[생화학] 13.2 : 해당과정(glycolysis) - 1

 

 

 

이번 포스트부터는 해당과정(glycolysis)에 대해 자세히 알아보자.

 

 

glycolysis는 한 분자의 glucose를 두 분자의 pyruvate로 바꾸는 일련의 효소반응이며, 이 때 변화 과정에서의 G 변화를 이용해서 ATP, NADH 등의 생성물을 만들어내게 됨. 실제로 glycolysis에 대한 연구를 통해 coenzyme의 역할, ATP의 역할, enzyme purification method의 발전 등이 이루어짐.

 

 

진화적인 관점에서도 glycolysis는 상당히 초기부터 존재하던 반응으로 생각되는데, 그 이유인 즉슨 glycolysis의 경우 O2가 없어도 일어날 수 있으므로 대기 중 아직 O2가 없었던 원시대기 환경에서도 glycolysis는 매우 유용했을 것임.

 

 

 

 

위 그림에는 glycolysis의 전 과정이 나타나 있음. (총 10개의 step) 이 중 처음 절반 가량의 반응은 preparatory phase, 혹은 투자기로 불리며, 이 때까지만 해도 6개의 C가 거의 온전하게 존재하고 있음을 알 수 있음. 이 과정에서는 ATP가 투자됨. 한편, 나머지 절반 가량의 반응은 payoff phase, 혹은 수확기로 불리며 이 과정에서는 3개의 C로 이루어진 화합물들이 변화하며 그 과정에서 NADH, ATP가 생성됨.

 

 

 

 

위와 같은 식이 glycolysis의 알짜반응을 나타내주고 있으므로 참고할 것.

 

 

 

 

 

 

preparatory phase를 조금 더 자세히 살펴보자. 보면 우선 glucose를 인산기로 priming해서 activation시켜줌. 이후 isomer로 전환시켜준 뒤 인산기를 하나 더 붙여줌. 이에 이어서 F-1,6-BP를 서로 다른 두 개의 triose로 쪼개주게 됨. (이 때 이 쪼개는 반응은 앞서 살펴봤던 aldol condensation의 역반응임) 이 때 생성된 두 분자의 triose는 서로 isomer관계이며, 실제로 다음 반응으로 진행될 수 있는 녀석은 G3P 뿐이므로 DHAP는 isomerization에 의해 다시 G3P로 변환됨.

 

 

 

 

다음으로 payoff phase에 대해 조금 더 자세히 살펴보자. 이 경우 G3P에 인산기를 붙여주면서 동시에 NADH가 생성되고, 이후 인산기가 하나 떨어지며 ATP가 만들어지고, 그 다음에는 인산기의 위치를 옮겨주고, 이중결합을 생성시켜준 뒤에, 남은 하나의 인산기를 떨어뜨리며 ATP를 또 만들어주게 됨. 그 결과 pyruvate이 형성됨.

 

 

 

이렇게 해서 생성된 pyruvate은 위 그림과 같이 hypoxic condition에서는 fermentation step으로 가게 되고, aerobic condition에서는 mitochondria로 들어가 acetyl-CoA가 된 뒤 citric acid cycle로 들어가게 됨. 참고로 이 때 ethanol fermentation은 yeast와 같은 생물에서 일어나고, lactate fermentation은 사람의 muscle, erythrocyte, 혹은 몇몇 세포들에서 일어남. (그 밖에 몇몇 microorganism에서도 lactate fermentation이 일어남)

 

 

 

 

다음 포스트부터는 방금 살펴본 glycolysis 반응 하나하나에 대해 자세히 살펴보자.