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36장 동물 영양
동물은
▶ 종속영양생물, 즉 영양소를 다른 유기체에서 만들어진 유 기분자로부터 얻어야 하는 생물이다.
▶ 따라서 각종 동물은 외부로부터 영양분을 얻기 위해 먹 이의 섭취, 소화, 흡수 단계를 수행한다.
▶ 섭취란 소화강 속으로 먹이를 받아들이는 것을 말한다.
36.1 동물 영양은 섭취, 소화, 흡수를 통해
이루어진다
▶ 소화는 음식을 기계·화학적으로 분해하는 과정이다.
▶ 영양소는 흡수에 의해 소화관의 내면을 지나 혈액으로 들 어간다.
▶ 소화되지 않고 흡수되지 않은 음식은 신체 밖으로 배출된 다.
먹이의 종류에 따른 분류
▶ 초식동물: 주로 식물을 먹음으로써 유기물을 섭취
▶ 육식동물: 주로 다른 동물을 잡아먹어 유기물을 섭취
▶ 잡식동물: 식물과 동물 모두를 먹음
먹이 섭취 방식에 따른 분류
▶ 액체 섭취 동물: 용액에 녹은 성분 섭취.
▶ 부유물 섭취 동물: 물에 부유하는 작은 생물체나 그 일부 를 섭취.
▶ 기질 섭취 동물: 자신이 생활하는 주위 고형물로부터 유 기물질을 획득한다.
▶ 덩어리 섭취 동물: 먹이를 통째로 또는 큰 덩어리로 섭취.
영양이상이란 양적으로 또는 질적으로 정상적 이지 않은 영양상태이다.
▶ 영양부족 상태란 체내에서 필요한 화학적 에너지가 계속 적게 공급되는 상태이다.
▶ 영양실조는 하나 이상의 필수영양소가 결핍 상태이다.
▶ 영양과다는 특정 영양소의 과도한 섭취가 원인이다.
36.2 동물에게는 섭취를 통해서만 얻을 수
있는 필요한 영양소가 있다
동물의 식단은 탄소화합물과 필수영양소를 반 드시 공급되어야 한다.
▶ 탄소화합물은 생체물질합성에서 필요하다.
▶ 필수영양소는 단백질과 지방 등의 합성에 필요한 전구체 형태로 공급되어야 한다.
동물에게 필요하지만 합성하지 못하는 영양소 를 필수영양소라 한다.
▶ 필수아미노산, (대부분 불포화인) 필수지방산
▶ 비타민: 동물이 합성할 수 없으며 소량만 필요
▶ 하루 필요량이 2,500 mg 미만인 범위에서 필수무기질은 다량 또는 미량으로 나눌 수 있다.
▶ 영양소의 종류에 따라 결핍증이 나타날 수 있다.
인간의 경우,
▶ 필수아미노산은 리신, 트립토판, 페닐알라닌, 트레오닌, 발린, 메티오닌, 류신, 이소류신이다.
▶ 필수지방산은 리놀레산과 리놀렌산으로 생물체막을 구 성하는 인지질과 특정 호르몬 합성에 필요로 한다.
▶ 인간이 필요로 하는 비타민은 13개이며 수용성(8종의 B 복합체와 C)과 지용성(A, D, E, K)으로 분류된다.
음식물을 몸에 흡수하기 위한 첫 번째 단계로 각 동물은 자신 고유의 방식으로 섭취를 한다.
36.3 소화관에서 음식물의 주요
처리 단계가 이루어진다
소화
▶ 세포내 소화: 일종의 세포내 섭취(endocytosis)이다.
▶ 대부분의 동물들은 위수강 또는 소화관 안으로 효소를 분비하여 세포 밖에서 가수분해하는 세포외 소화를 이용 한다.
▶ 세포외 소화는 우리 몸속에 있는 여러 주머니나 관에서 일어난다.
▶ 소화관에서의 5단계 영양소 처리
- 기계적 가공: 기계적인 작용으로 큰 덩어리의 음식물을 작은 덩어리로 만든다.
- 분비: 효소, 산, 유화제, 윤활점액 등 소화와 관련된 효 소와 소화 보조제가 소화관 내로 분비된다.
- 가수분해: 효소를 사용, 음식분자를 흡수 가능한 분자 단위로 분해한다.
- 흡수: 분해 산물을 체액과 세포로 흡수된다.
- 배출: 소화되지 않은 물질은 항문으로 배출.
동물의 종류에 따라 소화기관도 상이하다.
▶ 위수강은 입과 항문 역할을 하고 하나의 구멍을 가지고 있다.
▶ 더 복잡한 소화관은 양끝에 구멍이 있는 완전소화관이나 영양 관이다. 먹이가 관을 지나면서 소화가 일어난다.
▶ 척추동물에서는 음식이 입, 인두, 식도, 위, 소장(대장) 및 항 문의 순서로 지나간다.
포유동물의 소화계는 소화관과 소화관으로 소 화액을 분비하는 부속샘으로 이루어져 있다.
36.4 포유동물의 소화는 특화된 기관들을
통해 체계적으로 이루어진다
인간 소화계의 소화 과정은 음식이 구강, 인두 와 식도 내의 체계를 통과하면서 시작된다.
▶ 구강 내에서 음식이 매끄럽게 되고 소화가 시작된다.
- 침은 음식물을 촉촉하게 해주며, 침 속에 포함된 아밀 라아제는 녹말을 맥아당으로 가수분해한다.
- 이는 음식물이 침아밀라아제에 노출되어 포도당중합체 의 분해가 시작되도록 작은 조각으로 부순다.
- 부숴진 조각과 음식 분자들이 뒤섞여 만들어진 덩어리 (bolus)는 삼키기 반사작용을 통해 식도로 들어간다.
▶ 인두는 기관과 식도의 교차점이다.
▶ 식도는 소화관 벽의 평할근이 규칙적으로 수축하는 연동 운동을 통해서 음식물이 인두로부터 위로 내려 가게 한다.
위는 음식을 저장하고 소화액을 분비하는 탄성 있는 소화기관이다.
▶ 위의 점막층에는 주름이 많은 상피세포층이 있고 여기서 음식물 소화에 필요한 물질을 분비한다.
▶ 음식물이 위로 들어가면 펩시노겐, 염산, 점액을 포함하 는 위액의 분비가 촉진된다.
▶ 주세포에서 분비된 펩시노겐은 산성 상태에서 활성 형태 인 펩신으로 전환되어 단백질 소화를 시작한다.
▶ 위벽세포는 수소이온과 염소이온을 분비하여 염산을 형 성하여 펩신의 최적 활성 pH(2.0)를 유지시킨다.
▶ 점액세포로부터 분비되는 알칼리성 점액은 펩신과 염산 으로부터 위의 점막층을 보호한다.
▶ 위벽의 수축은 위 속의 내용물을 섞고 휘저으며, 위벽의 연동수축은 소화물을 유문괄약근으로 이동시킨다.
▶ 위의 이런 활동으로 만들어진 유미즙은 소장으로 이동된 다.
▶ 유미즙은 십이지장에서 세크레틴과 콜레시스토키닌을 분비시켜 위의 연동운동과 산의 분비를 억제한다. 위에서 분비된 가스트린은 위액 생성을 촉진한다.
대부분 고분자들의 소화는 소장의 십이지장 부위에서 이루어진다.
▶ 췌장(이자)과 간으로부터 분비되는 여러 소화효소와 기 타 관련 물질이 십이지장으로 들어간다.
- 중탄산염이온: 유미즙의 산을 중화시킴.
- 췌장소화효소: 약알칼리성 pH에서 최적 활성을 갖는다.
- 프로테아제는 소화용액과 만나 활성 상태가 된다.: 트 립신, 카르복시펩티드 분해효소
- 리파아제: 지방을 가수분해.
- 아밀라아제: 다당류를 단당류로 분해한다.
- 뉴클라아제: DNA, RNA 분자를 분해.
▶ 간은 담즙을 분비한다.
- 담즙산은 콜레스테롤과 아미노산에서 유래된 물질로서 비누화 작용을 통해 지방의 소화를 돕는다.
- 담즙산은 지방을 교질입자라 불리는 작은 물방울로 분 쇄시키는 유화작용을 한다.
- 담즙은 쓸개에서 저장되었다가 소장으로 분비된다.
▶ 소장의 융모에 있는 상피외벽은 수분과 점액을 분비한다.
또한 탄수화물, 단백질, 그리고 핵산의 소화를 마무리 짓 는 효소들도 분비한다.
▶ 소화된 아미노산과 지방산은 소장이 세크레틴과 CCK를 분비하도록 한다.
▶ 분비된 세크레틴과 CCK는 췌장과 쓸개에서 소화효소 또 는 소화액을 분비하게 한다.
▶ 소장의 공장(jejunum)과 회장(ileum) 부위에서 소화된 영 양소를 흡수한다.
- 소장의 흡수 부위는 이중 주름 형태 (장융모와 미세융 모)로 흡수 표면적을 극대화한다.
- 분해효소에 의해 생성된 단량체는 소장벽을 통과해 혈 액과 림프로 흡수된다.
- 지방산과 모노글리세리드는 인지질, 콜레스테롤, 단백 질과 함께 킬로미크론을 형성하는데 이는 모세혈관을 통과하기에는 너무 커서 유미관으로 수송된다.
대장은 소화 잔여물로부터 수분과 무기질 이온 을 흡수한다.
▶ 수생동물의 경우에는 물의 함량을 일정하기 유지하기 위 한 적응 수단인 대장이 필요없다.
▶ 대장은 맹장, 결장, 직장으로 나누어진다. 대장은 주로 결장으로 이루어져 있다.
▶ 대장은 점액과 중탄산염을 분비하고 물과 나트륨, 염화 물 이온을 흡수한다. 그리고 대변을 형성한다.
▶ 대장에는 500종류 이상의 박테리아가 상주하여 여러 영 양분의 물질대사를 일으키고 유용한 지방산과 여러 비타 민을 생산하는데, 이들은 대장에 흡수된다.
척추동물은 잉여의 열량을 지방이나 글리코겐 의 형태로 간과 근육에 저장한다.
▶ 이 에너지 저장은 동물이 소비하는 것보다 더 많은 열량 이 남을 때 이루어진다.
▶ 혈중포도당 농도는 높을 때는 인슐린, 낮을 때는 글루카 곤 음성되먹임 작용을 통해 비교적 일정하게 유지된다.
36.5 항상성 조절 메커니즘은 동물의
에너지 수지와 공급을 조절한다
여러 신호분자들이 음식 섭취와 에너지대사를 조절하는 복잡한 경로에 관여한다.
▶ 식사시간에 가까워지면 위벽에서 그렐린(ghrelin)이 분비 되어 허기를 느끼게 한다.
▶ PYY는 소장에서 분비되어 식욕억제제로 작용한다.
▶ 지방세포에 의해 생산되는 호르몬인 렙틴은 뇌의 포만감 중추를 자극, 식욕을 억제한다.
▶ 시상하부에서 생산되는 신경전달물질인 신경펩티드Y는 렙틴 수준이 낮고 음식섭취량이 적으면 식욕을 증가시키 고 대사를 느리게 한다.
▶ 단기 식욕조절물질은 사람에게 먹는 것을 시작하고 멈추 게 하는 신호를 보낸다.
포유동물은 그들이 즐겨먹는 음식물을 섭취하 기 위한 최적의 치열을 가지고 있다.
36.6 소화계의 진화적 적응은 먹이와
밀접한 관계가 있다
초식동물은 일반적으로 육식동물보다 긴 소화 관을 가지고 있다.
▶ 이는 식물을 소화하는 것이 더 오랜 시간이 걸린다는 것 을 뜻한다.
▶ 많은 초식반추동물은 발효방을 가지고 있어 공생 관계에 있는 미생물이 셀룰로오스를 분해한다.
많은 사람들이 잘못된 영양상태에 있다.
▶ 수백만의 사람들이 영양실조를 겪고 있다. 필수아미노산 은 식품에 자주 결핍되는 영양소이다.
▶ 비만은 과다한 양의 지방이 지방조직에 축적되는 심각한 영양문제이다.
