축산직, 농업직, 농학과 등 가축영양학 요점 요약 정리 7. 비타민과 그 대사작용

제7장 비타민과 그 대사작용

1.비타민의 특징과 역사
(1)비타민의 정의
-Vital(생명의)+amine(질소화합물)의 합성어(Funk).
-생명체의 유지에 필수적으로 요구되는 유기화합물.
-동물체에서 생산되지 않는 물질(비타민 B, K 제외).

(2)비타민의 역사
-1630년 : 티아민 결핍에 의한 각기병 기록.
-1754년 : 비타민 C 부족에 의한 괴혈병 기록.
-1822년 : 비타민 B12 부족에 의한 빈혈 기록.
-1912년 : Funk에 의해 비타민이 명명됨.
-1912년 : 티아민이 밝혀짐.
-1914년 : 비타민 A가 밝혀짐.
-1928년 : 비타민 C가 분리됨.
-1930년 : 비타민 A, D, K의 화학구조가 밝혀짐.
-1932년 : 리보플라빈이 분리됨.
-1934년 : 티아민의 화학구조가 밝혀짐.


(3)비타민의 영양적 중요성
-시력, 골격 형성, 번식 등 생리현상을 좌우.
-탄수화물 및 에너지 발생 시 조효소의 역할 수행.
-영양소의 효율적인 이용 보조.
-피부병, 빈혈, 신경증세, 근육위축증 방지.
-항산화제12)의 기능.
-성장률, 사료효율, 번식활동 등 생산성 향상.


2.비타민의 분류
(1)지용성 비타민
①비타민 A
·역사
-고대 이집트(B.C. 1500) : 야맹증에 대한 기록.
-Hippocrates(B.C. 500) : 야맹증을 소의 간으로 치료.
-McCollum&Davis(1913) : Fat soluble A라고 명칭.
-von Euler 등(1928) : β-carotene이 비타민 A를 대치.
-Karrer 등(1930) : β-carotene의 화학구조를 밝힘.
-Wald(1934) : Retinaldehyde의 시각 관련 현상 밝힘.
·특징
-식물성 카로틴이 동물체에서 변화.
-레티놀, 레티날, 레티노산.

·지용성 비타민	·수용성 비타민
-탄소, 수소, 산소로 구성되며 지방에 녹음. -비타민 A, D, E, K. -수용성 비타민과 달리 전구물질13)이 존재. -간이나 근육에 축적(너무 많이 축적되면 비타민 과독증 을 일으키기도 함). -항산화제의 역할(활성산소와 결합→세포 노화 방지). -비타민의 배설은 담즙을 통하여 분으로 이루어짐.	-탄소, 수소, 산소, 질소, 황, 코발트 등으로 구성. -비타민 B군(티아민, 리보플라빈, 니아신, 판토텐산, 피리 독신, 비오틴, 엽산, 비타민 B12 )과 C. -비타민 B군은 자연에 풍부하게 존재. -탄수화물, 지방, 단백질의 대사작용에 조효소14)로 작용. -수용성 비타민 중 에너지 대사에 관여하는 비타민 : 티 아민, 니아신, 리보플라빈. -체내 축적이 되지 않음(뇨로 배설).

12) 항산화제 : 산소와의 결합능력이 높아 체내에서 산화가 쉽게 이루어지는 물질로, 자신이 산화됨으로써 세포의 산화를 방지하는 기능이 있음. 13) 전구물질 : 동물의 체내에서 비타민으로 전환되는 물질을 전구물질 혹은 프로비타민이라 하며, 주로 지용성 비타민으로 전환됨. 14) 조효소 : 생체 내에서 대사과정이 원활하게 진행되도록 효소의 활성을 도와주는 물질.

·비타민 A의 역가
-1IU(International Unit) : 0.3㎍ 레티놀.
-1RE(Retianol Equivalent, 레티놀 당량) : 1㎍ 레티놀.
·비타민 A의 공급원
-간, 난황, 우유, 어유.
·프로비타민 A
-비타민 A는 식물체에 carotenoid의 형태로 존재.
-동물은 난황, 유지방 및 체지방(소, 말)에 존재.
-돼지와 양은 체지방에 비타민 A가 존재하지 않음.
-β-carotene : 비타민 A로 전환되는 carotenoid.
-크산토필 : 비타민 A로 전환되지 않는 carotenoid, 루테인, 크립토잔틴, 지아잔틴.
-열, 빛, 수분, 중금속 등으로 인해 비타민 A 역가를 상실.
-β-carotene은 장점막과 간에서 비타민 A로 전환.
-전환되는 효율은 동물에 따라 다름.
·비타민 A의 기능
-동물의 시각작용에 중요한 역할.
-세포분화(상피조직 및 점막의 형성에 관여, 성장·번식·면역 체계에 영향을 미침).
·비타민 A의 결핍
-소 : 야맹증, 안구건조증, 면역력 저하 및 유방염 발생율 증가, 피부·피모가 거칠어짐, 수정율 감소, 유산 등.
-돼지 : 안구건조증 혹은 장님 돼지, 약체, 사산, 기형 출산, 주사(태아 사망률 감소 및 산자수 증가).
-가금 : 생존율 감소, 성장 지연, 약체, 보행 이상, 성축의 산란 및 부화율 감소.
·비타민 A의 중독증
-급성 : 두통, 구토, 메스꺼움, 시신경 이상, 피부 이상.
-만성 : 거식증, 건조하고 가려운 피부, 탈모, 간 비대, 혈중 지방 함량 증가.
②비타민 D
·화학구조
-식물 유래 : 에르고칼시페롤.
-동물 유래 : 콜레칼시페롤.
·비타민 D의 공급원
-태양에 건조시킨 건초, 생선의 간유, 난황, 수용성 비타민 D(우유에 존재하는 sulfate 유도체).
·프로비타민 D
-전구체 : ergosterol, 7-dehydrocholesterol.
-전구체가 비타민 D가 되기 위해서는 파장 290~315nm의 자외선이 필요.
-1IU=0.025㎍ vitD₃.
·비타민 D의 기능
-소장에서 칼슘의 흡수를 도움.
-골 조직에 칼슘의 축적을 도움.
-오줌으로 칼슘이 배설되는 것을 억제하여 혈중 칼슘 농도 유지에 도움.
-칼슘이온과 균형을 이루는 인산이온에 중요.
-스테로이드 호르몬과 유사한 기능을 수행.
-고양이는 비타민 D의 합성능력이 없음.
·비타민 D의 결핍증
-구루병 : 무릎, 비절이 부풀어 오름, 등이 굽음.
-돼지 : 관절 확대, 골절, 골연화증.
-가금 : 볏, 부리의 연화, 성장 지연, 산란 및 난각질의 저하.

③비타민 E
·비타민 E의 화학구조 및 공급원
-토코페롤 : α(알파), β(베타), γ(감마), δ(델타)의 form이 존재.
-공급원 : 청초, 곡류.
·비타민 E의 기능
-동물의 정상적인 번식활동을 위한 필수영양소.
-생리적인 항산화제(비타민E 자신이 산화되어 주변 다른 물질의 산화를 막음→비타민E는 산화되기 쉽다는 의미도 됨).
-면역체계의 발달 및 기능에 중요.
-세포 내 신호전달과 유전자 발현 조절에 관여.
-비육 말기 급여 시 육질 및 육색 개선(고기의 산화 방지, 유통기간 증진).
·비타민 E의 결핍증
-축우 : 근육백화증 및 근육위축증.
-돼지 : 근육위축증, 멀베리 심병, 간 팽창.
-닭 : 근육위축증, 뇌연화증, 삼출성 소실.


④비타민 K
·비타민 K의 화학구조 및 공급원
-식물 유래 : 파이로퀘논(K1)→청초, 난황, 간, 어분.
-미생물 유래 : 메나퀴논(K2)→장내미생물.
-합성 : 메나디온(K3).
·비타민 K의 기능
-혈액의 응고와 간에서의 프로트롬빈 합성을 조절함으로써 혈액 내 일정 수준을 유지하게 하는 데 관여.
·비타민 K 결핍증
-정상적인 사양조건에서 발생하지 않음(장내 미생물에 의해 합성되기 때문).
-스위트 클로버병.
-닭의 빈혈, 혈액 응고 지연으로 인한 사망.


(2)수용성 비타민
①티아민
·역사
-Takaki(1882) : 백미 위주의 식습관이 영양소 부족을 초래하여 각기병 유발.
-Eijikman(1900) : 쌀겨에 의한 다발성 신경염 예방 효과 보고.
-Funk(1911) : 티아민 분리 및 합성.
-Lohman과 Schuster(1937) : Pyruvate dehydrogenase의 조효소의 기능 제시.
·티아민의 화학적 구조

·티아민의 특징
-용해도 : 물, 알코올에 용해
-안정성 : 산도가 낮으면 안정적(중성, 염기성 상태에서는 불안정), 단백질과 결합하면 안정적, 동결할 경우 안정적.
-활성흡수 : 2㎛ 이하에서 이루어짐, 수송체가 관여, 소장의 중심부에서 이루어짐, 알코올 섭취 시 흡수 억제.
-단순확산 : 2㎛ 이상에서 이루어짐(농도가 높을 때).
-수송 : Thiamin-binding protein과 결합하여 혈액에서 이동.
·티아민의 공급원
-박테리아, 곰팡이, 식물체에서 합성됨.
-효모, 돼지고기에 고농도로 존재.
-곡류의 외부층과 배아에 존재.
-식물성 티아민 : 유리 형태(free form).
-동물성 티아민 : 결합 형태.
·티아민의 생리적 기능
-산화작용에 관여하는 조효소의 구성성분, 티아민 피로인산염(TPP)의 구성성분.
-알파-케토산의 산화적 탈탄산작용에 관여.
-피루브산이 아세틸-CoA로 전환되는 반응에 관여.
-케토글루탐산이 숙신산 CoA로 전환되는 반응에 관여.
·티아민의 결핍증
-사람의 각기병(무릎반사 검사) 및 조류의 다발성 신경염(식욕 부진, 사료섭취량 및 체중 감소, 저체온증, 후궁반장).
-맥박 수의 감소, 심장 확대, 수종.
-대사물질의 증가.
-위장 장애 및 식욕 감퇴, 식욕 감퇴로 인한 성장 부진.
-심장 비대(개, 돼지에서 발생).
-돼지의 소화기관 출혈 및 사산.
-조류의 불임.
②리보플라빈
·리보플라빈의 특징
-비타민 B2 : 열에 안정한 비타민, 광에는 약함.
-Warburg와 Christian(1932)가 발견.
-황색의 수용성 비타민.
-Flavin mononucleotide(FMN)과 Flavin adenine dinucleotide(FAD) 형성…에너지 전달에 관여하는 물질.
-흡수 : 소장에서 활성흡수.
-수송 : 알부민, 글로블린, 피브리노겐과 결합.
-대사 : 세포에서 coenzyme의 형태로 전환되며 이 과정은 갑상선호르몬에 의해 조절됨.
·리보플라빈의 기능
-조효소의 기능.
-산화환원작용에 없어서는 안될 중요한 물질.
·리보플라빈의 결핍증
-병아리의 다리 마비 증세.
-닭 : 산란율·부화율 감소.
-돼지 : 다리 뒤틀림, 피부 각질화, 백내장, 번식 및 비유 장애.
-사람 : 눈의 충혈.
-성장률 및 사료 이용효율 저하.
·리보플라빈의 공급원
-효모(가장 풍부한 공급원), 우유, 탈지분유, 유장, 달걀, 간, 심장, 신장, 밀, 옥수수, 감자 등.
③니아신…전자전달계의 NAD, NADP의 구성성분.
·역사
-Huber(1867) : Nicotine의 산화물 형태로 발견.
-Warburg와 Christian(1935) : NADP에서 nicotinic acid를 분리.
-Kuhn와 Vetter(1935) : 심장에서 nicotine amide 분리 및 기능 확인.
-Elvehjem 등(1937) : 사람의 홍반병 및 개의 흑설병 치료 효과.
·니아신의 화학구조
-Nicotinic acid의 amide 유도체.
-열, 산, 알칼리, 산화에 안정적.
·니아신의 공급원
-동물 및 어류 부산물, 주정박, 효모 및 낙화생박, 녹색 잎이 많은 식물류.
·니아신의 특징
-소화 : NAD(P) glycohydrolase, Phosphodiesterase.
-흡수 : 저농도-Na⁺ 의존적 촉진확산, 고농도-단순확산.
·니아신의 기능
-혐기성 당 분해(해당과정), TCA 회로 및 지방산의 합성과 산화과정에서 수소의 전달자 역할을 수행.
·니아신 결핍증
-사람 : 홍반병, 피부병, 식욕 감퇴.
-돼지, 닭, 개 : 흑설병(혀가 검게 되는 병).


④비타민 B6
·비타민 B6의 특징
-Gyorgy(1934) : 피부병 치료의 필수인자 분리.
-Pyridoxine, pyridoxal, pyridoxamine의 형태로 존재.
·비타민 B6의 기능
-아미노기 전이, 탈탄산작용, Tryptophan을 niacin으로 분해, serine을 pyruvate로 분해.
·비타민 B6의 결핍증
-쥐 : 피부병, 경련.
-돼지 : 빈혈, 경련, 성장 부진, 발작.
-병아리 : 비정상적인 흥분, 경련, 식욕 감퇴.


⑤판토텐산…아세틸 CoA의 구성성분.
·판토텐산의 특징
-Williams(1933) : 동식물의 성장촉진 인자 분리.
-Jukes(1939), Wooley(1939) : 항피부병인자로 밝혀냄.
·판토텐산의 결핍
-성장 및 번식 장애, 피모, 소화기, 뇌신경 장애.
-돼지 : 비듬, 모피 착색 불량, 눈에 갈색 분비물, 소화기 장애, 성장부진, 거위 걸음.
-닭 : 성장 부진, 깃털 착색 불량, 피부병, 산란율 및 부화율 감소.
-쥐, 여우 : 털색의 노화.


⑥비오틴
·비오틴의 특징
-Wildiers : 효모의 성장에 특정 성장촉진 인자의 필요성 제시.
-Kogl과 Tonnis(1936) : 난황에서 비오틴 분리.
-Gyorgy와 Vigneaud(1940) : 피부병 방어 보조인자 H가 비오틴임을 밝힘.
·비오틴의 기능
-여러 가지 효소의 구성성분, 탄소화작용에 관여.
·비오틴의 결핍증
-피부병, 탈모, 성장 부진.
-산란계 : 산란율 감소.
-닭, 돼지 : 경련, 피부병, 원기 부족.
·비오틴의 공급원
-간, 신장, 효모, 로얄젤리에 풍부하게 존재.

⑦콜린
·콜린의 특징
-Gobley(1846) : 난황에서 lecithin 분리.
-Strecker(1949) : 담즙추출물을 콜린이라 함.
·콜린의 기능
-Lecithin, plasmalogen과 같은 복합지질의 구성분.
-레시틴으로 지방 수송 촉진.
-지방간 예방(항지방간 인자).
-아세틸콜린의 합성원료.
·콜린의 결핍증
-성장 부진, 지방간 발생, 사료효율의 저하, 병아리의 각약증.


⑧폴라신
·폴라신의 특징
-Wills(1931) : 효모추출물이 대적혈구성 빈혈에 효과가 있음을 밝힘.
·폴라신의 기능
-Serine과 glycine의 상호작용.
-Histidine의 분해, Purine의 합성, Methyl group의 합성.
·폴라신의 결핍증
-퓨린 합성이 부진하여 핵단백질 합성이 결핍되어 빈혈 발생, 깃털 착생 불량.
-원숭이, 병아리, 칠면조, 밍크, 생쥐는 필수.
-닭의 경우에만 추가 공급이 요구됨.


⑨비타민 B12
·비타민 B12의 특징
-Shop(1947) : 간장 추출물에서 락토바실러스의 성장촉진 효과가 있는 붉은 결정체를 추출하여 코발라민 또는 시아노
코발라민 또는 비타민 B12라 부를 것을 제의.
·비타민 B12의 기능
-Purine의 합성에 관여.
-단백질 합성과 탄수화물 및 지방대사에 관여.
·비타민 B12의 결핍증
-반추동물 : 프로피온산 대사 불가능.
-사람 : 악성빈혈.
-돼지 : 성장 부진, 거친 피모, 피부병.
-닭 : 각약증, 뼈의 이상, 부화율 저하.
-송아지 : 발육 중지, 식욕 감퇴.


⑩비타민 C
·비타민 C의 특징
-아스코르브산(L-Ascorbia acid).
-무색의 결정, 수용성, 강한 환원력.
-산성용액에서는 열에 안정적이나 알칼리에서는 쉽게 파괴.
·비타민 C의 기능
-뼈나 연조직의 세포 사이의 물질 합성 또는 유지.
-콜라겐의 성분이 되는 히드록시프롤린의 합성에 관여.
-방향성 아미노산의 대사작용에 관여.
·비타민 C의 결핍증
-괴혈병 : 출혈괴양성 잇몸, 탈치, 약골, 체내 출혈.

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