오늘은 TCA회로와 전자전달계다.
아 넘모싫음
그래도 당뇨병 얘기하면서
왜 포도당이 중요한지를
얘기하지 않고 넘어가는건 안될일이지.
음, 그렇고 말고.
지방 합성 얘기 하려다가 당대사까지 빠지게 된 이유가 바로 이거다.
이 citrate, citric acid, 시트르산이
TCA 중간 산물이라 그렇다.
체내의 많은 업무들이
미친 천재 하나가 혼자 강약중간약 하는게 아니고,
다 연결이 되어 있다.
해서, 이전 포스트에서
세포질에서 일어나는 해당과정을 가볍게 훑었으니,
오늘은 미토콘드리아 내부에서 일어나는
TCA와 전자전달계 차례다.
해당과정으로 Pyruvate를 만든 이후의 과정은
미토콘드리아에서 일어난다.
산소가 중요하걸랑.
먼저 피루브산이 미토콘으로 들어가는 방법은 정리하자면 다음과 같다.
이렇게 들어온 피부브산을
씹고 뜯고 맛보고,
이거저거 붙였다 떼었다 하는 과정이 바로 TCA 회로다.
이과정에서 에너지가 뿜뿜 생성된다.
뭔가 묘하게 그림 품질이 좀 거시기 한데,
여튼 이놈을 또 단계별로 나눠서 살펴보자.
1. 먼저 미토콘드리아 기질로 들어간 피루브산은
피루브산 탈수소효소(Pyruvate Dehydrogenase Complex, PDC)에 의해
아세틸-CoA(Acetyl-CoA)로 전환된다.
Pyruvate+CoA+NAD+ →Acetyl−CoA+NADH+CO2
이 과정에서 NADH가 하나 생성되고,
피루브산의 카복실기(-COOH)가 탈탄산화되어 CO₂로 방출된다.
TMI로, CoA라는건 Coenzyme A, 코엔자임 A를 말한다.
생화학의 여러 분야에서 중요한 보조-인자, Co-enzyme 이다.
주로 아세틸기 (CH3CO-) 또는 다른 아실기 (-CO)를 옮게는 역할.
탄소 개수에 따라 이름이 다르다.
기본적으로 CoA의 구조는 다음과 같이
판토텐산(Pantothenic Acid),
ADP,
그리고 sulfhydryl group (-SH)으로 구성된다.
저 끝의 SH기에
아세틸기나 아실기를 붙여
고 에너지 화합물을 만드는 방법으로 작동한다.
다시 돌아와서,
2. 두번째는 시트르산 합성 (Citrate Synthase)이다.
아세틸-CoA(2탄소)와 옥살로아세트산(4탄소)이 결합하여
시트르산(6탄소)을 생성한다.
Acetyl−CoA+Oxaloacetate+H2O→Citrate+CoA−SH
3. 시트르산이 아코니트산(Aconitate) 중간체를 거쳐
아이소시트르산(Isocitrate)으로 이성질화된다.
Citrate→Aconitate→Isocitrate
4. 아이소시트르산이 산화되어
알파-케토글루타르산(α-Ketoglutarate, 5탄소)과 CO₂를 방출하며,
NAD⁺가 NADH로 환원된다.
Isocitrate+NAD+ →α−Ketoglutarate+NADH+CO2
5. 이후 알파-케토글루타르산이 산화되어
석시닐-CoA(Succinyl-CoA, 4탄소)와 CO₂를 방출하며,
NAD⁺가 NADH로 환원된다.
α−Ketoglutarate+CoA−SH+NAD+ →Succinyl−CoA+NADH+CO2
6. 석시닐-CoA가 분해되어
석신산(Succinate)이 되고,
GTP 또는 ATP가 생성된다.
Succinyl−CoA+GDP+Pi→Succinate+GTP+CoA−SH
7. 석신산이 산화되어
푸마르산(Fumarate)으로 변환되고,
FAD가 FADH₂로 환원된다.
Succinate+FAD→Fumarate+FADH2
8. 푸마르산이
물 분자와 반응하여
말산(Malate)으로 전환된다.
Fumarate+H2O→Malate
9. 말산이 산화되어
옥살로아세트산(Oxaloacetate)으로 돌아가며,
NAD⁺가 NADH로 환원된다.
Malate+NAD+ →Oxaloacetate+NADH+H+
이상의 과정을 외우는 팁은
'슬퍼마오'
아재 같은거 안다.
교수님이 알려주셨다.
정리하자면 이정도.
최종적으로 NADH: 3분자,
FADH₂: 1분자,
그리고 GTP: 1분자가
생성된다.
이렇게 생성된 NADH와 FADF가
진짜 에너지원이 되려면 ATP 생성을 해야하는데,
이걸 하는게 바로 전자전달계다.
이건 미토콘의 내막에 존재하는
단백질과 보조 인자들의 징검다리 같은 것으로,
전자를 이동시켜 최종적으로 ATP를 만든다.
NADH/FADH₂로 부터의 전자가
에너지를 공급하는 시작점,
수소 이온(H⁺)이
에너지를 저장하고 전달하는 매개체,
그리고 ATP가
이 과정을 통해 만들어지는 최종 에너지 형태가 된다.
어이구 머리야. 일단 그림으로 봅시다.
전자 전달계는 복합체 (Complex) 1,2, 3, 4,
그리고 Q로 구성된다.
복합체 I은 NADH 탈수소효소 (NADH Dehydrogenase)로,
NADH로부터 전자를 하나 뺏어서 NAD⁺로 산화시킨다.
그럼 얘는 다시 TCA 회로로 가서 전자를 받아오겠지요.
복합체 I은 뺏어온 전자를 유비퀴논(CoQ)으로 전달한다.
이 과정에서 4개의 H⁺가
미토콘드리아 기질에서 막간 공간으로 뻠삥 된다.
복합체 II는 숙신산 탈수소효소 (Succinate Dehydrogenase)로,
FADH₂에게서 전자를 뺏어 FAD로 산화시킨다.
복합체 II는 TCA 회로의
석신산 → 푸마르산 반응과 연결되어 있다.
복합체 II도 뺏은 전자를 유비퀴논(CoQ)으로 전달하는데,
복합체 1과는 달리 H⁺ 펌핑이 이루어지지 않으므로,
ATP 생성량이 NADH보다 낮다.
복합체 III은 시토크롬 c 환원효소 (Cytochrome c Reductase)로,
CoQH₂로부터 전자를 받아 시토크롬 c (Cytochrome c)로 전달한다.
이 과정에서 4개의 H⁺가
미토콘드리아 기질에서 막간 공간으로 펌핑된다.
마지막으로 복합체 IV는 시토크롬 c 산화효소 (Cytochrome c Oxidase)로,
시토크롬 c의 전자를 산소(O₂)로 전달한다.
산소는 최종 전자수용체로,
전자를 받아 물(H₂O)로 전환된다.
이 과정에서 2개의 H⁺가 막간 공간으로 펌핑된다.
아까부터 수소를 자꾸 펌핑하는데,
그 이유는 자꾸 집어넣어진 수소에 의해
막간 공간의 수소농도가 기질보다 높아지고,
농도구배 (고에서 저로 흐르지요)에 의해
수소가 기질로 되돌아오려 하는데,
이놈이 그냥은 못 돌아오고, 통로를 통해야 한다.
이 통로의 이름이 바로 ATP 합성효소 (ATP Synthase).
좀 양아치임을 알지만
대충 설명하자면,
수소가 넘어오며 이놈을 빙글빙글 돌리는데,
이 회전 운동이 ADP에 무기인산 (pi)를 붙여
ATP를 만드는 것.
ADP+Pi+H+ →ATP+H2O
이상을 거치면 최종적으로
NADH: 3분자 × 2.5 ATP = 7.5 ATP
FADH₂: 1분자 × 1.5 ATP = 1.5 ATP
GTP: 1분자 = 1 ATP 총합: 10 ATP (1분자의 아세틸-CoA)
그리고 포도당 하나가 피루브산 2개 만들었으니
최종적으로 다 돌고나면 포도당 하나가 20 ATP를 생성한다.
대사증후군의 개노답 삼형제-첫째, 당뇨병 (5-2)
다음으로는 지방세포, 그리고 간에서 일부 일어나는 지방산 합성 경로를 살펴보려 했으나, 여기서 내가 큰 실수를 했다.해당과정을 건들이고 싶지 않아 회피를 해왔는데, 이 지방산 합성 경로의
yoonaj0915.tistory.com
드디어...
드디어 고통의 당 대사가 끝났다.
이 긴 여정의 시작이었더 대사증후군의 '대사'
중 하나가 이 포도당 대사다.
1형이든 2형이든 당뇨병 상태에선
인슐린이 안나오든 나와도 일을 못하기 때문에
혈관을 타고 니나노 뱃놀이 중인 포도당을
세포 내로 납치해 잡아가지 못한다.
즉, 에너지 20개나 만들 수 있는 재료가 없으니
다른 대사과정의 균형이 와르르 무너지는 것.
다음....다음 포스팅에선 드디어.....
포도당을 지방으로 저장해봅시다.
'바이오' 카테고리의 다른 글
| 대사증후군의 개노답 삼형제-첫째, 당뇨병 (6) (1) | 2025.01.15 |
|---|---|
| 대사증후군의 개노답 삼형제-첫째, 당뇨병 (5-4) (1) | 2025.01.06 |
| 대사증후군의 개노답 삼형제-첫째, 당뇨병 (5-2) (0) | 2025.01.03 |
| 대사증후군의 개노답 삼형제-첫째, 당뇨병 (5-1) (0) | 2024.12.23 |
| 대사증후군의 개노답 삼형제-첫째, 당뇨병 (4) (0) | 2024.12.21 |
