소화 효소

소화 효소란?

소화 효소는 체내 흡수를 촉진하기 위해 고분자를 더 작은 구성요소로 분해하는 효소 그룹을 일컫는 말입니다.

소화효소는 인간을 포함한 동물의 소화관과 식충식물의 소화관에서 발견되어 음식물의 소화를 돕습니다.

또한 세포 내부, 특히 세포의 생존을 유지하는 기능을 하는 리소좀에서 발견됩니다.

침샘에서 분비되는 침이나 위벽에서 분비되는 위액, 이자의 외분비 세포에서 분비되는 이자액, 소장 상피세포 세포막 등에 서 다양한 특이성 소화효소가 발견됩니다.

소화 효소는 그 대상이 되는 기질에 따라 분류됩니다.

 

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입

동물이나 인간이 섭취하는 식품은 흡수되기 전에 보다 단순하고 용해성이 좋은 물질과 확산성이 높은 물질로 분해되어야 합니다. 따라서 입안의 침샘은 소화와 소독을 돕는 일련의 효소와 물질을 분비하며 다음과 같은 효소와 물질이 포함되어 있습니다.

혀의 리파아제는 지질과 지방의 소화를 시작합니다.

탄수화물 소화는 입에서 시작되며 침샘에서 생성되는 아밀라아제는 주로 조리된 전분인 복합탄수화물을 더 작은 사슬이나 단당류로 분해합니다. 이는 프티알린이라고 불리기도 합니다.

식품에도 필수 영양소 이외의 성분이 포함되어 있는 것을 고려해야 합니다. 예를 들어 라이소자임은 세균과 바이러스에 대해 한정적이고 비특이적인 살균 기능을 하지만 소화에는 유익합니다.

 

침샘에는 주목해야 할 2종류의 다양성을 갖고 있습니다.

장액샘 : 장선은 물, 전해질, 효소가 풍부한 분비물을 생성합니다. 구강 내 장선의 좋은 예는 귀밑샘입니다.

혼합샘 : 혼합선은 혀밑샘과 턱밑샘을 포함한 장세포와 점막세포를 모두 가지고 있습니다. 그 분비물들은 점성이 높고 점액질입니다.

 

위

위에서 분비되는 효소는 위효소로 위는 음식을 섞거나 부수는 기계적 소화와 효소에 의한 화학적 소화에 중요한 역할을 합니다.

펩신 - 펩신은 주요 위효소로 '주세포'라고 불리는 위세포에 의해 생성되는 펩시노겐의 불활성형입니다. 펩시노겐은 위산에 의해 활성화되어 활성 형태인 펩신이 됩니다. 펩신은 식품 속 단백질을 펩타이드 단편이나 아미노산 등의 작은 분자로 분해합니다. 따라서 입 안에 소화를 시작하는 탄수화물이나 지질과는 달리 단백질 소화는 주로 위에서 시작됩니다. 하지만 특정 단백질을 분해하는 미량의 효소인 카리크란은 입 안의 침에서 발견됩니다.

 

위 리파아제 - 위 리파아제는 위 기저 점막의 주세포에서 분비되는 산성 리파아제입니다. 리파아제의 바람직한 pH는 3~6이며 위 리파아제와 혀 리파아제는 산성 리파아제입니다. 이러한 리파아제는 효소의 최적의 활성을 위해 담즙산이나 보조 리파아제를 필요로 하지 않습니다. 성인 소화 과정에서 발생하는 지질 가수분해 중 산성 지질이 30%를 차지하고 두 산성 지질의 대부분을 위지질이 차지하고 있습니다. 신생아의 경우 산성 리파아제가 훨씬 중요하며 전체 지방 분해 활성의 최대 50%를 차지합니다.

 

위에서 생성되는 호르몬이나 화합물의 기능은 다음과 같습니다.

염산(HCI) : 염산은 본질적으로 양으로 대전된 수소 원자(H+) 또는 위산이며 위벽 세포에서 생성됩니다. 염산은 주로 섭취한 단백질을 변성시켜 음식에 남아있는 세균이나 바이러스를 파괴하고 펩신으로 펩시노겐을 활성화시킵니다.

내인성인자(IF) : 내인성인자는 위벽세포에서 생성됩니다. 비타민 B12는 회장 말단 흡수를 돕는 중요한 비타민입니다. 당초 침샘에서 분비되는 합토콜린이 비타민 B12와 결합해 비타민 B12-합토콜린 복합체를 형성합니다. 이 복합체의 목적은 위에서 생성되는 염산으로부터 비타민 B12를 보호하는 것입니다. 위 내용물이 위에서 십이지장으로 이동하면 합토콜린은 효소에 의해 절단돼 완전한 비타민 B12를 방출합니다. 벽세포가 만들어내는 내인성인자(IF)가 비타민 B12와 결합해 비타민 B12-IF 복합체를 형성합니다. 이 복합체는 회장의 말단에서 흡수됩니다.

뮤신 : 위는 산성 환경을 이용해서 세균이나 바이러스를 파괴해야 하지만 한편으로는 위산으로부터 점막을 보호해야 합니다. 위가 스스로를 보호하는 방법은 점액과 탄산수소를 점막세포를 통해 분비하고 세포분열을 통해 손상된 세포를 신속히 대체하는 것 입니다.

가스트린 : 위의  G세포에 의해 생성되는 중요한 호르몬입니다. G세포는 음식이 들어온 뒤 단백질이 위에 노출된 후 발생하는 위 증가에 반응해 가스트린을 생성합니다. 가스트린은 내분비 호르몬으로 혈류에 들어가 위로 돌아와 벽세포를 자극해 염산과 내성인자를 생성합니다.

 

이자

순환계로 방출되는 내분비호르몬(인슐린, 글루카콘 등)을 생성해 포도당 대사를 조절하고 이자관을 통해 십이지장에 이자액을 분비하는 내분비선과 외분비선입니다. 이자액의 소화 기능 또는 외분비 기능은 내분비 기능과 마찬가지로 건강을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.

 

췌장관 세포 : 주로 탄산수소(HCO3) 생성에 관여하며, 필로라스를 통해 십이지장에 들어가는 위 유미즙의 산성도를 중화시킵니다. 이 췌장관 세포는 세크레틴 호르몬에 의해 자극받아 본질적으로 바이오 피드백 메커니즘인 탄산수소가 풍부한 분비물을 생성합니다. 십이지장에 들어가는 고산성 위액은 S세포라는 십이지장 세포를 자극해 분비 호르몬을 생성해 혈류로 방출합니다. 혈액에 들어가는 세크레틴은 최종적으로 이자의 췌장관 세포와 접촉해 탄산수소가 풍부한 분비물 생성을 자극합니다. 세크레틴은 또 G세포에 의한 사스트린 생성을 억제하고 샘의 중심 세포를 자극해 이자 효소를 생성합니다.

 샘꽈리중심세포 : 주로 소장에서 분비되면 활성화되며 단백질, 지방, DNA, RNA를 분해하여 소화기능을 하는 불활성 형태의 이자효소(지모겐) 생성에 관여합니다. 십이지장 장세포(I세포)가 만들어내는 호르몬과 신경전달물질인 코레스트키닌(CCK)이 선의 중심세포를 자극합니다. 콜레시스토키닌은 이자의 지모겐의 생산을 자극합니다.

 

췌장관 세포와 샘꽈리중심세포의 분비물로 이루어진 이 액체는 다음의 효소가 포함되어 있습니다.

트리 노겐 : 한번 십이지장에서 트립신으로 활성화된 단백질의 기본 아미노산 부위를 분해하는 불활성 프로테아제입니다.

트립시노겐은 십이지장 효소인 엔테로펩타이드를 통해 활성형 트립신으로 활성화됩니다.

키모트립시노겐 : 키모트립신으로 변환돼 십이지장 엔테로펩타이드에 의해 활성화된 단백질의 방향족 아미노산 부위를 분해하는 불활성 프로테아제입니다. 키모트립시노겐은 트립신에 의해 활성화될 수 있습니다.

카르복시펩타이드 : 단백질의 말단 아미노산을 분해하는 프로테아제입니다.

몇몇 엘라스타아제는 엘라스틴과 다른 단백질을 분해합니다

이자의 외분비 기능은 이자액 분비를 조절하는 바이오 피드백 메커니즘의 놀라운 신뢰성에 기인합니다.

 

소장

세크레틴 : 위유미의 산성에 반응하여 십이지장의 S세포에 의해 생성되는 내분비 호르몬입니다.

콜시스트키닌(CCK)은 지방과 단백질이 많이 함유된 유미에 반응해 십이지장의 I세포가 방출하는 특이한 펩타이드입니다.

내분비 호르몬인 세크레틴과 달리 콜레스테롤 키닌은 실제로 신경회로 자극을 통해 작용하며, 궁극적으로는 샘의 중심세포를 자극해 내용물을 방출합니다. 또한 담낭의 수축을 증가시켜 담낭관에 미리 저장되어 있는 담낭즙을 방출하고, 궁극적으로는 일반 담관을 통해 십이지장으로 방출합니다. 콜레시스토키닌은 또한 물물교환기 확대에 따른 흐름을 조절하는 괄약근의 색조를 감소시킵니다. 콜레시스트키닌은 위 활동을 줄이고 위 배출을 감소시키며 위 유미의 산성도를 중화시키는 작용을 하는 이자량이 충분한 시간에 작용할 수 있도록 합니다.

위 억제성 폴리펩타이드(GIP)는 십이지장 점막 세포에 의해 생성되어 위의 운동성을 저하시킵니다.

모틸린 수용체라고 불리는 특별한 수용체에 의해서 위장의 운동성이 높아집니다.

소마토스타틴은 십이지장 점막 세포와 이자의 델타 세포에 의해 만들어지는 호르몬입니다. 주요 기능은 다양한 분비 기구를 억제하는 것입니다. 소장 내벽에는 위에서 방출된 유미를 흡수 가능한 입자 상태로 분해하는 기능을 하는 다수의 효소가 있습니다. 이효소들은 연동 운동이 일어나는 동안 영양 분자를 흡수합니다.