방송통신대학교 - 농학과 - 가축영양학 핵심 요약정리 - 10 광물질 2

 

 

■  주요용어의 정리

마그네슘  테타니
: 마그네슘  결핍에  따른  대사성  질환
헤모글로빈
: 헴구조의  단백질에  철분이  존재하는  단백질로  산소의 운반에  관여
Selenoprotein
: 함황아미노산의  황이  셀레늄으로  대치된  단백질

1. Na, K, CI 

1) 나트륨(Na)

흡수 및 배설
- 주로 소장에서 흡수됨
- 일부는 위에서도 흡수됨
- 뇨를 통해 배설
- 칼륨(K)의 농도가 높은 사료 섭취시 Na 배설량 증가

생리적 기능
- 효소의 기능 보조(수크라아제의 기능 보조) 
- Na,K ATPase를 통한 영양소의 수송: 포도당, A.A

결핍증
- 성장의 저하 혹은 정지
- 식욕감퇴, 성장부진, 에너지 축적 불량
- 체지방 및 체 단백질 합성 부진

2) 칼륨 (K)

흡수
- 소장상부에서 주로 흡수되나 소장하부 및 대장에서도 흡수
- 반추동물의 경우 제1,3위 및 하부장관에서 흡수
생리적 기능
- Mg과 함께 pyruvate kinase와 ATPase의 보조인자로 작용

결핍증
- 혈장 내 칼륨 농도 감소
- 성장불량
- 근육의 약화, 경련 

3) 염소 (CI)

생리적 기능
- 혈청 총 음이온의 2/3차지
- 세포의 체액에 분비하면서 삼투압 조절 기능 수행
- 위액의 합성에 관여
- 식염의 형태로 공급

결핍증
- 식욕감퇴, 체중감소
- 혈액 내 질소화합물의 배설 촉진
- 초식동물에서 쉽게 발생 

4) 식염 (NaCI)

식염섭취량 영향요인
- 지리적 위치: 열대지역의 식물이 온대지역의 식물에 비하
여 Na 농도가 낮다. 염농도: 내륙지방 < 해안
- 온도 및 습도: 온도가 높아지면 땀의 분비량이 높아 소금 요구량이 증가
- 동물의 생리적 특성: 성장속도가 빠르거나 생산량이 높은 동물은 소금의 요구량 증가
- 사료의 형태: 농후사료, 조사료, 건초, 사일리지 등의 공급형태에 따라 소금의 요구량이 다르다.

- 사료 내 K 농도: 과도한 K의 공급은 소금 부족을 초래. 
미성숙 목초는 K의 농도가 높다. 
- 음수 내 염분 농도: 음수에는 미량의 염분이 존재
- 목초의 수분 함량: 건초에 비하여 청초나 사일리지 급여시 식염의 요구량이 증가
- 질병: 설사 및 구토 등으로 인한 염분 손실 시 식염의 요구량이 증가

축종별 식염의 한계 섭취량

2. Mg, Mn, S

1) 마그네슘(Mg)

흡수 
- 단위동물: 소장상부에서 50%이상 흡수
- 반추동물: 제 2위, 성장함에 따라 흡수량 감소
- 반추동물은 성장함에 따라 Mg 흡수량 감소
- 사료내 Mg 함량이 증가할수록 Mg 흡수량 감소
- Vitamin D 공급 시 Mg 흡수량 증가
- Ca 및 P의 급여량이 증가하면 Mg 흡수량 감소
- 지방 급여 시 Mg 이용성 저하
- 동물성 단백질 급여 시 Mg 흡수량 증가

생리적 기능
- 효소의 활성제 역활로 에너지 발생에 관여: ADP->ATP
- 단백질 합성에 관여: mRNA와 70S ribosome의 결합
- 신경신호의 전달을 통한 근육수축에 관여
- 적혈구의 생존에 관여
- 콜라겐 함량이 높은 조직의 대사에 관여
- Na-K 대사에 관여

결핍증
- 마그네슘 테타니(Mg tetany): 혈중 Mg 함량 감소 ->
신경흥분, 근육경련, 혈압 강하 

2) 망간(Mn)

분포
- 뼈, 간, 근육, 피부, 미토콘드리아
생리적 기능
- Mg와 함께 에너지 대사에 관여(pyruvate carboxylase)
- 췌장에서 분비되는 효소의 활성제
- 당단백질 전이효소의 활력 증진 
- 활성산소 제거(superoxide dismutase)

결핍증
- 번식불량: 성성숙 지연, 불규칙 배란, 정자활력 감소
- 성장불량: 성장장애, 골격형성 불량, 비절증

3) 황(S)

생리적 기능
- 헤파린, 뮤신, 연골조직의 구성성분
- 함황아미노산의 구성성분:메티오닌, 시스틴 
- 호르몬의 구성성분: 함황아미노산
- 비타민의 구성성분: 티아민, 비오틴

공급형태
- 무기태: Na2SO4, CaSO4, MgSO4, K2SO4
- 유기태: 함황아미노산, 비타민, 호르몬
- 반추동물은 무기태황과 NPN을 이용하여 단백질 합성

3. Fe, Cu, Zn

1. 철(Fe)

분포형태 및 종류
- 헴(heme)성 단백질
.헤모글로빈, 미오글로빈, 시토그롬, 시토그롬 산화효소, 카탈라제, 페록시다아제 등
- 비헴성 철
.시데로필린(siderophiline), 페리틴(ferritin), 헤모시데린(hemosiderine)
.철분의 운반체, 저장체로 이용 

흡수
- 무기질의 형태로 흡수: 2가 > 3가
- 섭취 후 4시갂에 혈액에서 검출
- 헤모글로빈 합성에 1주일 소요
배설 
- 1-3mg / 일
- 대부분 재흡수 되어 혈구 생성에 이용
결핍증
- 빈혈증: 적혈구의 수 및 크기 감소 

2. 구리(Cu)

생리적 기능
- 산화, 환원효소의 조효소 기능
- 적혈구 형성에 간접적으로 관여
- 산화효소의 구성성분: Ascorbic acid 산화효소
- Tyrosinase의 구성성분
결핍증
- Tyrosinase 부족으로 Hb 형성 저하: 빈혈
- Catalase 함량 저하로 인핚 근육조직의 활력 저하
->후구 마비 

후구마비

3. 아연(Zn)

분포
- 전립선, 신장, 혈액
- Metalloprotein 형태로 존재
생리적 기능
- 시각작용에서 비타민 A의 이용성 증진
- 체조직의 재생 및 치료에 관여
- 탈탄산효소의 구성성분: 적혈구에서 이산화탄소 이동 

Zinc finger protein 예

결핍증
- 성장억제, 모피형성 저해, 모발퇴색, 사료이용성 감소
- FSH, LH의 기능 저하

4. 기타 광물질

1) 요오드(I)

분포
- 갑상선 ( 70-80%), 근육, 난소, 기타
생리적 기능
- 호르몬의 합성원료: thyroxine, tri-iodothyroxine
- 단백질 및 지방대사 촉진
결핍증
- 티록신 분비 증가로 인한 갑상선 비대증
- 사산, 무모증

2) 불소(F)

분포
- 뼈, 치아
- 무기물의 형태로 존재
결핍증
- 번식장애
- 치아 및 골격형성 부진
과다증
- 골격의 색조 이상 및 비정상적인 골격 비대
- 골격의 약화 

3) 코발트(Co)

분포
-근육(43%), 골격 (14%), 기타
생리적 기능
-비타민 B12의 구성성분
-반추위 미생물의 활력 증진 
-효소(예: phosphatase)의 활력 증진 
결핍증
-번식불량: 수태율 저하
-성장불량: 성장장애, 사료이용성 감소, 빈혈 

4) 셀레늄(Se)

분포
- 간, 신장, 골격, 모발, 백혈구
- 함황아미노산의 대체 단백질결합물 및 지방단백질 형태
생리적 기능
- Glutathione peroxidase: 과산화물 제거 
- Deiodinase: 티록신(thyroxine)을 활성화  

중독증
- 호흡 및 동작 곤란
- 과다한 수액 분비 및 식욕감퇴
- 골격 연결부위 이상, 피모 및 발굽의 비정상적인 성장
- 심장 위축, 간경련, 빈혈
결핍증
- 간괴사
- 근육백화증

5) 납

특징
- 체내에 축적되는 중독성이 강한 광물질
- 대부분 골격(90%)에 존재 

중독증
- 체중감소
- 세뇨관의 기능저해-> 아미노산뇨증, 당뇨증
- 뇌조직의 발육불량, 중추신경계 마비
- 헴(heme)생성부진에 의한 빈혈증 및 적혈구 수명 단축
- 시토크롬 함량의 감소
- 세균감염 및 바이러스성 질병 저항력 약화
- 효소의 활력 저하 

5. 반추위 내의 광물질 대사

1) 광물질의 대사작용

다량광물질의 대사작용
- Ca: 원생동물에 의한 VFA 생성 촉진 
- Mg: VFA 생성 촉진, 섬유소 소화 촉진 
- S 와 P: 미생물의 생장 촉진 → 섬유소 소화율 증진 
- NaCI: 반추위 박테리아의 생장 

미량광물질
- Fe: 미생물의 성장 촉진 
- Cu: 섬유소의 소화 촉진
- Co: 비타민의 B12 합성
- Mn, Mo: 섬유소의 소화촉진
- Zn: 섬유소의 소화 억제 

 

 

 

■  연습문제
1.  광물질의  생리적  특성을  모두  열거한  것을  고르시오.
ㄱ.  골격의  구성물질이다.
ㄴ.  체액의  삼투압을  조절한다.
ㄷ.  세포막의  투과성  조절로  영양소의  이동을  조절한다.
ㄹ.  효소의  활성제  역할을  한다.
ㅁ.  에너지  발생을  위한  작용을  조절한다.
ㅂ.  호르몬의  분비와  비타민의  합성에  관여한다.
①  ㄱ,  ㄴ,  ㄷ
②  ㄱ,  ㄴ,  ㄷ,  ㄹ
③  ㄱ,  ㄴ,  ㄷ,  ㄹ,  ㅁ
④  ㄱ,  ㄴ,  ㄷ,  ㄹ,  ㅁ,  ㅂ
정답  :  ④
해설  :  광물질은  무기질성  영양소로서,  골격의  구성,  삼투압의  조절,  세포막의  투과성 
조절,  신경과  근육간의  자극전달  매개,  산-염기의  평형조절,  효소의  활성제, 
에너지  발생작용의  촉진,  기타  여러  가지  효소나  호르몬의  구성성분으로  매우 
중요한  영양학적  기능을  가지고  있다.

2.  광물질의  교호작용에  대하여  바르게  기술한  것을  모두  고르시오.
가.  마그네슘이  과다할  경우  칼슘의  대사장애가  발생한다.
나.  구리는  철분의  흡수  및  이용을  촉진한다.
다.  구리가  과다하면  철분의  흡수가  저하된다.
라.  철의  공급이  과다할  경우  인의  이용율이  저하된다.
①  가
②  가,  나
③  가,  나,  다
④  가,  나,  다,  라
정답  :  ④
해설  :  보기는  광물질의  교호작용의  예을  기술한  것이다.

3.  파라티로이드호르몬(parathyroid  hormone)의  분비가  억제된  경우  발생하는  현상
은?
①  혈중  마그네슘  이온  농도  증가
②  혈중  칼슘이온  농도  감소
③  혈중  인의  농도  증가
④  혈중  철의  이온  농도  증가
정답  :  ②
해설  :  파라티로이드호르몬(parathyroid  hormone)의  분비가  억제되면  혈중  칼슘이
온농도가  증가하고,  혈중  마그네슘이온의  농도가  증가한다.

4.  보기에서  인의  결핍증세를  모두  고르시오.
가.  반추미생물의  활력이  저하되어  섬유소의  분해율이  감소한다.
나.  반추위  미생물  합성량이  감소한다.
다.  반추위  미생물의  RNA  합성량이  증가한다.
라.  인을  이용하는  조직의  대사가  감소한다.
①  가,  나,  다
②  가,  나,  라
③  가,  다,  라
④  나,  다,  라
정답  :  ②
해설  :  반추동물에게  공급되는  인이  부족할  경우  반추위  미생물의  활력이  저하됨으로
써  반추위  소화율이  감소할  뿐  아니라,  반추위  미생물의  생육이  저하되어  미
생물단백질의  합성이  감소된다.  또한  인을  이용하는  조직의  대사가  감소하고 
RNA의  합성량이  감소된다.

 

 

 

■  핵심요약 정리하기
▪  광물질이란  원자량이  16이하인  원소들을  제외한  3  -  5주기의  금속원소를  의미하며,  체내에서  골격의  구성물질,  체액의  삼투압의  조절,  세포막의  투과성  조절을  통한  영양소의  이동  조절,  신경,  근육,  간의  자극의  전달에  있어서  매개체의  역할  등의  기능을  수행한다.  뿐만아니라  광물질은  체액의  산.염기의  평형을  조절하고,  효
소의  활성제의  기능을  수행함으로써  에너지의  발생을  위한  작용을  조절한다.  몇몇의  광물질은  호르몬의  분비  및  비타민의  합성과  혈액응고  등의  현상에  관여한다.  광물질은  요구량에  따라  필수광물질,  준필수광물질,  비필수광물질로  분류될 수 있으며,  필수광물질은  다시  다량광물질과  미량광물질로  분류된다.  또한  체내에  축
적되어  독성을  유발하는  광물질을  중독성  광물질이라  하며,  중독성  광물질에는  필수광물질이  포함되어있다.  필수광물질은  건강한  동•식물에  필수적으로  존재하며, 같은  종류의  생체  내  측정부위의  함량은  유사하거나  동일하며,  결핍증상이  유사하고,  공급될  경우  결핍증의  회복되며,  어린  동물의  성장촉진  효과가  있다.
▪  광물질의  교호작용이란  광물질간에  협동적이나  길항적으로  기능을  발휘하는  현상을  의미하며,  칼슘-인-마그네슘,  칼슘-구리-아연,  철-구리  등의  교호작용을  들  수 있다.  칼슘과  마그네슘이  과다하게  축적될  경우  뇨를  통하여  배설이  증가하며,  마그네슘이  과다할  경우  칼슘의  대사  장해가  발생한다.  구리는  철의  흡수이용을  촉
진함으로써  헤모글로빈의  합성에  도움을  주나,  구리가  과다할  경우  철분의  흡수가 저하된다.  황과  몰리브덴의  구리의  체내  축적을  방해하며,  철과  망간이  과다하게 공급될  경우  인의  이용율이  저하된다.  비타민  D는  칼슘의  흡수를  촉진하며,  단백질의  공급이  풍부할  경우  칼슘과  마그네슘의  흡수가  촉진되며,  유당도  칼슘의  흡
수를  촉진한다.  칼슘이  과다하게  공급될  경우  항생물질의  체내  흡수가  저하된다.
▪  칼슘과  인은  골격을  구성하는  기본적인  광물질로,  생체에  가장  많이  존재한다. 탄산칼슘(CaCO3)이나  불화칼슘(CaF2)은  체내에서  이용성이  낮든  불용성  칼슘이고, 인산칼슘(Ca(H2PO4),  CaHPO4)과  염화칼슘(CaCl2)은  체내에서  이용성이  높은  가용성  칼슘이다.  골조직은  수분과  단백질의  함량이  높아  유연하고,  칼슘이  쉽게  용
해될  수  있는  연골과,  골수의  비율이  낮고,  골성분의  이동이  어려운  경골로  구분할  수  있다.  분산성  칼슘이란  쉽게  이옹화하여  이요할  수  있는  칼슘으로  인산염, 중탄산염  형태로  혈청  내  칼슘의  60%를  차지한다.  비분산성  칼슘은  단백질과  결합하여  교질상태로  존재하는  칼슘으로  입자가  커서  세포막  통과가  불가능한  형태
의  칼슘이다.  칼슘의  동적평형(Ca  homeostasis)란  calcitonin과  parathyroid hormone이  길항적으로  작용함으로써  혈청  내  칼슘의  농도를  일정하게  유지하는 현상이다.  칼시토닌은  장내  칼슘이온의  흡수를  억제하고,  용골세포의  활동을  억제하며,  신장에서의  칼슘이온의  재흡수를  억제함으로써  혈중  내  칼슘이온의  농도를 
낮추는  기능을  수행한다.
▪  인은  대사과정에서  인산을  형성하고  레시틴과  같은  지방대사의  중간대사물의  형성에  관여할  뿐  아니라  인산단백질  혹은  핵산단백질의  구성성분으로  이용된다.  또한 체액의  산•염기  평형의  유지에  중요한  기능을  한다.  인이  부족하면  골격대사의  이상이  발생하고,  반추동물에  있어서  반추위  미생물의  활력이  저하됨으로써  반추위 
소화율이  감소할  뿐  아니라,  반추위  미생물의  생육이  저하되어  미생물단백질의  합성이  감소된다.  또한  인을  이용하는  조직의  대사가  감소하고  RNA의  합성량이  감소된다