최상의 다이어트 -세포와 물질대사-

목차 1. 영양소 섭취 영양소의 균형 에너지 조화 2. 음식의 에너지 전환 소화계 미토콘드리아 세포호흡 1. 영양소 섭취 영양소의 균형 에너지 조화 2. 음식의 에너지 전환 소화계 미토콘드리아 세포호흡 3. 체지방과 건강 비만         

권장음식 피라미드; 미국 영양사 협회 권장 식이 각 군에 배당된 공간은 식사시 그 군이 차지하는 상대적인 양

α-D-Glucose β-D-Glucose 탄수화물은 식물은 전분으로 동물은 glycogen으로 저장 단당류, 이당류, 다당류 Amylase, Lactase, Maltase, Sucrase Cellulase, Pectinase, Chitinase

FIGURE 3-1 Some functions of proteins FIGURE 3-1 Some functions of proteins. (a) luciferin 단백질과 ATP의 반응에 의한 반딧불의 발광, luciferase (b) 적혈구는 많은 양의 산소전달 단백질인 hemoglobin을 함유. (c) Keratin은 머리카락, 비늘, 뿔, 손톱 및 가죽의 주요 성분이다.

아미노산의 공통의 구조적인 특징 FIGURE 3-2 General structure of an amino acid. This structure is common to all but one of the α-amino acids. (Proline, a cyclic amino acid, is the exception.) The R group, or side chain (red), attached to the α carbon (blue) is different in each amino acid.

FIGURE 3-3 Stereoisomerism in α-amino acids FIGURE 3-3 Stereoisomerism in α-amino acids. (a) L-과 D-alanine의 입체이성질체 (enantiomers). 투시식 (Perspective formulas, b)에서 쇄기꼴의 실선은 정면으로, 점선은 후면으로 향한다. 투영식 (projection formulas, c)은 입체구조와 관계없이 쓰일 때가 많다.

FIGURE 3-4 Steric relationship of the stereoisomers of alanine to the absolute configuration of L- and D-glyceraldehyde. 이들의 투시식에서 chiral 탄소를 중심으로 탄소가 수직으로 배열 탄소의 번호는 aldehyde 또는 carboxyl기로부터 시작해서 번호를 붙이고 아미노산의 R기는 α-탄소 밑에 위치한다. L-amino acid는 왼쪽에 은 α-amino기를 가지고, D-amino acid는 오른쪽에 α-amino기를 가진다. *단백질의 아미노산 잔기는 L-형이다.

아미노산은 R기에 따라 분류할 수 있다 The 20 common amino acids of proteins. 구조식은 pH 7.0에서 우세한 이온화 정도를 나타낸다. 분홍색 부분은 R groups.

Histidine의 R group은 하전을 띄지 않은 것으로 나타나 있으나, pH 7.0에서 대부분이 “+” 하전을 띈다. FIGURE 3-5 (part 3) The 20 common amino acids of proteins. The structural formulas show the state of ionization that would predominate at pH 7.0. The unshaded portions are those common to all the amino acids; the portions shaded in pink are the R groups. Although the R group of histidine is shown uncharged, its pKa (see Table 3-1) is such that a small but significant fraction of these groups are positively charged at pH 7.0. The protonated form of histidine is shown above the graph in Figure 3-12b.

FIGURE 3-6 Absorption of ultraviolet light by aromatic amino acids. pH 6.0에서 방향족 아미노산인 tryptophan과 tyrosine의 흡광도 비교. 동일한 조건하에서 equimolar amounts (10–3 M)를 나타내며, tryptophan은 tyrosine의 4배 가량의 흡광도를 나타낸다. tryptophan과 tyrosine의 흡광도는 280 nm에서 최대이며, phenylalanine은 두 아미노산에 비해 흡광도가 낮다.

단백질의 기능 효소 구조단백질; 편모의 filament, 부동액 단백질 (antifreezing protein), 얼음 핵형성 단백질 (Pseudomonas syringae) 3. 결합단백질 (수송, 운반 및 저장단백질); 저분자와 결합 수송 or 운반단백질; 체내로 기질 운반 (permease), Hb, Mb 저장단백질; ferritin, Metallothionein, calmodulin 고분자 결합단백질; 항체, T 세포 수용체 4. 기계단백질; Actin, myosin, chaperonin 5. 정보처리 단백질; 전사인자, 세포표면 수용체, 신호전달 단백질, 발광효소 예)심해어류의 발광효소 (어류내장에 기생)

지방의 구조

포화지방산과 불포화지방산의 구조

지방의 분류 1) 단순지방 (simple lipids) - Triglyceride 2) 복합지방 (compound lipids) - 인지질(phospholipid) - 당지질(glycolipid) - 지단백(lipoprotein) 3) 유도지방 (derived lipids) - 콜레스테롤(cholesterol) - 에르고스테롤(ergosterol - Phytosterol*

지방산의 분류 1) 탄소수에 의한 분류 (1) 저급지방산(short chain fatty acids, C4-6) (2) 중급지방산(medium chain fatty acids, C8-12) (3) 고급지방산(long chain fatty acids C14-26) 2) 이중결합 유무에 의한 분류 (1) 포화지방산(saturated fatty acids) (2) 불포화지방산(polyunsaturated fatty acids) 3) 체내 합성 유무에 따른 분류 (1) 필수지방산(essential fatty acid) (2) 비필수지방산(non-essential fatty acid)

지방산의 융점(Melting Point)

트랜스 지방산과 시스 지방산의 구조

트랜스지방산( Trans Fatty Acids, TFA ) 기하이성질화(Geometrical isomerization) → 이중결합의 형태가 시스형(cis- : Latin- on the same side) 에서 트랜스형(trans- : Latin-across from)으로 바뀌는 것 ⇒ 이러한 이성질화를 통해 최소한 1개 이상의 트랜스형 이중 결합을 가지는 불포화지방산(unsaturated fatty acids)

Trans fatty acid content in commercial oils

Formation of trans fatty acids in soybean oil under extreme conditions of heat treatment

지방산의 생물학적 활성 Numerical Symbol Common Name Structure Comments 14:0 Myristic acid CH3(CH2)12COOH Often found attached to the N-term. of plasma membrane-associated cytoplasmic proteins 16:0 Palmitic acid CH3(CH2)14COOH End product of mammalian fatty acid synthesis 16:1D9 Palmitoleic acid CH3(CH2)5C=C(CH2)7COOH 18:0 Stearic acid CH3(CH2)16COOH 18:1D9 Oleic acid CH3(CH2)7C=C(CH2)7COOH 18:2D9,12 Linoleic acid CH3(CH2)4C=CCH2C=C(CH2)7COOH Essential fatty acid 18:3D9,12,15 Linolenic acid CH3CH2C=CCH2C=CCH2C=C(CH2)7COOH 20:4D5,8,11,14 Arachidonic acid CH3(CH2)3(CH2C=C)4(CH2)3COOH Precursor for eicosanoid synthesis 20:5D3,5,7,9,11 Eicosapentaenoic acid (CH3)2(CH2C=C)5(CH2)2COOH 22:6D3,5,7,9,11,13 Docosahexaenoic acid (CH3)2(CH2C=C)6CH2)2COOH

지방의 체내작용 phospholipids 1) 에너지 공급원 2) 신체 구성성분 - 세포 구성성분; cholesterol, phospholipids - 지방조직, 세포막, hormones 3) 체온유지 및 중요장기 보호작용 4) 체내 중요물질의 합성 전구체 5) 필수 지방산 공급원 6) 지용성 비타민의 용매역할 7) 향미성분 및 포만감 부여

동면시 체내지방을 이용; glycerol & fatty acid Fatty acid oxidation; 에너지 공급 (6000 kcal/day)— 체온유지; 32-35oC 산화시 생성되는 수분으로 체액 유지 Glycerol; 당신생반응에 의해 혈당으로 전환

권장음식 피라미드

영양소의 소화 당분해효소 α-amylase (1,4-α-D-Glucan glucanohydrolase) Alpha-amylase acts upon large linear polymers at internal bonds. β-amylase (1-4-α-D-Glucan maltohydrolase); β-Amylase is an exoenzyme that releases successive maltose units from the nonreducing end of a polysaccharide chain by hydrolysis of α-1,4-glucan linkages. Glucoamylase (1,4-α-D-glucan glucohydrolase) In addition to cleaving the last α(1-4)glycosidic linkages at the nonreducing end of amylose and amylopectin, yielding glucose, γ-amylase will cleave α(1-6) glycosidic linkages.

영양소의 소화 단백질분해효소 - Pepsin - Trypsin, - Chymotrypsin 지방분해효소 - Lipase

소화

소화계: 영양소의 분해와 흡수

조직내에서 TG의 분해

지방산의 이동

Mitochondrial β-oxidation

세포호홉: 탄수화물, 단백질 및 지방의 분해산물은 mitochondria내에서 분해

체지방과 건강

BMI에 따른 표준체중 (BMI: weight (kg) / [height (m)]2) Classification BMI 저체중 18.5 이하 정상 18.5 - 24.9 과체중 25.0 - 29.9 비만 30.0 이상

미국 20-74세 성인의 과체중과 비만 비율** 1976-80 (n=11,207) 1988-94 (n=14,468) 미국 20-74세 성인의 과체중과 비만 비율** 1976-80 (n=11,207) 1988-94 (n=14,468) 1999-00 (n=3,603) 2001-02 (n=3,916) 2003-04 (n=3,756) 과체중 또는 비만 (BMI, 25-29.9) 47.0 55.9 64.5 65.7 66.2 (BMI, >30.0) 15.0 23.2 30.9 31.3 32.9 Korea; 98’; 26.3% 01; 29.6% 05; 31.7% *Age-adjusted by the direct method to the year 2000 U.S. Bureau of the Census estimates using the age groups 20-39, 40-59, and 60-74 years. **NHANES II did not include individuals over 74 years of age, thus trend estimates are based on age 20-74 years. -National Center for Health Statistics-

비만과 관련된 질병과 경제적인 손실 ( in USA) 질환 경제적손실 (billion) 당뇨 32 심장질환 8.8 관절염 21.2 고혈압 4.1 담낭질환 3.4 암 7.4 생산성 손실 3.9 육체적 비활동 24.3 계 117 National Health and Nutrition Examination Survey (NHANES, 2002)

상피세포의 지방세포로의 변화 Cell Culture Cells; 3T3-L1 preadipocytes Media; DMEM with 4.5 g/liter glucose, 10% FBS Induction; 100 μM 3-isobutyl-1-methylxanthine, 250 nM dexamethasone, and 170 nM insulin (MDI). Adipocytes Gene Expression Lipid Accumulation Preadipocytes Differentiation with MDI

Real-Time RT-PCR

Real-Time RT-PCR 배양세포 RNA 분리 cDNA 합성 RT-PCR 결과분석

Western Immunoblot Analysis 배양세포 단백질 분리 SDS 전기영동 단백질 이동 electro transfer unit 1차항체 2차항체 X-ray film 결과분석

과체중 또는 저체중과 연관된 건강문제

동아일보 06. 4. 15

요약