【생물학】 4-6강. 지질 분해

4-6강. 지질 분해

 

추천글 : 【생물학】 4강. 세포와 에너지대사

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1. 개요 [본문]

2. 동물세포의 경우 [본문]

3. 동물세포 : 말단산화 및 준말단산화 [본문]

4. 동물세포 : 베타산화 [본문]

5. 동물세포 : 아실-카르니틴 회로 [본문]

6. 식물세포의 경우 [본문]

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a. 지질 합성

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1. 개요 [목차]

⑴ 지질은 탄수화물이 없을 때 에너지로 사용

 

 

2. 동물세포의 경우 [목차]

⑴ 1^st. 지방세포

① 1^st - 1^st. 호르몬이 수용체에 결합하여 cAMP가 생성

② 1^st - 2^nd. cAMP는 PKA를 활성화시켜 perilipin A와 lipase를 활성화시킴

③ 1^st - 3^rd. perilipin A가 인산화되면서 fat을 분해하기 쉬운 구조로 변형

④ 1^st - 4^th. 여러 lipase가 트리아실글리세롤(triacylglycerol)을 글리세롤과 지방산으로 분해

⑤ 1^st - 5^th. 지방산은 세포로부터 방출된 뒤 혈중 알부민을 타고 이동

⑵ 2^nd. 혈장 : 글리세롤, 지방산이 혈장을 타고 이동

⑶ 3^rd. 골격근 세포

① 글리세롤 : 골격근 세포에서 해당과정으로 쓰이는 경우는 드묾

② 지방산

○ 3^rd - 1^st. 베타산화 결과 아세틸-CoA로 전환

○ 3^rd - 2^nd. 아실-카르니틴 회로를 거쳐 아세틸-CoA가 미토콘드리아 내막을 직접 통과

○ 3^rd - 3^rd. 아세틸-CoA는 TCA 회로를 거쳐 CO₂와 H₂O로 분해

⑷ 4^th. 간세포

① 글리세롤 : G3P로 전환되어 해당과정에 바로 참가

② 지방산

○ 상황 : 지방산이 분해될 정도면 상당한 공복상태, 체내 옥살로아세트산은 뇌에서 포도당 신생에 사용

○ 아세틸-CoA의 양은 많고 TCA 회로 및 포도당 신생합성에 전혀 사용되지 못하므로 케톤체 반응 진행

○ 케톤체 : 아세토아세트산, D-β-하이드록시부티르산, 아세톤

○ 케톤체는 심장, 신장, 근육, 뇌의 에너지원으로 사용

 

출처 : 2009 MEET/DEET I

Figure. 1. 케톤체 생성 과정^]

 

 

3. 동물세포 : 말단 산화 및 준말단 산화 [목차]

⑴ 알케인이 분해될 때 말단 산화(terminal oxidation) 및 준말단 산화(subterminal oxidation)가 일어남 

 

출처 : 이미지 클릭

Figure. 2. 말단산화 혹은 준 말단산화

 

 

4. 동물세포 : 베타산화(β oxidation) [목차]

⑴ 장소

① 동물세포 : 퍼옥시좀에서 1/3, 미토콘드리아 막간공간에서 2/3

② 식물세포 : 퍼옥시좀에서 100%

③ 지방산 꼬리 합성은 세포질, 지질 합성은 활면소포체임을 주의

⑵ 반응

 

출처 : 이미지 클릭

Figure. 3. 베타 산화 반응 회로

 

① 베타산화가 되는 지방산은 오직 포화지방산

② 반응 중 먼저 1 FADH₂가 생성된 뒤 (1차 산화) 나중에 1 NADH가 생성 (2차 산화)

③ 1회 베타산화 결과 지방산에서 ①과 함께 1개의 아세틸-CoA(2C)가 생성

④ 2n개의 탄소를 가진 지방산은 n-1번의 베타산화를 거친 뒤 n-1개의 아세틸 CoA와 1개의 글리세롤이 생성

⑶ 응용 : C₁₆ 포화지방산인 팔미트산은 팔미토일-CoA로 전환된 후 β 산화를 통해 아세틸-CoA 8 분자 생성

 

출처 : 2014 MEET I 3번

Figure. 4. 동물의 근육세포에서 팔미트산이 산화되는 과정^]

 

 

5. 동물세포 : 아실-카르니틴 회로(acyl-carnitin cycle) [목차]

⑴ 1^st. 미토콘드리아 기질에서 피루브산으로부터 아세틸-CoA 생성

① 포화지방산

○ 미토콘드리아 외막의 acyl coA synthetase가 ATP에서 ppi를 뗀 뒤 지방산에 coA를 붙여 acyl-coA를 형성

○ ppi가 pyrophosphatase에 의해 2pi로 분해

○ 외막의 carnitine acyltransferase 1이 coA를 carnitine으로 치환

○ acyl carnitine은 내막의 translocase에 의해 이동

○ acyl carnitine은 내막의 carnitine acyltransferase 2로 acyl coA로 변화

○ acyl coA → trans-Δ2 enoyl coA → L-3-hydroxyacyl coA (효소 : acyl coA dehydrogenase)

○ L-3-hydroxyacyl coA → 3-ketoacyl coA (효소 : L-3-hydroxylacl coA dehydrogenase)

○ 3-ketoacyl coA → acyl coA (n-2) + acetyl coA (효소 : β-ketothiolase)

② 불포화지방산

○ isomerase, reductase가 추가로 관여하여 propionyl coA, succinyl coA도 생성

○ propionyl coA (3C) + HCO₃^- → methylmalonyl coA (4C) (효소 : propionyl coA carboxylase)

○ methylmalonyl coA (4C) → succinyl coA (효소 : mutase)

⑵ 2^nd. 아실-카르니틴 회로 : 아세틸-CoA는 미토콘드리아 내막을 통과하지 못함

① 2^nd - 1^st. 아세틸-CoA + 옥살로아세트산 → 시트르산

② 2^nd - 2^nd. 시트르산은 미토콘드리아 내막을 직접 통과 가능

③ 2^nd - 3^rd. 미토콘드리아 내막을 통과한 시트르산은 옥살로아세트산과 아세틸-CoA로 분해

 

 

6. 식물세포의 경우 [목차]

⑴ 글리옥시좀 : 식물에만 존재

① 글리옥시좀은 숙신산탈수소효소를 함유하지 않음

⑵ 글리옥실산 회로

① 개요

○ 지방산을 포도당으로 전환

○ 지질체(lipid body), 글리옥시좀(glyoxisome), 미토콘드리아에 걸쳐서 일어남

② 반응 1. 지방산의 베타산화로 인해 아세틸 coA가 생성

○ 베타산화로 H₂O₂를 생성하므로 글리옥시좀 역시 카탈레이스(catalase)를 포함함

③ 반응 2. 아세틸 coA + OAA → 시트르산

④ 반응 3. 시트르산 → 숙신산 + 글리옥시산

○ 숙신산은 미토콘드리아로 이동하여 TCA cycle 상에서 말산까지 반응

⑤ 반응 4. 글리옥시산 + 아세틸 coA → 말산

⑥ 반응 5. 말산 → OAA

⑦ 반응 6. OAA는 세포질에서 포도당 신생합성 과정을 통해 당으로 전환

⑶ 종자에 저장된 지질은 어린 식물이 광합성할 때까지의 에너지원

① 유식물 때 광합성을 수행하지 못하므로 글리옥시좀은 지방산을 설탕으로 전환

⑷ 동물세포는 지방산으로 포도당 신생합성 못함

 

입력: 2019.01.16 17:29

수정: 2022.09.17 21:10