[세포생물학] 세포 호흡 : 피루브산 탈탄산 과정과 TCA 회로 특징, 연계 반응 경로(당신생)

이 글에서는 해당 과정의 2, 3번째 과정에 해당하는 피루브산 탈탄산 과정과 TCA 회로에 대해서 다루도록 하겠습니다.

 

피루브산 탈탄산 과정

피루브산이 단백질을 통해 H+와 함께 미토콘드리아 기질로 유입됩니다. (symport)

PDH(피루브산 탈수소효소 복합체)에 의해 CO2가 빠져나가고 아세트알데히드가 형성됩니다.

NAD+가 전자를 가져가서 NADH가 됩니다.

조효소 CoA가 결합하여 아세틸CoA가 합성됩니다.

 

 

TCA 회로

 

미토콘드리아 내막의 복합체 II는 숙신산 탈수소효소복합체인데, 여기에서 숙신산이 푸마르산으로 바뀌면서 FAD가 FADH2로 바뀌는 반응이 일어납니다.

 

** 말산의 NADH는 복합체 I에 전자를 전달하기 떄문에 숙신산(FADH2)보다 말산(NADH)의 에너지가 더 높습니다.

** 시트르산 회로가 한 번 돌때 3NADH + 1FADH2 + 1ATP가 발생합니다.

** TCA 회로가 돌아가는 동안 OAA는 재생되지만 구성하는 탄소는 계속해서 바뀝니다.

 

TCA 회로는 시트르산 synthase에 의해 조절되는데,

시트르산 synthase에 영향을 주는 요소는 (1) AMP/ADP와 NAD+(촉진), (2) Ca2+(촉진), (3) 숙시닐 CoA(억제)입니다.

 

 

TCA 회로에서 연계되는 반응

시트르산이 포화상태가 되면 미트콘드리아 내막에서 세포질로 나오게 됩니다.

그러면 세포질에서 CoA가 와서 반응해서 아세틸CoA가 되어 지방산 합성에 관여합니다.

  그러면 시트르산은 OAA가 되고 말산, 피루브산을 거치고 이 과정에서 NADPH가 만들어집니다.

  피루브산은 다시 미토콘드리아 내막으로 들어와서 OAA 합성이 됩니다.

또 세포질로 나온 시트르산은 PFK-1을 억제하는 역할도 합니다.

 

alpha-케토글루탐산이 회로에서 빠져나오면 아미노기(-NH2)를 전달받아 글루탐산이 되기도 합니다.

그러면 글루탐산은 요소 회로에 들어가서 반응을 일으킵니다.

위에서 아미노기를 전달한 아미노산은 비아미노산이 되어 TCA 회로에 들어가기도 합니다.

 

숙시닐CoA는 헴을 만드는 경로로 유입되기도 합니다.

 

위의 과정은 간에서 일어나는 당신생 과정입니다. (피루브산 -> PEP -> glucose를 만들기 위해 우회하는 경로)

아세틸CoA가 활성 또는 저해에 관여하고 있다는 것도 중요합니다.

 

** 아미노산(리신, 류신 제외)은 TCA 회로로 유입되어 OAA를 만들어 당신생에 사용됩니다.

TCA 회로를 돌리면 당신생을 할 수 있는데 간에서는 지방산에서 beta 산화를 통해 아세틸CoA를 만들면 TCA회로에 유입될 수 없습니다. 그래서 대신 케톤으로 변환됩니다. (리신과 류신은 아세틸CoA를 만들기 떄문에 위의 반응을 일으킬 수 없습니다.) (간에서만 OAA가 부족하기 때문에 아세틸CoA를 주면 회로를 돌릴 수 없음)