[생화학] 13.3 : 발효(fermentation) - 1

 

 

이번 포스트부터는 발효(fermentation)에 대해 알아보자.

 

 

 

 

앞서 위와 같이 3C 분자인 pyruvate가 여러 pathway로 갈 수 있음을 봤었음. 이 중 ethanol fermentation에서는 3C인 pyruvate가 결국 2C인 ethanol로 바뀌면서 CO2가 발생하게 됨.

 

 

anaerobic glycolysis가 일어날 때에는 필연적으로 fermentation도 일어나는데, fermentation 과정에서 pyruvate 분자를 다른 분자로 reduction시키면서 동시에 NAD+를 regeneration시켜주게 됨.

 

 

먼저 lactate fermentation(젖산 발효)에 대해 알아보자. 이 fermentation은 아주 격렬한 운동 시 우리의 근육 내에서 일어날 수 있음.

 

 

 

 

 

위 그림에 나타나 있는 것이 lactate fermentation reaction임. 보면 lactate dehydrogenase에 의해 pyruvate이 환원되어 L-lactate가 되는 과정에서 NAD+ 한분자가 regeneration된다는 것을 알 수 있음.

 

 

 

 

위 그림에는 조금 더 상세한 mechanism이 표현되어 있음. 보면 NADH의 H가 pyruvate의 carbonyl C를 공격한 결과 L-lactate와 NAD+가 생성됨.

 

 

 

 

 

위 그림에는 lactate fermentation의 과정이 다시금 나타나 있음. 이 때 fermentation의 결과 생성된 NAD+는 glycolysis에 다시 쓰이며 energy 생산이 지속될 수 있도록 함.

 

 

 

 

 

한편 위 그림에는 cori cycle(코리 회로)이 나타나 있음. 보면 muscle, 혹은 RBC 내에서 lactate fermentation이 일어나게 될 시 이렇게 생성된 lactate는 혈액을 타고 liver로 이동하고, 이후 liver에서 gluconeogenesis를 거쳐 2분자의 lactate가 1분자의 glucose가 됨. (이 과정에서 6분자의 ATP가 소모됨) 이후 glucose는 다시금 liver를 빠져나와 muscle, 혹은 RBC로 공급됨. 이 전체 cycle을 cori cycle이라 부름.

 

 

참고로 RBC는 O2를 운반하기까지 하지만 cell 자체적인 특성상 citric acid cycle이 잘 develop되어있지 않음. 그 밖에, 근육에서는 lactate의 누적에 의해 pH가 낮아지고, 통증이 유발될 수 있기 때문에 cori cycle에 의해 지속적으로 lactate가 glucose로 변환되는 과정이 꼭 필요함.

 

 

 

 

한편 위 그림에는 cancer에서 일어나는 glycolysis 반응이 표현되어 있음. 이 때 특정 요소들이 과활성화된 결과 glycolysis가 상당이 elevated rate으로 발생하게 됨. (참고로 이 각각의 요소들이 모두 cancer treatment시 시도될 수 있는 target들임) 한편 tumor cell의 경우 angiogenesis(혈관신생)를 통해서 주변 산소 공급을 늘리기도 하지만, 그보다도 더 빨리 grow하기때문에 위와 같이 anaerobic metabolism이 활발히 일어나게 됨.

 

 

 

다음 포스트에서 이어서 살펴보자.