나의 세상

지질은 물에 녹지 않는 불용성 생체 분자를 통칭한다. 지질은 매우 다양한 기능을 갖고 있기 때문에 지질 합성 경로는 모든 생물에게 있어 매우 중요하다. 지질 합성은 ATP를 소모하며, 환원형 전자 운반체로 NADPH를 필요로 한다. 우선 지방산의 생합성에 대해 논의한 후, 지방산으로 구성되는 트라이아실글리세롤, 인지질 합성 과정에 대해 알아볼 것이다. 이후 다른 지질인 콜레스테롤의 생합성에 대해 알아보도록 하자. 1. 개요 지방산은 에너지를 저장하기 때문에, 세포의 에너지 필요에 따라 지방산의 분해, 합성 경로는 반드시 구분되어야 한다. 지방산의 분해는 미토콘드리아 기질에서 일어나는 반면, 지방산의 합성은 동물 세포에서는 세포질, 식물세포에서는 엽록체에서 일어난다. 또한, 지방산 분해의 최종 산물은 아세..

지금까지 두 가지의 인산화를 배웠다. ① 기질수준 인산화(Substrate-level phosphorylation) : 당분해, 시트르산 회로 ② 산화인산화(Oxidative phosphorylation) : 호흡 사슬 세 번째 인산화 방식인 광인산화(Photophosphorylation)는 광합성 생물에서 수행되며, 이화 반응의 결과였던 두 가지 인산화와는 다르게 생합성 반응의 연료로써 ATP를 합성한다. 합성된 ATP는 광합성 생물에서 탄소-동화 반응을 수행하는 데 이용된다. 앞으로 매우 다양한 동화 반응을 배울 것이다. 그에 앞서 인산화와 생합성이 함께 일어나는 복잡한 반응, 광합성(Photosynthesis)에 대해 먼저 다루고 넘어가도록 하자. 1. 광합성 개요 기본적인 내용에서부터 시작해보자...

이번 글에서는 산화인산화의 조절과 산화인산화와 관련된 기타 세부사항들에 대해 알아보도록 하자. 1. 산화인산화의 조절 다른 모든 에너지 대사처럼, 산화인산화 또한 세포의 에너지 필요에 따라 조절될 필요가 있다. 특히, 산화인산화는 호기성 생물에서 ATP의 대부분을 생성하는 반응이므로 그 조절의 중요성은 더욱 높다. 미토콘드리아의 ATP 생성 속도(호흡 속도)는 인산화의 기질인 ADP 농도에 보다 의존적이다. ADP는 Pi의 받개이므로 이러한 조절을 받개 제어(Acceptor control)라 부른다. 또한, 호흡 속도는 ATP-ADP 계의 질량작용비(Mass-action ratio)에 의해서도 조절받는다. 세포는 ATP의 농도를 ADP보다 훨씬 높게 유지하는데, 생합성 등의 대사 활동으로 ATP가 소모되..

양성자-구동력이 어떻게 ATP를 합성할 수 있는가? 화학삼투 모형(Chemiosmotic model)에 따르면 양성자-구동력에 의한 양성자의 흐름이 ATP 생성효소(ATP synthase)의 양성자 구멍을 통해 이동할 때 ATP 합성을 유도한다. 이 과정은 미토콘드리아 바탕질과 막사이공간의 pH를 다르게 했을 때 ATP 합성 또는 가수분해가 일어남을 관찰함으로써 밝혀졌다. 양성자-구동력을 위해 ATP 합성과 호흡 사슬은 꼭 연결되어야 한다. 이번 글에서는 ATP 생성효소가 어떻게 기능하는지에 대해 알아보도록 하자. 1. ATP 생성효소 미토콘드리아의 ATP 합성효소는 F1과 Fo[올리고마이신(Oligomysin)에서 유래한 o다.] 두 개의 기능 영역을 갖는다. Fo 영역은 미토콘드리아 내막에 고정되어 ..

호기성 생물에서 에너지 대사의 궁극적 목표는 산화인산화(Oxidative Phosphorylation)다. 탄수화물, 지질, 아미노산의 분해 산물은 모두 시트르산 회로로 수렴되고, 시트르산 회로의 산물인 NADH와 FADH2는 다시 산화인산화를 거쳐 ATP를 생성한다. 비광합성 생명체에서 ATP는 대부분 산화인산화에 의해 공급된다. 진핵생물에서 산화인산화는 미토콘드리아 내막에 포함된 거대한 단백질 복합체에 의해 일어난다. 산화인산화의 기전은 세 가지 구성 요소를 필요로 한다. 이러한 기전은 화학삼투 이론(Chemiosmotic theory)에 기초한다. ① 일련의 막 결합 단백질 운반체를 통해 최종 전자 수용체(산소)로 전자를 전달한다. ② 전자의 흐름으로 방출된 자유 에너지는 양성자를 막사이공간으로 수..

지금까지 아미노산의 공통 아미노기 제거와 배설에 대한 논의를 했다면, 이번 글에서는 각각의 아미노산이 정확히 어떤 경로를 거쳐 이화되는지에 대해 알아보도록 하자. 아미노산의 이화는 체내 에너지 생산의 10~15% 정도만을 담당한다. 20가지 아미노산의 이화 경로는 6개의 주요 산물로 수렴하고, 산물들은 모두 시트르산 회로로 유입된다. 이번 글에서는 아미노산의 이화 경로 중 특히 중요한 몇 가지 경로와 아미노산 이화와 관련된 질병에 대해 중점적으로 다뤄보도록 하자. 다양한 아미노산에 대한 이야기를 하고 있으므로 20종 아미노산의 구조를 알아두는 것이 좋다. 1. 아미노산 분해 개요 거의 대부분의 아미노산 분해 경로는 6개의 주요 산물(아세틸-CoA, 피루브산, α-케토글루타르산, 석시닐-CoA, 퓨마르산,..

아미노산으로부터 분리된 아미노기는 다른 질소 화합물 합성에 이용되지 않으면 모두 배설되어야 한다. 대부분의 육상 동물은 아미노기를 요소(Urea)의 형태로 배설하는 요소 배출(Ureotelic) 생물이다. 대부분의 수생 동물은 암모니아를 그대로 배설하고, 조류와 파충류는 요산(Uric acid)의 형태로 배설한다. 이번 글에서는 요소 배설을 위한 요소 회로(Urea cycle)에 대해 다뤄보도록 하자. 1. 요소 회로 간외 조직과 근육에서 아미노산의 분해로 생성된 아미노기는 알라닌, 글루타민의 형태로 간으로 유입된다. 간에서 아미노기는 α-케토글루타르산에 전달되어 글루탐산의 형태로 운반된다. 글루탐산은 간의 미토콘드리아로 들어가고, 미토콘드리아 안에서 글루탐산은 다시 아미노기를 방출한다. 간 미토콘드리아..

단백질(Protein)은 모든 세포에 들어 있는 가장 풍부한 거대분자다. 단백질의 기본 구성 단위는 아미노산(Amino acid)이다. 아미노산은 펩타이드 결합(Peptide bond)을 통해 서로 연결되어 폴리펩타이드(Polypeptide)를 형성한다. 탄수화물의 기본 구성 단위인 단당류, 지방의 기본 구성 단위인 지방산과 글리세롤처럼, 단백질의 기본 구성 단위인 아미노산 또한 이화 반응을 통해 에너지를 생성할 수 있다. 아미노산으로부터 얻는 에너지의 비율은 생물 종류와 대사 조건에 따라 매우 다르다. 식이 대부분이 단백질인 육식동물은 에너지의 대부분을 아미노산으로 얻는 반면, 초식동물은 에너지의 대부분을 식물에서 유래한 탄수화물로 얻는다. 모든 에너지 생성 이화 반응의 중심은 앞서 배웠던 시트르산 회..

케톤이 무엇인지는 다음의 게시글을 참고하라. [생화학] 카보닐, 아실, 알데하이드, 케톤 (Carbonyl, Acyl, Aldehyde, Ketone) 생화학 기전을 이해하는 데 특수한 작용기(Functioanl group)에 대한 이해와 탄화수소 명칭을 아는 것은 매우 중요하다. 이번 글에서는 가장 기초가 되는 카보닐기(Carbonyl group)와 아실기(Acyl group), 알 myw0rld.tistory.com 여러 조직 중 특히 간에서 지방산 산화 과정을 통해 생성된 아세틸-CoA는 크게 두 가지 대사 운명을 겪는다. ① 시트르산 회로를 통한 산화 ② 케톤체(Ketone bodies)로의 전환 이번 글에서는 ②, 케톤체로의 전환을 다뤄보도록 하자. 1. 케톤체 케톤체는 간의 미토콘드리아 내부에..

앞선 글에서 아실-CoA가 카니틴 왕복 통로를 통해 미토콘드리아 내부로 유입되는 과정까지 알아보았다. 이번 글에서는 미토콘드리아 내부로 유입된 지방산이 어떻게 산화되는지에 대해 알아보도록 하자. 1. 지방산의 산화 개요 미토콘드리아 내부로 유입된 아실-CoA의 공통 구조는 다음과 같다. 지방산의 산화는 아실-CoA의 탄소 2개가 아세틸-CoA의 형태로 떨어져 나가며 진행된다. 대략적인 반응 그림은 다음과 같다. 아실-CoA의 β 탄소가 산회되어 카보닐기를 형성하면, β 탄소와 α 탄소 단일결합의 분해가 일어날 수 있다. 분해된 β 탄소에는 다시 CoA가 결합해 위 반응을 다시 수행한다. 이 반응은 β 탄소가 산화므로 β 산화(β Oxidation)라 불리고, β 산화는 지방산 이화의 주요 경로이다. β ..