[세포생물학] 세포 호흡 : 근육의 단기간 E소모 경로, 지방산 합성과 beta 산화, 젖산 발효

셔틀 (NADH, FADH2)

전자전달계 초기 과정은 세포질에서 형성된 NADH의 에너지를 미토콘드리아 내막의 전자전달계 복합체 I에 전달하는 것입니다. 그러면 NADH는 NAD+가 되고 이 NAD+는 해당과정 초기에서 소모되는 NAD+가 재생된 것입니다.

 

근육, 뇌에서 단기간에 에너지를 소모하려고 할 때 위와 같은 경로로 에너지를 생산합니다. (ATP 손실이 일어나는 비효율적인 경로임을 알 수 있습니다.)

 

 

지방산 합성과 beta 산화

체내 지방산 합성은 위의 경로로 일어납니다.

알부민을 통해 지방산이 체내 다른 세포에 들어가면 아실화를 거쳐 아실CoA가 되고 잠시 아실카르니틴이 되어 미토콘드리아 내막으로 들어가 다시 아실CoA가 된 뒤 beta 산화를 거쳐 TCA 회로를 돌게 됩니다.

 

이 때 beta 산화의 1차 산화에서는 FADH2, 2차 산화에서는 NADH가 얻어지며 최종 생성물로 아세틸CoA가 얻어집니다.

이 때 탄소 16개의 팔미트산을 탄소 2개씩 분해한 것이므로 FADH2와 NADH는 7개씩, 아세틸CoA는 8개가 얻어집니다.

아세틸CoA는 TCA회로를 돌기 때문에 3NADH, 1FADH2, 1ATP -> 총 24NADH, 8FADH2, 8ATP가 발생합니다.

계산하면 총 107개의 ATP가 발생합니다. (108 ATP인데 지방산이 미토콘드리아 내부로 가는 과정에서 1ATP 씀)

 

젖산 발효

과량의 근육 활동을 하면 O2가 부족한 상태가 되고, 회복되면서 젖산이 과량의 이온으로 있으면서 pH가 낮아집니다. (케톤과 젖산은 산성물질 : 부족한 HCO3- = 과량의 H+이므로)

 

젖산 발효는 O2 요구량이 O2 공급량보다 높을 때 발생합니다.

피루브산에서 젖산이 만들어지기 위해서는 NADH가 필요하므로 NAD+/NADH가 낮아야 젖산발효가 잘 됩니다.

 

그 다음 젖산은 간 또는 근육(심장 포함)으로 갑니다.

간에서는 당신생이 주로 발생하므로 NAD+가 많아야 피루브산으로의 변형 및 TCA 회로가 잘 일어납니다. 이 때 당으로 가는 경로는 우회경로이므로 추가적인 GTP가 필요합니다. (NADH가 늘어나는 쪽이므로 340nm 흡광 증가)

근육에서는 반대로 젖산 발효가 많이 발생하므로 NAD+가 적어야(= NADH가 많아야) 반응이 잘 일어납니다. (NADH가 줄어드는 쪽이므로 340nm 흡광 감소)

 

위와 같이 근육과 간, 심장에서 당이 분해 및 합성되는 과정과 그 과정에서의 LDH의 작용을 이해해두면 좋을 것 같습니다.

 

 

알코올 섭취 시에는 알코올이 아세트알데히드와 아세트산으로 변형되는 과정에서 NADH가 만들어집니다.

그런데 간에서는 이미 NADH가 많은 상황이라 TCA 회로가 더 이상 돌지않게되는 문제가 발생합니다.

 

+ 혐기성 환경에서 에너지를 뽑아내는 방법은 젖산 발효 외에 알코올 발효 경로도 있습니다.

 

 

체내 에너지원의 사용 순위

1. 기존에 근육에 있었던 ATP

2. P-크레아틴을 이용해 ADP를 ATP로 변형 (즉, 인산크레아틴 반응의 에너지가 더 커야 ATP 생산 가능)

3. 무산소호흡 (젖산 발효)

4. 유산소호흡 (당 분해)

 

 

활성 산소 경로

호기성 미생물이나 세포에 의해 발생하는 활성산소의 경로는 위와 같이 크게 두 가지로 나눌 수 있습니다.

 

 

glucose가 g3p로 분해되는 과정에서 중간에 NADP+가 관여하여 활성산소를 제거하는 GSH를 재생시키는데에 관여하기도 합니다.

그리고 중간에 5탄당을 거칠 때 세포분열에 필요한 뉴클레오티드를 보충하는 역할을 하기도 합니다.