【생물학】 4-2강. 해당과정

4-2강. 해당과정

 

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1. 개요 [본문]

2. 해당과정 1단계 [본문]

3. 해당과정 2단계 [본문]

4. 해당과정 3단계 [본문]

5. 해당과정 4단계 [본문]

6. 해당과정 5단계 [본문]

7. 해당과정 6단계 [본문]

8. 해당과정 7단계 [본문]

9. 해당과정 8단계 [본문]

10. 해당과정 9단계 [본문]

11. 해당과정 10단계 [본문]

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a. 포도당 합성 

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Figure. 1. 해당과정 전체 프로세스^]

 

1. 개요 [목차]

⑴ 기질수준의 인산화 : 해당과정

⑵ 화학삼투적 인산화

① 광인산화

② 산화적 인산화

⑶ 호르몬과 해당과정

① 인슐린 : 해당과정 촉진

② 글루카곤 : 해당과정 억제

 

 

2. 해당과정 1단계 : 투자기. 비가역적·자발적(ΔG < 0) 반응 → 알로스테릭 반응속도 조절 활발 [목차]

 

Figure. 2. 해당과정 1단계 메커니즘

 

⑴ glucose + ATP → g-6-ⓟ + ADP

① glucose는 알코올로 산화가 가장 덜 된 형태

⑵ 효소 : hexokinase (유전자명 : HK2)

① 특징 : isozyme

② 세포질에 위치

③ g-6-ⓟ는 hexokinase를 억제하여 역반응 촉진

⑶ 역반응 효소 : glucose-6-phophatase 

⑷ 의의

① 포도당을 세포밖으로 방출되지 않도록 함

② 포도당의 농도차 유지 기작

③ 해당과정을 위해 반응물의 에너지 수준을 높임

⑸ g-6-ⓟ 참여 반응

① 예 1. 해당과정

② 예 2. g-1-ⓟ을 거쳐 글리코겐 생성

③ 예 3. 5탄당 인산화(pentose phosphate pathway)

 

 

3. 해당과정 2단계 : 투자기 [목차]

 

Figure. 3. 해당과정 2단계 메커니즘

 

⑴ g-6-ⓟ ⇄ F-6-ⓟ

⑵ 효소 : glucose-6-phosphate isomerase (= phophoglucoisomerase, 유전자명 : GPI)

 

 

4. 해당과정 3단계 : 투자기. 비가역적·자발적(ΔG < 0) 반응 → 알로스테릭 반응속도 조절 활발 [목차]

 

Figure. 4. 해당과정 3단계 메커니즘

 

⑴ F-6-ⓟ + ATP → F-1,6-bisphosphate + ADP

⑵ 효소 : PFK-1 (유전자명 : PFK1) 

① 알로스테릭효소 (다른자리입체성효소)

② 활성부위 : F-6-ⓟ와 ATP를 기질로 함

③ 양성 조절부위 : AMP, ADP, NAD⁺, Ca²⁺ (근육), F-2,6-bisphosphate

④ 음성 조절부위 : ATP, 시트르산, NADH

⑤ 세포질에 위치

⑶ 역반응 효소 : FBPase Ⅰ (fructose-1,6-bisphophatase)

⑷ PFK-1 활성 - ATP 실험 : 종 모양 곡선

⑸ F-2,6-bisphosphate

① F-6-ⓟ + ... ⇄ F-2,6-bisphosphate + ... (효소 : PFK-2)

② F-2,6-bisphosphate + ... ⇄ F-6-ⓟ + ... (효소 : FBPase Ⅱ)

③ F-2,6-bisphosphate가 생성됐단 것은 F-6-ⓟ가 많다는 의미이므로 해당과정을 촉진하기 위해 PFK-1 촉진

④ F-2,6-bisphosphate는 FBPase Ⅰ에 대해 알로스테릭 억제자

 

 

5. 해당과정 4단계 : 투자기 [목차]

Figure. 5. 해당과정 4단계 메커니즘

 

⑴ F-1,6-bisphosphate ⇄ DHAP (ketose) + G3P (aldehyde)

⑵ G3P(glyceraldehyde-3-phosphate) : 알데하이드이기 때문에 추가적으로 산화될 여지가 많음

⑶ 효소 : aldolase (유전자명 : ALDOA)

 

 

6. 해당과정 5단계 : 투자기 [목차]

 

Figure. 6. 해당과정 5단계 메커니즘

 

⑴ DHAP(dihydroxyacetate phosphate) ⇄ G3P

⑵ DHAP, G3P 간 평형반응을 조절하여 반응속도 조절 가능

⑶ 효소 : triose phosphate isomerase 

 

 

7. 해당과정 6단계 : 회수기 [목차]

 

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Figure. 7. 해당과정 6단계 메커니즘^]

 

⑴ G3P + NAD⁺ + pi ⇄ 1,3-BPGA + NADH

⑵ NAD⁺의 환원과정은 굉장히 중요하기 때문에 PFK-1이 기능하지 못하는 경우 5탄당 인산화 경로를 통해 G3P 획득

⑶ 1,3-BPGA : 1,3-bisphosphoglycerate 

⑷ 효소 : glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (유전자명 : GAPDH)

 

 

8. 해당과정 7단계 : 회수기. 비가역적·자발적(ΔG < 0) 반응 → 알로스테릭 반응속도 조절 활발 [목차]

 

Figure. 8. 해당과정 7단계 메커니즘

 

⑴ 1,3-BPG + ADP + pi ⇄ 3PGA + ATP

⑵ 1,3-BPG ⇄ 2,3-BPG ⇄ 3PGA

① 1,3-BPG ⇄ 2,3-BPG (촉매 : BPG 뮤타아제(mutase))

② 2,3-BPG ⇄ 3PGA (촉매 : 2,3-BPG 포스파타아제(phosphatase)

③ ATP 생성이 일어나지 않아 에너지 수득에 손실

⑶ 3PGA : 3-phosphoglycerate 

⑷ 효소 : phosphoglycerate kinase (유전자명 : PGK1)

⑸ 보어효과

① 2,3-BPG ⇄ 3PGA 반응은 피루브산 키나아제가 결핍시, 즉 해당과정이 활발할 때 제한됨

② 해당과정이 활발할 때(주로 조직세포) 2,3-BPG의 양이 증가

③ 보어효과 : 2,3-BPG의 양이 증가하면 헤모글로빈의 산소해리 증가

 

 

9. 해당과정 8단계 : 회수기 [목차]

 

Figure. 9. 해당과정 8단계 메커니즘

 

⑴ 3PGA (= 3PG) → 2PGA

⑵ 2PGA : 2-phosphoglycerate (= 2PG)

⑶ 효소 : phosphoglycerate mutase (유전자명 : PGAM1)

 

 

10. 해당과정 9단계 : 회수기 [목차]

 

Figure. 10. 해당과정 9단계 메커니즘

 

⑴ 2PGA → PEP

⑵ PEP : phosphoenolpyruvate

⑶ 효소 : enolase (유전자명 : ENO)

 

 

11. 해당과정 10단계 : 회수기. 비가역적·자발적(ΔG < 0) 반응 → 알로스테릭 반응속도 조절 활발 [목차]

 

Figure. 11. 해당과정 10단계 메커니즘

 

⑴ PEP + ADP → 피루브산 + ATP

① 피루브산(pyruvate)은 카르복실산으로 산화가 가장 많이 된 형태

⑵ 효소 : 피루브산 키나아제(pyruvate kinase) (유전자명 : PKM)

① 인슐린 : 혈당을 낮추기 위해 정반응 우세로 만듦

② 글루카곤 : 혈당을 높이기 위해 정반응 약세로 만듦

③ 세포질에 위치

 

입력: 2019.01.15 19:25

수정: 2021.06.27 01:35