방송통신대학교 - 농학과 - 가축영양학 핵심 요약정리 - 8 비타민 2

■  주요용어

항대사물질
: 영양소를  분해하거나  영양소와  결합함으로써 영양소의  기능을  억제하는  물질
조효소
: 생체  내에서  대사과정이  원활하게  진행되도록  효소의 활성을  도와주는  물질
FAD(flavin  adenine dinucleotide)
: 에너지의  전달에  관여하는  물질
NAD ( nicotinamide adenine  dinucleotide)
: 에너지의  전달에  관여하는  물질

1. 티아민

1) 티아민의 역사

Takaki, K.(1882): 백미 위주의 식습관이 영양소 부족을
초래하여 각기병(Beriberi)유발 
Eijkman, C.(1900): 쌀겨에 의한 다발성 신경염(polyneuritis) 예방 효과 보고
Funk, K.(1911): 쌀겨에서 항각기물질 정제  
Williams, R.(1933): Thiamine 분리 및 합성(1934)
Lohman 과 Schuster(1937): Pyruvate dehydrogenase의 조효소의 기능 제시

2) Thiamin의 화학적 구조

 

 

3) Thiamin의 특징

용해도: 물, 알코올에 용해 
안정성
- 산도가 낮으면 안정적
- 중성 및 염기성 상태에서는 불안정함
- 단백질과 결합하면 안정적
- 동결할 경우 안정적

공급원
- 박테리아, 곰팡이, 식물체에서 합성 됨
- 효모, 돼지고기에 고농도로 졲재
- 곡류의 외부층과 배아에 존재
- 식물성 Thiamin: 유리 형태(free form)
- 동물성 Thiamin: 결합 형태(diphosphate, triphosphate)

활성흡수
- 2 μM 이하에서 이루어짐 
- 수송체가 관여(carrier-mediated) 
- 소장의 중심부(proximal region) 에서 이루어짐
- Na+ 의존성 ATPase가 요구됨 
- 알코올 섭취: 흡수 억제 

단순확산
- 2 μM 이상에서 이루어짐
수송
-Thiamin-binding protein과 결합하여 혈액에서 이동

4) Thiamin의 생리적 기능 

Thiamin pyrophosphate(TPP) 
- 일종의 cocarboxylase
- 필수적인 조효소(cofactor)
- 전형적인 cofactor로서 holoenzyme과 공유결합 형성
- 대부분의 TPP 의존성 효소는 Mg+2이 필요
- α-ketoacid(pyruvate) 의 C-C 결합을 끊음 

α-ketoacid dehydrogenase 
- TPP는 cofactor로 작용 
- α-ketoacid의 oxidative decarboxylation 
- 종류 
-- pyruvate ⇒ acetyl-CoA
-- ketoglutarate ⇒ succinyl CoA
-- branched-chain α-ketoacids ⇒ 상응하는 acylCoA  

 

 

5) 티아민 결핍증

다발성신경염
- Transketolae와 관련 
- 식욕부진, 사료섭취량 및 체중 감소 
- 저체온증
- 조류의 후궁반장(opisthotonos, star grazing)  

 

 

각기병(beri-beri)
- 도정된 쌀을 먹는 인간에게서 발생 
- 식욕부진, 심장확장증, 무기력, 근육약화, 감각이상, 무릎반사 이상  
대사물질의 증가
- 젖산, 피루브산, 알파케토글루탐산, xylose-5-Pi, ribose-5-Pi  

심장비대(cardiac hypertrophy)
- 개, 돼지에서 발생 
- 심박수 감소, 부종, 설사 
돼지의 소화기관 출혈 및 사산
조류의 불임  

2. 리보플라빈(Riboflavin )

1) 리보플라빈의 특징

Vitamin B2: 열에 안정한 비타민(빛에는 약함) 
Warburg와 Christian(1932)가 발견 
황색의 수용성 비타민 
Flavin mononucleotide(FMN)과 Flavin adenine 
dinucleotide(FAD) 형성

흡수
- 유리 형태: 소장에서 활성흡수
- 단백질 결합형태: alkaline phosphatase, FADpyrophophatase, FMN-phosphatase에 의해 가수분해 

수송
- 알부민, 글로블린, 피브리노겐과 결합
- Riboflavin-binding protein(RfBP)와 결합

대사
- 세포에서 coenzyme의 형태로 젂홖되며, 이 과정은 갑상선호르몬(thyroid hormone)에 의해 조절됨 
전환과정
- 정상조건: RF  FMN FAD 
- 결핍조건: RF FMN FAD 
- 저갑상선증: RF   FMN FAD
- 갑상선기능항진증: RF   FMN FAD

 

 

2) 리보플라빈의 기능

조효소의 기능

 

 

3) 리보플라빈 결핍증

병아리의 다리 마비 증세
닭: 산란율 감소, 부화율 감소
돼지: 다리 뒤틀림, 피부 각질화, 백내장, 번식 및 비유 장애
사람: 눈의 충혈
성장률 및 사료 이용효율 저하

 

 

4) 리보플라빈의 공급원

 

 

3. 니아신(Niacin )

1) 니아신의 역사

Huber(1867): Nicotine의 산화물 형태로 발견 
Warburg와 Christian(1935): NADP에서 nicotinic acid 를 분리 
Kuhn와 Vetter(1935): 심장에서 nicotine amide 분리 및 기능 확인 
Elvehjem 등(1937): 사람의 홍반병(pellagra) 및 개의 흑설병(black tongue) 치료 효과  

화학구조
- Nicotinic acid(pyridine-3-carboxylic acid)의 amide 유도체  
- 열, 산, 알칼리, 산화에 안정적  

2) 니아신의 특징

공급원
- Nicotinic acid는 tryptophan으로 부터 합성 가능
- Tryptophane으로 부터 전환율이 낮아 외부 공급이 요구 됨
- 가금류: niacytin(CHO form)과 niacinogen(peptide form)  

소화
- NAD(P) glycohydrolase: 
NAD(P) → nicotinamide + ADP-ribose
- Phosphodiesterase: 
NAD → nicotinamide ribose + ADP 

흡수
- 저농도: Na+ 의존적 촉진확산(facilitated diffusion)
- 고농도: 단순확산  

3) 니아신의 기능

혐기성 당분해 

 

 

TCA 회로

 

 

지방산의 합성 및 산화
- 환원효소: NADPH 
- 지방산 합성: NADPH 이용 
- 지방산의 산화: NADH 이용 

4) 니아신 결핍증

사람: 홍반병, 피부병, 식욕감퇴 
돼지, 닭, 개: 흑설병 

 

 

5) 니아신공급원

효모 및 육류에 풍부하게 존재 
- 동물체: Nicotine amide 상태로 존재 
- 식물체: Nicotinic acid 상태로 존재

 

 

4. Vitamin B6 

1) 비타민B6의 특징

Gyorgy(1934): 피부병 치료의 필수인자 분리 
Pyridoxine, pyridoxal과 pyridoxamine의 형태로 존재

 

 

2) Vitamin B6의 기능

아미노기 전이(Transamination) 
- Transaminase에 의해 α-amino group의 amino acid가 제거 됨
- aa + α-ketoglutarate ⇔ α-keto acid + glutamate

탈탄산작용(Decarboxylation) 
- R-CH2NH2 -COOH ⇒ RCH2NH2 + CO2
- histidine ⇒ histamine 
- cysteine ⇒ ⇒ taurine 

Tryptophan을 niacin으로 분해
Serine을 pyruvate로 분해 
δ-aminolevulinic acid의 합성: glycine + succinyl CoA ⇒ δ-aminolevulinic acid 

3) Vitamin B6 의 결핍증

쥐: 피부병, 경련 
돼지: 빈혈, 경련, 성장부진, 발작 
병아리: 비정상적인 흥분, 경련, 식욕감퇴 

5. 판토텐산(Pantothenic acid)

1) 판토텐산의 특징

Williams(1933); 동식물의 성장촉진 인자 분리 
Jukes(1939), Wooley 등(1939): 항피부병인자로 밝혀냄

 

 

2) 판토텐산의 결핍

성장 및 번식 장애, 피모, 소화기, 뇌신경 장애 
돼지: 비듬, 모피 착색 불량, 눈에 갈색 분비물, 소화기 장애, 성장부진, 거위 걸음 
닭: 성장부진, 깃털 착색 불량, 피부병, 산란율 및 부화율 감소
쥐, 여우: 털색의 노화 

5. 비오틴(Biotin)

1) 비오틴의 특징

Wildiers: 효모의 성장에 특정 성장촉진 인자의 필요성 제시 
Kogl과 Tonnis(1936): 난황에서 biotin 분리 
Gyorgy와 Vigneaud(1940): 피부병 방어 보조인자 H가 biotin 임을 밝힘  

 

 

2) 비오틴의 기능

Pyruvate carboxylase:  미토콘드리아에서 Acetyl CoA
의 도움으로 pyruvate를 옥살산으로 전환 
Acetyl CoA carboxylase: 지방산 합성을 위해 acetyl CoA를 malonyl CoA로 전환  
Propionyl CoA carboxylase: Propionyl CoA를 methylmalonyl CoA로 전환 (미토콘드리아)
Methylmalonyl CoA carboxylase: 미토콘드리아에서 leucine 분해에 관여  

3) 비오틴 결핍증

피부병, 탈모, 성장부진  
산란계: 산란율 감소, 
닭, 돼지: 경련, 피부병, 원기 부족

4) 비오틴의 공급원

간, 신장, 효모, 로얄젤리에 풍부하게 존재

 

 

 

6. 콜린(Choline)

1) 콜린의 특징

Gyorgy와 Vigneaud(1940): 피부병 방어 보조인자 H가 biotin 임을 밝힘Gobley (1846): 난황에서 lecithin 분리 
Strecker (1949): 담즙추출물을 choline이라함

 

 

2) 콜린의 기능

Lecithin, plasmalogen과 같은 복합지질의 구성분
레시틴으로 지방수송 촉진
지방간 예방
아세틸콜린의 합성원료 

3) 콜린결핍증

성장부진, 지방간 발생
병아리의 각약증 
돼지: 성장부진, 사료효율 저하, 지방간

7. 엽산(Folic Acid )

1) 엽산의 특징

Wills(1931): 효모추출물이 대적혈구성 빈혈(macrocytic anemia)에 효과가 있음을 밝힘 

 

 

1) 엽산의 기능

Serine과 glycine의 상호작용
Histidine의 분해
Purine의 합성 
Methyl group의 합성 

2) 엽산의 결핍증

퓨린 합성이 부짂하여 핵단백질 합성이 결핍되어 빈혈 발생, 성장억제, 깃털 착생 불량
원숭이, 병아리, 칠면조, 밍크, 생쥐는 필수 
닭의 경우에만 추가 공급이 요구됨 

8. 비타민B12

1) 비타민B12의 특징

Shop(1947): 간장 추출물에서 Lactobacillus의 성장촉진 효과가 있는 붉은 결정체를 추출하여 cobalamine, 
cyanocobalamine이라 명함 

 

 

2) 비타민B12의 기능

Purine의 합성에 관여 
단백질 합성과 탄수화물 및 지방대사에 관여 

3) 비타민B12의 결핍증

반추동물: propionate 대사 불가능 
사람: 악성빈혈 
성장부진
돼지: 성장부진, 거친 피모, 피부병
닭: 각약증, 뼈의 이상, 부화율 저하
송아지: 발육 중지, 식욕감퇴

9. 비타민C

1) 비타민C의 특징

L-Ascorbia acid
무색의 결정, 수용성, 강한 환원력
산성용액에서는 열에 안정적이나, 알칼리에서는 쉽게 파괴  

 

 

2) 비타민C의 기능

뼈나 연조직의 세포 사이의 물질합성 또는 유지 
콜라겐의 성분이 되는 hydroxyproline (히드록시프롤린) 의 합성에 관여 
방향성 아미노산의 대사작용에 관여

3) 비타민C의 결핍증

괴혈병: 출혈괴양성 잇몸, 탈치, 약골, 체내 출혈  

 

 

 

■  연습문제

1.  다음  중  티아민의  생리적  기능에  대하여  바르게  기술한  것을  모두  고르시오.
가.  알파-케토산의  산화적  탈탄산작용(decraboxylation)에  관여한다.
나.  피루브산이  아세틸-CoA로  전환되는  반응에  관여한다.
다.  케토글루탐산(ketoglutarate)가  숙신산Coa로  전환되는  반응에  관여한다.
①  가
②  가,  나
③  가,  다
④  가,  나,  다
정답  :  ④
해설  :  보기의  가,  나,  다는  티아민의  생리적  기능에  대하여  기술한  것이다.

2.  결핍시  무릎반사에  이상이  발생하는  비타민은  무엇인가?
①  티아민
②  니아신
③  리보플라민
④  비타민  C
정답  :  ①
해설  :  티아민이  부족하면  각기병이  발생하며,  각기병의  진단에는  무릎반사  검사를  실
시한다.

3.  세포에서  coenzyme으로의  형태  전환이  갑상선호르몬에  의해  조절되는  비타민은?
①  티아민
②  니아신
③  리보플라민
④  비타민  C
정답  :  ③
해설  :  리보플라빈(riboflavin)이  세포에서  coenzyme인  FMN과  FAD로  전환되는  과
정은  갑상선호르몬에  의해  조절된다.

4.  혐기성  당분해과정,  TCA회로  및  지방산의  합성과  산화과정에서  수소의  전달자  역
할을  수행하는  비타민은?
①  티아민
②  니아신
③  리보플라민
④  비타민  C
정답  :  ②
해설  :  니아신(niacin)은  NAD  혹은  NADP의  형태로  전환되어,  세포에서  혐기성  당분
해과정,  TCA회로  및  지방산의  합성과  산화과정에서  수소의  전달자  역할을  수
행한다.

5.  복합지질의  구성분으로,  지방간의  예방하는  기능을  수행하는  비타민은?
①  티아민
②  니아신
③  리보플라민
④  콜린
정답  :  ④
해설  :  콜린(choline)은  레시틴과  같은  복합지질의  구성분으로,  지방간을  예방하는  기
능을  수행한다.

 

 

 

 

 

■  핵심요약 정리 
▪  항각기병인자로  처음  알려진  티아민(thiamin)은  식물체에는  유리형태(free  form)로,  동물체에는  인산과  결합되어  있는  상태로  존재한다.  장에서의  농도가  2uM  이하일  경우에는  에너지를  이용한  활성흡수가  이루어지며,  농도가  2uM  이상일  경우에는  단순확산을  통하여  흡수된다.  티아민은  thiamin  pyrophosphate를  형성하여 
케톤산의  탈수소효소(pyruvate  dehydrogenase)의  조요소의  기능을  수행함으로써 피루브산의  아세틸CoA  형성,  케토글루탐산의  숙신산CoA  형성  등의  반응을  촉진한다.  티아민이  결핍되면  각기병,  다발성신경염  및  기타  에너지대사의  중간산물의 축적  등의  증상이  발생한다.
▪  에너지의  생산단계에서  수소의  전달  기능을  수행하는  FMN(Flavin mononucleotide)과  FAD(Flavin  Adenine  Dinucleotide)의  구성요소인  리보플라빈(riboflavin)은  황색의  수용성  물질로  전자전달과정을  통하여  에너지를  생산하는  반응에서  조효소의  기능을  수행한다.  결핍될  경우  병아리의  다리  마비증
세,  산란율의  감소,  번식장애  등의  증세가  발생한다.
▪  다른  비타민에  비하여  열,  산,  알칼리,  및  산화에  비교적  안정적인  니아신(niacin)은  NAD  혹은  NADP의  형태로  혐기성당분해,  TCA회로,  지방산의  합성  및  산화과정에서  에너지의  전달  기능을  수행한다.  니아신이  결핍될  경우  사람에  있어서  홍반병,  피부병,  식욕감퇴  등의  증세가  발생하며,  돼지,  닭,  개는  혀가  검게  변하는 
흑설병이  발생한다.
▪  피리독신(pyridoxine),  피리독살(pyridoxal),  피리독스아민(pyridoxamine)의 형태로  존재하는  비타민  B6는  트랜스아미나아제(transaminase)의  작용에  의한  아미노기의  전이,  아미노산에서  탄산(CO2)기를  제거하는  탈탄산작용(decarboxylation), 아미노산인  트립토판(tryptophan)을  니아신(niacin)으로  분해하거나 세린(serine)을  피루브산(pyruvate)로  분해하는  기능을  수행한다.  비타민B6가  부족하면  피부병,  경련,  성장부진,  발작등의  증세가  발생한다.
▪  항피부병인자로  알려진  판토텐산(pantothenic  acid)는  부족할  경우  성장  및  번식장애,  모피의  착색  불량,  털색의  노화  등의  증세가  발생한다.
▪  피부병  방어  보조인자로  여겨지던  비오틴(biotin)은  피루브산을  옥산산으로,  아세틸CoA를  말로닐CoA로,  프로피오닐CoA를  메틸말로닐CoA로  전환하는  기능을  수행하며,  부족할  경우  피부병,  탈모,  성장부진,  산란율  감소  등의  증세가  발생한다.
▪  레시틴(lecithin),  플라스마로겐(plasmalogen)의  구성분이며,  지방의  수송을  촉진하고,  지방간을  예방하는  기능을  수행하는  콜린(choline)은  부족할  경우  지방간, 성장부진,  병아리의  각약증  등의  증세가  발생한다.
▪  히스티딘(histidine)의  분해,  퓨린(purine)의  합성,  메틸기(methyl  group)의  합성에  관여하는  엽산(folic  acid)가  부족할  경우  빈혈,  성장  억제,  깃털의  착색  불량 등의  증세가  발생한다.  코발라민(cobalamine),  시아노코발라민 (cyanocobalamine)이라  불리는  비타민  B12은  화학구조에  코발트(Co)가 함유되어 있으면서,  퓨린의  합성,  단백질의  합성에  관여하며,  탄수화물도  지방의  대사에도 관여한다.  비타민  B12가  부족하면  반추동물의  경우  프로피온산(propionate)의  대사가  불가능  하며,  사람의  경우  악성빈혈이  발생하고,  피부병  등의  증세가  발생한다.
▪  수용성으로  강한  환원력이  있는  비타민  C는  뼈나  연조직의  세포  사이의  물질의 합성과  유지에  관여하며,  콜라겐의  성분이  되는  하이드록시프롤린(hydroxyproline)의  합성에  관여하고,  방향성  아미노산의  대사작용에  관여한다. 
비타민  C가  부족하면  괴혈병의  증세가  있다






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