mg
|-
! WHO
! 미국
|-
| [[히스티딘]] (H)
| 10
| 14

|-
| [[아이소류신]] (I)
| 20
| 19

|-
| [[류신]] (L)
| 39
| 42

|-
| [[리신]] (K)
| 30
| 38

|-
| [[메티오닌]] (M)<br />+ [[시스테인]] (C)
| 10.4 + 4.1<br />(총 14.5)
| 총 19

|-
| [[페닐알라닌]] (F)<br />+ [[티로신 (아미노산)|티로신]] (Y)
| 총 25
| 총 33

|-
| [[트레오닌]] (T)
| 15
| 20

|-
| [[트립토판]] (W)
| 4
| 5

|-
| [[발린]] (V)
| 26
| 24
|}

3세 이상의 어린이의 일일 권장 섭취량은 성인보다 10~20% 더 높으며 영유아는 생후 첫 해에 최대 150% 더 높을 수 있다. [[시스테인]](또는 황 함유 아미노산), [[티로신 (아미노산)|티로신]](또는 방향족 아미노산) 및 [[아르기닌]]은 유아와 성장기 어린이에게 항상 필요하다.<ref name="WHO">{{cite web |url=http://whqlibdoc.who.int/trs/WHO_TRS_935_eng.pdf |title=PROTEIN AND AMINO ACID REQUIREMENTS IN HUMAN NUTRITION |author=FAO/WHO/UNU |publisher=WHO Press |year=2007}}, page 150</ref><ref>{{cite journal |vauthors=Imura K, Okada A |title=Amino acid metabolism in pediatric patients |journal=Nutrition |volume=14 |issue=1 |pages=143–8 |year=1998 |pmid=9437700 |doi=10.1016/S0899-9007(97)00230-X}}</ref>

== 단백질 공급원의 상대적인 아미노산 조성 ==
낮은 비율의 필수 아미노산을 함유하고 있는 식품은 신체가 얻은 아미노산을 [[탈아미노화]]하여 [[단백질]]을 [[지방]]과 [[탄수화물]]로 전환시키는 경향이 있기 때문에 단백질 등가물의 열악한 공급원이다. 따라서 단백질로 전환된 아미노산 대 공급된 아미노산의 질량비인 [[순단백질 이용률]]을 높이기 위해서는 필수 아미노산의 균형이 필요하다.<ref name=McGilvery1979>McGilvery, Robert W. ''Biochemistry, a Functional Approach'' 1979. Chapter 41, esp Page 787</ref>

[[완전 단백질]]은 사람을 위한 균형 잡힌 필수 아미노산 세트를 포함하고 있다. 천연 동물 공급원은 모든 필수 아미노산을 제공한다.<ref>{{cite web|url=https://www.cdc.gov/nccdphp/dnpa/nutrition/nutrition_for_everyone/basics/protein.htm|title=Nutrition for Everyone: Basics: Protein|publisher=Centers for Disease Control and Prevention|access-date=2008-05-15}}</ref> 거의 완전한 단백질은 [[퀴노아]]와 같은 일부 식물 공급원에서도 발견된다.<ref name="NASA">http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19940015664_1994015664.pdf {{Bare URL PDF|date=March 2022}}</ref>

식품에서 순단백질 이용률은 제한 아미노산(해당 식품에서 가장 적은 양으로 발견되는 필수 아미노산)에 의해 크게 영향을 받으며 신체의 필수 아미노산 회수에 의해 다소 영향을 받는다. 따라서 필수 아미노산의 분포가 다른 식품들을 혼합하는 것이 좋다. 이것은 탈아미노화를 통한 질소의 손실을 제한하고 전체 순단백질 이용률을 증가시킨다.<ref name=McGilvery1979/>

{| class="wikitable"
! 단백질 공급원
! 제한 아미노산
|-
| [[밀]]
| [[리신]]
|-
| [[쌀]]
| [[리신]]
|-
| [[옥수수]]
| [[리신]] 및 [[트립토판]]
|-
| [[콩류]]
| [[메티오닌]]/[[시스테인]] 쌍 및 [[트립토판]]
|-
| [[계란]], [[닭고기]], [[우유]]
| 없음, 계란은 완전 단백질의 기준이다.
|}

아미노산 분포 프로필은 동물성 식품이 식물성 식품보다 최적화되어 있다.<ref>{{cite journal |last1=Mariotti |first1=François |last2=Gardner |first2=Christopher D. |title=Dietary Protein and Amino Acids in Vegetarian Diets—A Review |journal=Nutrients |date=4 November 2019 |volume=11 |issue=11 |page=2661 |doi=10.3390/nu11112661 |pmid=31690027 |pmc=6893534 |doi-access=free }}</ref><ref name="vProtein">{{Cite journal |last1=Woolf |first1=P.J. |last2=Fu |first2=L.L. |last3=Basu |first3=A. | editor1-last=Haslam |editor1-first=Niall James |title=VProtein: Identifying Optimal Amino Acid Complements from Plant-Based Foods |doi=10.1371/journal.pone.0018836 |journal=PLOS ONE |volume=6 |issue=4 |pages=e18836 |year=2011 |pmid=21526128 |pmc=3081312|bibcode=2011PLoSO...618836W |doi-access=free }}</ref> 그러나 합리적으로 다양한 식단이 유지되는 한 완전 단백질을 함유한 식물성 식품을 섭취할 필요는 없다.<ref name="Vesanto2016">{{Cite journal|title=Position of the Academy of Nutrition and Dietetics: Vegetarian Diets|journal=Journal of the Academy of Nutrition and Dietetics|last1=Melina|first1=Vesanto|author-link=|last2=Craig|first2=Winston|url=http://jandonline.org/article/S2212-2672(16)31192-3/fulltext|date=2016-12-01|volume=116|issue=12|pages=1971|language=en|doi=10.1016/j.jand.2016.09.025|issn=2212-2672|pmid=27886704|last3=Levin|first3=Susan}}</ref> 다양한 식물성 식품의 조합은 완전 단백질 프로필을 제공할 수 있다. 옥수수, 콩 또는 콩, 쌀과 같은 특정 전통적인 식품의 조합에는 사람에게 필요한 필수 아미노산이 적당량 포함되어 있다.<ref>[http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/organic/essam.html Essential Amino Acids]. phy-astr.gsu.edu: "a number of popular ethnic foods involve such a combination so that in a single dish, one might hope to get the ten essential amino acids. Mexican corn and beans, Japanese rice and soybeans, and Cajun red beans and rice are examples of such fortuitous combinations."</ref> [[미국 영양 및 식이요법 학회]]의 공식 입장은 하루 중에 섭취하는 다양한 식물성 식품의 적절한 조합으로부터 얻은 단백질이 칼로리 요구 조건을 충족할 시 영양적으로 적절할 수 있다는 것이다.<ref name=Vesanto2016/>

=== 단백질 질 ===
{{Main|단백질 질}}

다양한 종류의 단백질의 "질" 또는 "가치"를 표현하기 위한 다양한 시도가 있어 왔다. 측정값에는 [[생물가]], [[순단백질 이용률]], [[단백질 효율]], [[단백질 소화율 보정 아미노산 점수]], [[완전 단백질]]과 같은 개념이 포함된다. [[먹이|동물 사료]]에 한 가지 이상의 필수 아미노산이 상대적으로 부족하면 생장과 [[사료 전환율]]에 제한적인 영향을 미치기 때문에 이러한 개념은 [[축산업]]에서 중요하다. 따라서 순단백질 이용률을 증가시키기 위해 다양한 사료를 함께 공급하거나 개별 아미노산(메티오닌, 리신, 트레오닌, 트립토판)을 사료에 첨가할 수 있다.

=== 칼로리당 단백질 ===
식품의 단백질 함량은 보통 칼로리당 단백질이 아닌 1회 제공량당 단백질로 측정된다. 예를 들어 [[미국 농무부]]는 칼로리당 84 mg의 단백질(총 71 칼로리)이 아니라 큰 계란 하나(1회 제공량 50 g)당 6 g의 단백질로 표시한다.<ref>{{cite book |title=SDA National Nutrient Database for Standard Reference |date=2008 |publisher=U.S. Department of Agriculture, Agricultural Research Service |edition=Release 21}}</ref> 비교를 위해 생 브로콜리 1회 제공량(100 g)에는 2.8 g의 단백질이 있거나 칼로리당 82 mg의 단백질(총 34 칼로리)이 있다.<ref name=Broccoli>{{Cite web |url=https://www.nutritionvalue.org/Broccoli%2C_raw_nutritional_value.html |title=Broccoli, raw: nutritional value and analysis |last=Vanovschi |first=Vitalii |website=www.nutritionvalue.org |access-date=4 November 2019}}</ref> 계란에는 100 g당 12.5 g의 단백질이 포함되어 있지만 칼로리당 4 mg 더 많은 단백질이 포함되어 있다.<ref>{{Cite web |url=https://www.nutritionvalue.org/Egg%2C_poached%2C_cooked%2C_whole_nutritional_value.html |title=Egg, poached, cooked, whole: nutritional value and analysis |last=Vanovschi |first=Vitalii |website=www.nutritionvalue.org |access-date=4 November 2019}}</ref> 필수 아미노산의 비율(단백질의 질)은 고려되지 않았다. 건강한 단백질 프로필을 유지하려면 실제로 하루에 3 kg의 브로콜리를 섭취해야 하고, 충분한 칼로리를 얻으려면 거의 6 kg을 섭취해야 한다.<ref name=Broccoli/> 성인은 하루에 2,000 칼로리의 10~35%를 단백질로 섭취하는 것이 좋다.<ref>{{cite web |url=http://www.webmd.com/food-recipes/protein |title=Web MD Protein: Are You Getting Enough? |publisher=webmd.com |date=2014-09-05 |access-date=2015-03-31}}</ref>

== 사람이 아닌 동물에서의 완전 단백질 ==
과학자들은 20세기 초부터 쥐가 [[옥수수]]로부터 추출한 [[제인 (단백질)|제인]]이라는 단백질 공급원만 있는 식단에서는 생존할 수 없다는 사실을 알고 있었지만, [[우유]]로부터 추출한 [[카제인]]을 섭취하면 회복된다는 것을 발견했다. 이것은 [[윌리엄 커밍 로즈]]가 필수 아미노산인 [[트레오닌]]을 발견하도록 이끌었다.<ref>{{cite journal |vauthors=Rose WC, Haines WJ, Warner DT, Johnson JE |title=The amino acid requirements of man. II. The role of threonine and histidine |journal=The Journal of Biological Chemistry |volume=188 |issue=1 |pages=49–58 |pmid=14814112 |year=1951|doi=10.1016/S0021-9258(18)56144-5 |doi-access=free }}</ref> 쥐의 식단 조작을 통해 로즈는 10가지 아미노산([[리신]], [[트립토판]], [[히스티딘]], [[페닐알라닌]], [[류신]], [[아이소류신]], [[메티오닌]], [[발린]], [[아르기닌]], [[트레오닌]])이 쥐에게 필수적이라는 것을 보여주었다. 로즈의 후기 연구는 8가지 아미노산이 성인에게 필수적이며 히스티딘은 유아에게도 필수적임을 보여주었다. 장기간의 연구에서는 히스티딘이 성인에게도 필수적인 것으로 확인되었다.<ref>{{cite journal |vauthors=Kopple JD, Swendseid ME |date=May 1975 |title=Evidence that histidine is an essential amino acid in normal and chronically uremic man. |journal=J Clin Invest |volume=55 |issue=5 |pages=881–891 |pmid=1123426 |pmc=301830 |doi=10.1172/JCI108016}}</ref>

== 호환성 ==
일부 아미노산은 다른 아미노산으로부터 생성될 수 있기 때문에 필수 아미노산과 비필수 아미노산의 구분은 다소 불분명하다. [[황]] 함유 아미노산인 [[메티오닌]]과 [[호모시스테인]]은 서로 전환될 수 있지만 둘 다 사람에서 [[신생합성]]되지 않는다. 마찬가지로 시스테인은 호모시스테인으로부터 생성될 수 있지만 자체적으로 합성할 수는 없다. 따라서 편의상 황 함유 아미노산은 [[방향족 아미노산]] 쌍인 [[페닐알라닌]] 및 [[티로신 (아미노산)|티로신]]과 마찬가지로 영양학적으로 동등한 아미노산의 단일 풀로 간주되기도 한다. 마찬가지로 [[요소 회로]]에 의해 상호전환이 가능한 [[아르기닌]], [[오르니틴]], [[시트룰린]]은 단일 풀로 간주된다.

== 결핍의 영향 ==
{{Main|단백질 열량 영양장애}}
필수 아미노산들 중 하나가 필요한 양만큼 이용 가능하지 않으면 다른 아미노산의 이용 가능성에 관계없이 단백질 합성이 저해된다.<ref name="DRI" /> 단백질 결핍은 신체의 모든 기관과 많은 시스템에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 예를 들어 영유아의 뇌 발달에 영향을 주고, 면역계의 유지를 억제하여 감염의 위함을 증가시키며, 장 [[점막]] 기능 및 투과성에 영향을 주어 흡수를 감소시키고 [[전신 질환]]에 대한 취약성을 증가시키고, 콩팥의 기능에 영향을 미친다.<ref name="DRI" /> 단백질 결핍의 신체적 징후로는 [[부종]], 영유아의 [[성장장애]], 근육 조직 불량, 윤기 없는 피부, 얇고 연약한 머리카락 등이 있다. 단백질 결핍을 반영하는 생화학적 변화에는 낮은 [[혈청 알부민]]과 낮은 [[혈청 트랜스페린]]이 포함된다.<ref name="DRI" />

사람의 식단에 필수적인 아미노산은 [[윌리엄 커밍 로즈]]가 이끈 일련의 실험들에서 확립되었다. 실험은 건강한 남자 대학원생들을 대상으로 진행되었다. 이들의 식단은 [[옥수수 녹말]], [[수크로스]], 단백질이 없는 [[유지방]], [[옥수수 기름]], [[무기염류]], 알려진 [[비타민]], [[페퍼민트 기름]]으로 맛을 낸 간 추출물로 만든 큰 갈색 "사탕"(알려지지 않은 비타민 공급용), 고도로 정제된 개별 아미노산들의 혼합물로 구성되었다. 주요 결과 측정은 [[질소평형]]이었다. 로즈는 피험자들에게 필수 아미노산이 결핍될 때마다 신경질, 피로 및 현기증의 증상이 다소간 발생한다고 언급했다.<ref>{{Cite journal |last1=Rose |first1=WC |last2=Haines |first2=WJ |last3=Warner |first3=DT |title=The amino acid requirements of man. III. The role of isoleucine; additional evidence concerning histidine |journal=J Biol Chem |year=1951 |volume=193 |issue=2 |pages=605–612 |doi=10.1016/S0021-9258(18)50916-9 |url=http://www.jbc.org/content/193/2/605.full.pdf |access-date=15 December 2012 |pmid=14907749|doi-access=free }}</ref>

필수 아미노산의 결핍은 [[마라스무스]] 또는 [[콰시오커]]로 나타날 수 있는 [[단백질 열량 영양장애]]와 구별되어야 한다. 콰시오커는 한때 충분한 [[칼로리]]를 소비하는 사람의 순수 단백질의 결핍(슈가 베이비 증후군)에 기인한 것으로 여겨졌다. 그러나 이 이론은 콰시오코와 대조적으로 마라스무스가 발병하는 어린이의 식단에 차이가 없다는 발견으로 인해 도전을 받게 되었다.<ref>{{cite journal |vauthors=Ahmed T, Rahman S, Cravioto A |title=Oedematous malnutrition |journal=The Indian Journal of Medical Research |volume=130 |issue=5 |pages=651–4 |pmid=20090122 |year=2009}}</ref> [[미국 농무부]]에 의해 유지되는 일일 섭취 권장량에서 필수 아미노산 중 하나 이상이 결핍되면 [[단백질 열량 영양장애]]로 설명한다.<ref name="DRI" />


==준필수아미노산==
준필수아미노산 (準必須amino酸)은 생명 아미노산의 하나이다. 척추동물 혹은 사람의 체내에서 합성되는 아미노산 중에 합성량이 매우 적어서 외부로부터 섭취를 통해 보충해야 하는 아미노산이다.
== 같이 보기 ==
== 같이 보기 ==
* [[생리활성물질]]
* [[아미노산]]
* [[포도당생성성 아미노산]]
* [[아세틸 CoA]]
* [[케톤체생성성 아미노산]]
* [[비타민]]
* [[산소]]
* [[생물가]]
* [[필수 지방산]]
* [[필수 유전자]]
* [[저단백식이]]
* [[단백질 소화율 보정 아미노산 점수]]


==참고==
== 각주 ==
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* [http://www.veganhealth.org/articles/protein Amino acid content of some vegetarian foods] at veganhealth.org.
* [https://web.archive.org/web/20050319163510/http://www.dasc.vt.edu/extension/nutritioncc/9729.html Amino Acid Profiles of Some Common Feeds] at Virginia Tech.
* [http://micro.magnet.fsu.edu/aminoacids/index.html Molecular Expressions: The Amino Acid Collection] at Florida State University. Features detailed information and crystal photographs of each amino acid.
* [https://web.archive.org/web/20120202075048/http://foodwiki.com/vprotein vProtein], an online software tool to analyze the essential amino acid profiles of single and pairs of plant based foods based on human requirements.

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2023년 4월 3일 (월) 21:47 판

필수 아미노산(영어: essential amino acid)은 수요를 공급하기에 충분하고 빠르게 생물체에 의해 처음부터 합성될 수 없어서 음식물로부터 섭취해야만 하는 아미노산이다. 모든 생물체에 공통적으로 존재하는 21가지 아미노산들 중 사람이 합성할 수 없는 9가지 아미노산은 페닐알라닌, 발린, 트레오닌, 트립토판, 메티오닌, 류신, 아이소류신, 리신, 히스티딘이다.[1][2]

다른 6가지 아미노산은 사람의 식단에서 조건부로 필수적인 것으로 간주되며, 이는 이들의 합성이 미숙아 또는 심각한 이화작용 장애가 있는 사람과 같은 특별한 병태생리학적 조건에서 제한될 수 있음을 의미한다.[2] 이들 6가지 아미노산은 아르기닌, 시스테인, 글리신, 글루타민, 프롤린, 티로신이다. 또 다른 6가지 아미노산은 인체에서 비필수 아미노산이므로 체내에서 충분한 양이 합성될 수 있다. 이들 6가지 아미노산은 알라닌, 아스파르트산, 아스파라긴, 글루탐산, 세린,[2] 셀레노시스테인(21번째 아미노산으로 간주됨)이다. 특정 미생물에만 단백질생성성 아미노산인 피롤리신은 사람을 포함한 대부분의 생물체에 의해 사용되지 않기 때문에 이들 생물체들에서는 비필수 아미노산이다.

제한 아미노산(영어: limiting amino acid)은 식품에서 가장 적은 양으로 발견되는 필수 아미노산이다. 이 개념은 동물 사료를 계산할 때 중요하다.

사람에서의 필수 아미노산

필수 아미노산 조건부 필수 아미노산[3][4] 비필수 아미노산
히스티딘 (H) 아르기닌 (R) 알라닌 (A)
아이소류신 (I) 시스테인 (C) 아스파르트산 (D)
류신 (L) 글루타민 (Q) 아스파라긴 (N)
리신 (K) 글리신 (G) 글루탐산 (E)
메티오닌 (M) 프롤린 (P) 세린 (S)
페닐알라닌 (F) 티로신 (Y) 셀레노시스테인 (U)
트레오닌 (T)
피롤리신* (O)
트립토판 (W)
발린 (V)

(*) 때때로 "22번째 아미노산"으로 간주되는 피롤리신은 사람에 의해 사용되지 않는다.[5]

진핵생물은 다른 기질로부터 일부 아미노산을 합성할 수 있다. 결과적으로 단백질 합성에 사용되는 아미노산들의 일부만이 필수 영양소이다.

일일 권장 섭취량

<nowiki /> 이 부분의 본문은 단백질 (영양소)입니다.

필수 아미노산의 일일 요구량을 추정하는 것은 어려운 것으로 입증되었다. 이 수치들은 지난 20년 동안 상당한 수정을 거쳐왔다. 다음의 표는 표준 한 문자 약어와 함께 성인에서의 필수 아미노산에 대해 현재 사용 중인 세계보건기구(WHO) 및 미국의 일일 권장량을 나타낸 것이다.[6][7]

아미노산 체중 1 kg당 mg
WHO 미국
히스티딘 (H) 10 14
아이소류신 (I) 20 19
류신 (L) 39 42
리신 (K) 30 38
메티오닌 (M)
+ 시스테인 (C) 		10.4 + 4.1
(총 14.5) 		총 19
페닐알라닌 (F)
+ 티로신 (Y) 		총 25 총 33
트레오닌 (T) 15 20
트립토판 (W) 4 5
발린 (V) 26 24

3세 이상의 어린이의 일일 권장 섭취량은 성인보다 10~20% 더 높으며 영유아는 생후 첫 해에 최대 150% 더 높을 수 있다. 시스테인(또는 황 함유 아미노산), 티로신(또는 방향족 아미노산) 및 아르기닌은 유아와 성장기 어린이에게 항상 필요하다.[6][8]

단백질 공급원의 상대적인 아미노산 조성

낮은 비율의 필수 아미노산을 함유하고 있는 식품은 신체가 얻은 아미노산을 탈아미노화하여 단백질을 지방과 탄수화물로 전환시키는 경향이 있기 때문에 단백질 등가물의 열악한 공급원이다. 따라서 단백질로 전환된 아미노산 대 공급된 아미노산의 질량비인 순단백질 이용률을 높이기 위해서는 필수 아미노산의 균형이 필요하다.[9]

완전 단백질은 사람을 위한 균형 잡힌 필수 아미노산 세트를 포함하고 있다. 천연 동물 공급원은 모든 필수 아미노산을 제공한다.[10] 거의 완전한 단백질은 퀴노아와 같은 일부 식물 공급원에서도 발견된다.[11]

식품에서 순단백질 이용률은 제한 아미노산(해당 식품에서 가장 적은 양으로 발견되는 필수 아미노산)에 의해 크게 영향을 받으며 신체의 필수 아미노산 회수에 의해 다소 영향을 받는다. 따라서 필수 아미노산의 분포가 다른 식품들을 혼합하는 것이 좋다. 이것은 탈아미노화를 통한 질소의 손실을 제한하고 전체 순단백질 이용률을 증가시킨다.[9]

단백질 공급원 제한 아미노산
밀 리신
쌀 리신
옥수수 리신 및 트립토판
콩류 메티오닌/시스테인 쌍 및 트립토판
계란, 닭고기, 우유 없음, 계란은 완전 단백질의 기준이다.

아미노산 분포 프로필은 동물성 식품이 식물성 식품보다 최적화되어 있다.[12][13] 그러나 합리적으로 다양한 식단이 유지되는 한 완전 단백질을 함유한 식물성 식품을 섭취할 필요는 없다.[14] 다양한 식물성 식품의 조합은 완전 단백질 프로필을 제공할 수 있다. 옥수수, 콩 또는 콩, 쌀과 같은 특정 전통적인 식품의 조합에는 사람에게 필요한 필수 아미노산이 적당량 포함되어 있다.[15] 미국 영양 및 식이요법 학회의 공식 입장은 하루 중에 섭취하는 다양한 식물성 식품의 적절한 조합으로부터 얻은 단백질이 칼로리 요구 조건을 충족할 시 영양적으로 적절할 수 있다는 것이다.[14]

단백질 질

<nowiki /> 이 부분의 본문은 단백질 질입니다.

다양한 종류의 단백질의 "질" 또는 "가치"를 표현하기 위한 다양한 시도가 있어 왔다. 측정값에는 생물가, 순단백질 이용률, 단백질 효율, 단백질 소화율 보정 아미노산 점수, 완전 단백질과 같은 개념이 포함된다. 동물 사료에 한 가지 이상의 필수 아미노산이 상대적으로 부족하면 생장과 사료 전환율에 제한적인 영향을 미치기 때문에 이러한 개념은 축산업에서 중요하다. 따라서 순단백질 이용률을 증가시키기 위해 다양한 사료를 함께 공급하거나 개별 아미노산(메티오닌, 리신, 트레오닌, 트립토판)을 사료에 첨가할 수 있다.

칼로리당 단백질

식품의 단백질 함량은 보통 칼로리당 단백질이 아닌 1회 제공량당 단백질로 측정된다. 예를 들어 미국 농무부는 칼로리당 84 mg의 단백질(총 71 칼로리)이 아니라 큰 계란 하나(1회 제공량 50 g)당 6 g의 단백질로 표시한다.[16] 비교를 위해 생 브로콜리 1회 제공량(100 g)에는 2.8 g의 단백질이 있거나 칼로리당 82 mg의 단백질(총 34 칼로리)이 있다.[17] 계란에는 100 g당 12.5 g의 단백질이 포함되어 있지만 칼로리당 4 mg 더 많은 단백질이 포함되어 있다.[18] 필수 아미노산의 비율(단백질의 질)은 고려되지 않았다. 건강한 단백질 프로필을 유지하려면 실제로 하루에 3 kg의 브로콜리를 섭취해야 하고, 충분한 칼로리를 얻으려면 거의 6 kg을 섭취해야 한다.[17] 성인은 하루에 2,000 칼로리의 10~35%를 단백질로 섭취하는 것이 좋다.[19]

사람이 아닌 동물에서의 완전 단백질

과학자들은 20세기 초부터 쥐가 옥수수로부터 추출한 제인이라는 단백질 공급원만 있는 식단에서는 생존할 수 없다는 사실을 알고 있었지만, 우유로부터 추출한 카제인을 섭취하면 회복된다는 것을 발견했다. 이것은 윌리엄 커밍 로즈가 필수 아미노산인 트레오닌을 발견하도록 이끌었다.[20] 쥐의 식단 조작을 통해 로즈는 10가지 아미노산(리신, 트립토판, 히스티딘, 페닐알라닌, 류신, 아이소류신, 메티오닌, 발린, 아르기닌, 트레오닌)이 쥐에게 필수적이라는 것을 보여주었다. 로즈의 후기 연구는 8가지 아미노산이 성인에게 필수적이며 히스티딘은 유아에게도 필수적임을 보여주었다. 장기간의 연구에서는 히스티딘이 성인에게도 필수적인 것으로 확인되었다.[21]

호환성

일부 아미노산은 다른 아미노산으로부터 생성될 수 있기 때문에 필수 아미노산과 비필수 아미노산의 구분은 다소 불분명하다. 황 함유 아미노산인 메티오닌과 호모시스테인은 서로 전환될 수 있지만 둘 다 사람에서 신생합성되지 않는다. 마찬가지로 시스테인은 호모시스테인으로부터 생성될 수 있지만 자체적으로 합성할 수는 없다. 따라서 편의상 황 함유 아미노산은 방향족 아미노산 쌍인 페닐알라닌 및 티로신과 마찬가지로 영양학적으로 동등한 아미노산의 단일 풀로 간주되기도 한다. 마찬가지로 요소 회로에 의해 상호전환이 가능한 아르기닌, 오르니틴, 시트룰린은 단일 풀로 간주된다.

결핍의 영향

<nowiki /> 이 부분의 본문은 단백질 열량 영양장애입니다.

필수 아미노산들 중 하나가 필요한 양만큼 이용 가능하지 않으면 다른 아미노산의 이용 가능성에 관계없이 단백질 합성이 저해된다.[2] 단백질 결핍은 신체의 모든 기관과 많은 시스템에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 예를 들어 영유아의 뇌 발달에 영향을 주고, 면역계의 유지를 억제하여 감염의 위함을 증가시키며, 장 점막 기능 및 투과성에 영향을 주어 흡수를 감소시키고 전신 질환에 대한 취약성을 증가시키고, 콩팥의 기능에 영향을 미친다.[2] 단백질 결핍의 신체적 징후로는 부종, 영유아의 성장장애, 근육 조직 불량, 윤기 없는 피부, 얇고 연약한 머리카락 등이 있다. 단백질 결핍을 반영하는 생화학적 변화에는 낮은 혈청 알부민과 낮은 혈청 트랜스페린이 포함된다.[2]

사람의 식단에 필수적인 아미노산은 윌리엄 커밍 로즈가 이끈 일련의 실험들에서 확립되었다. 실험은 건강한 남자 대학원생들을 대상으로 진행되었다. 이들의 식단은 옥수수 녹말, 수크로스, 단백질이 없는 유지방, 옥수수 기름, 무기염류, 알려진 비타민, 페퍼민트 기름으로 맛을 낸 간 추출물로 만든 큰 갈색 "사탕"(알려지지 않은 비타민 공급용), 고도로 정제된 개별 아미노산들의 혼합물로 구성되었다. 주요 결과 측정은 질소평형이었다. 로즈는 피험자들에게 필수 아미노산이 결핍될 때마다 신경질, 피로 및 현기증의 증상이 다소간 발생한다고 언급했다.[22]

필수 아미노산의 결핍은 마라스무스 또는 콰시오커로 나타날 수 있는 단백질 열량 영양장애와 구별되어야 한다. 콰시오커는 한때 충분한 칼로리를 소비하는 사람의 순수 단백질의 결핍(슈가 베이비 증후군)에 기인한 것으로 여겨졌다. 그러나 이 이론은 콰시오코와 대조적으로 마라스무스가 발병하는 어린이의 식단에 차이가 없다는 발견으로 인해 도전을 받게 되었다.[23] 미국 농무부에 의해 유지되는 일일 섭취 권장량에서 필수 아미노산 중 하나 이상이 결핍되면 단백질 열량 영양장애로 설명한다.[2]

같이 보기

각주

  1. ↑ Young VR (1994). “Adult amino acid requirements: the case for a major revision in current recommendations” (PDF). 《J. Nutr.》 124 (8 Suppl): 1517S–1523S. doi:10.1093/jn/124.suppl_8.1517S. PMID 8064412. 
  2. ↑ 가 나 다 라 마 바 사 Dietary Reference Intakes: The Essential Guide to Nutrient Requirements 보관됨 5 7월 2014 - 웨이백 머신. Institute of Medicine's Food and Nutrition Board. usda.gov
  3. ↑ Fürst P, Stehle P (2004년 6월 1일). “What are the essential elements needed for the determination of amino acid requirements in humans?”. 《Journal of Nutrition》 134 (6 Suppl): 1558S–1565S. doi:10.1093/jn/134.6.1558S. PMID 15173430. 
  4. ↑ Reeds PJ (2000년 7월 1일). “Dispensable and indispensable amino acids for humans”. 《J. Nutr.》 130 (7): 1835S–40S. doi:10.1093/jn/130.7.1835S. PMID 10867060. 
  5. ↑ Richard Cammack. “Newsletter 2009, Biochemical Nomenclature Committee of IUPAC and NC-IUBMB”. 2017년 9월 12일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2012년 7월 16일에 확인함. 
  6. ↑ 가 나 FAO/WHO/UNU (2007). “PROTEIN AND AMINO ACID REQUIREMENTS IN HUMAN NUTRITION” (PDF). WHO Press. , page 150
  7. ↑ Institute of Medicine (2002). 〈Protein and Amino Acids〉. 《Dietary Reference Intakes for Energy, Carbohydrates, Fiber, Fat, Fatty Acids, Cholesterol, Protein, and Amino Acids》. Washington, DC: The National Academies Press. 680쪽. doi:10.17226/10490. ISBN 978-0-309-08525-0. 
  8. ↑ Imura K, Okada A (1998). “Amino acid metabolism in pediatric patients”. 《Nutrition》 14 (1): 143–8. doi:10.1016/S0899-9007(97)00230-X. PMID 9437700. 
  9. ↑ 가 나 McGilvery, Robert W. Biochemistry, a Functional Approach 1979. Chapter 41, esp Page 787
  10. ↑ “Nutrition for Everyone: Basics: Protein”. Centers for Disease Control and Prevention. 2008년 5월 15일에 확인함. 
  11. ↑ http://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19940015664_1994015664.pdf 틀:Bare URL PDF
  12. ↑ Mariotti, François; Gardner, Christopher D. (2019년 11월 4일). “Dietary Protein and Amino Acids in Vegetarian Diets—A Review”. 《Nutrients》 11 (11): 2661. doi:10.3390/nu11112661. PMC 6893534. PMID 31690027. 
  13. ↑ Woolf, P.J.; Fu, L.L.; Basu, A. (2011). Haslam, Niall James, 편집. “VProtein: Identifying Optimal Amino Acid Complements from Plant-Based Foods”. 《PLOS ONE》 6 (4): e18836. Bibcode:2011PLoSO...618836W. doi:10.1371/journal.pone.0018836. PMC 3081312. PMID 21526128. 
  14. ↑ 가 나 Melina, Vesanto; Craig, Winston; Levin, Susan (2016년 12월 1일). “Position of the Academy of Nutrition and Dietetics: Vegetarian Diets”. 《Journal of the Academy of Nutrition and Dietetics》 (영어) 116 (12): 1971. doi:10.1016/j.jand.2016.09.025. ISSN 2212-2672. PMID 27886704. 
  15. ↑ Essential Amino Acids. phy-astr.gsu.edu: "a number of popular ethnic foods involve such a combination so that in a single dish, one might hope to get the ten essential amino acids. Mexican corn and beans, Japanese rice and soybeans, and Cajun red beans and rice are examples of such fortuitous combinations."
  16. ↑ 《SDA National Nutrient Database for Standard Reference》 Release 21판. U.S. Department of Agriculture, Agricultural Research Service. 2008. 
  17. ↑ 가 나 Vanovschi, Vitalii. “Broccoli, raw: nutritional value and analysis”. 《www.nutritionvalue.org》. 2019년 11월 4일에 확인함. 
  18. ↑ Vanovschi, Vitalii. “Egg, poached, cooked, whole: nutritional value and analysis”. 《www.nutritionvalue.org》. 2019년 11월 4일에 확인함. 
  19. ↑ “Web MD Protein: Are You Getting Enough?”. webmd.com. 2014년 9월 5일. 2015년 3월 31일에 확인함. 
  20. ↑ Rose WC, Haines WJ, Warner DT, Johnson JE (1951). “The amino acid requirements of man. II. The role of threonine and histidine”. 《The Journal of Biological Chemistry》 188 (1): 49–58. doi:10.1016/S0021-9258(18)56144-5. PMID 14814112. 
  21. ↑ Kopple JD, Swendseid ME (May 1975). “Evidence that histidine is an essential amino acid in normal and chronically uremic man.”. 《J Clin Invest》 55 (5): 881–891. doi:10.1172/JCI108016. PMC 301830. PMID 1123426. 
  22. ↑ Rose, WC; Haines, WJ; Warner, DT (1951). “The amino acid requirements of man. III. The role of isoleucine; additional evidence concerning histidine” (PDF). 《J Biol Chem》 193 (2): 605–612. doi:10.1016/S0021-9258(18)50916-9. PMID 14907749. 2012년 12월 15일에 확인함. 
  23. ↑ Ahmed T, Rahman S, Cravioto A (2009). “Oedematous malnutrition”. 《The Indian Journal of Medical Research》 130 (5): 651–4. PMID 20090122. 

외부 링크

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