1강. 세포 호흡
포도당의 이용
해당 과정
해당 과정은 촉진 확산을 통해 세포 안으로 들어온 포도당을 미토콘드리아에 바로 넣을 수 있는 통로가 없어 해당 과정을 거쳐 분해한 뒤, 그 산물을 미토콘드리아 안으로 넣는다.
해당 과정은 포도당에 2개의 ATP를 공급하여 4개의 ATP와 2개의 NADH, 그리고 포도당의 분해 산물로 두 개의 피루브산을 얻는 반응이다.
해당 과정의 전체 반응은 다음과 같다.
- 먼저, 해당 과정은 크게 에너지 투자기와 에너지 회수기로 나눌 수 있다.
- 에너지 투자기에서는 2개의 ATP를 사용하여 포도당의 양끝에 인산기를 붙이는데, 중간에 포도당이 과당으로 바뀌어 1,6-양인산 과당이 만들어 진다. (1, 2, 3 과정)
- 이 양인산 과당을 정확히 절반으로 잘라 이성질체 관계인 인산 다이하이드록시아세톤(DHAP)와 3-인산 글리세르 알데하이드(PGAL)이 만들어지는데, 3-인산 글리세르 알데하이드 형태로 진행한다. (4 과정)
- 알데하이드기를 가진 위 분자는 NAD
+ 를 환원시켜 NADH를 만들며 산화되면서, 무기인산이 결합해 1,3-양인산 글리세르산이 된다. (6 과정) - 여기에서 1번 탄소에 결합한 인산은 쉽게 떨어져 ATP 분자를 만들지만, 3번 탄소의 인산기는 잘 떨어지지 않아 2번 탄소로 옮긴 뒤, 떨어져 피루브산이 된다. (7, 8, 9, 10 과정)
정리하면, 해당 과정을 통해 하나의 포도당 분자에 2개의 ATP를 사용하여 인산화시킨 뒤, 두 피루브산이 생성되며 4개의 ATP가 함께 만들어 진다. 또, 피루브산 하나 당 한 개씩 총 2개의 NAD
이 반응의 각 단계에서 다양한 효소가 사용되지만, 그중에서도 우리는 3번 반응에 사용되는 포스포프럭토카이네이스(PFK-1) 효소에 집중할 필요가 있다. 3번 반응, 즉 6-인산 과당을 한 번 더 인산화 시키는 반응은 비가역 반응으로 알로스테릭 조절에 의해 효소 활성이 조절된다.
이때, 알로스테릭 조절자로 ATP, 시트르산, AMP, ADP 등이 작용한다. 이중 ATP와 시트르산은 세포 호흡의 최종, 혹은 중간 산물로 FK-1의 활성을 억제하는 음성 조절자로 작용하며, AMP나 ADP는 세포 호흡의 최종 산물의 재료가 되는 물질로 PFK-1의 활성을 촉진하는 양성 조절자로 작용한다.
