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앞 편에서 포도당이 몸 안으로 들어오는 것까지 봤어요. 이번 편은 들어온 포도당이 어떻게 태워지고, 어떻게 저장되고, 모자라면 어떻게 새로 만들어지는지를 다뤄요.
경로 이름이 많아 겁나 보이지만, "어디서 일어나나 · 무엇이 나오나 · 어떤 비타민이 필요한가" 세 가지만 잡으면 대부분의 문제가 풀려요.
포도당 1분자 → 피루브산 2분자. 산소가 없어도 돌아가고, 쓰고 남는 몫(순생성)으로 ATP 2개와 NADH 2개가 생겨요.
피루브산 → 아세틸 CoA + CO₂. 피루브산 탈수소효소가 일하는데, 티아민(비타민 B1)의 활성형 TPP가 꼭 필요해요.
아세틸 CoA가 옥살로아세트산과 만나 한 바퀴 돌면 CO₂ 2개, NADH 3개, FADH₂ 1개, GTP 1개가 나와요.
NADH·FADH₂의 전자가 차례로 전달되다가 마지막에 산소가 받아 물이 돼요. 이 흐름으로 ATP를 대량 생산해요.
해당과정의 속도를 정하는 핵심 조절 효소(율속효소)는 포스포프럭토키나아제-1이에요. ATP가 넉넉하면 느려지고, 에너지가 모자라면 빨라져요.
TCA 회로 자체는 ATP를 많이 만들지 않아요. 대신 전자를 실은 "택배 상자"(환원형 조효소 NADH·FADH₂)를 잔뜩 만들어 전자전달계로 보내는 게 핵심 역할이에요.
먼저 효율을 비교해 볼게요. 산소가 충분하면 포도당 1분자를 끝까지 태워 대략 30개 안팎의 ATP를 얻지만, 해당과정만으로는 고작 2개예요. 그런데도 무산소 경로가 쓸모 있는 건 속도 때문이에요. 단거리 전력질주처럼 짧고 강한 운동에서는 산소 공급을 기다릴 틈이 없어서 효율보다 빠른 공급이 중요하거든요.
해당과정이 계속 돌려면 NAD⁺가 필요한데, 산소가 부족하면 전자전달계가 막혀 NADH가 NAD⁺로 돌아가지 못해요. 그래서 근육은 피루브산을 젖산으로 환원시키면서 NAD⁺를 되살려 해당과정을 이어가요. 전력질주 뒤 근육에 젖산이 쌓이는 이유예요.
세포질에서 해당과정 옆으로 갈라지는 경로예요. ATP는 만들지 않고 두 가지를 공급해요.
🤔 TCA 회로에 필요한 비타민, 한 번에 묶어 볼까요?
티아민(TPP), 리보플라빈(FAD), 니아신(NAD), 판토텐산(CoA)이 모두 이 길의 조효소로 쓰여요. 그래서 탄수화물을 많이 먹을수록 티아민 같은 B군 비타민 필요량도 늘어나요. 백미 위주 식사에 술까지 잦으면 티아민 부족(각기병)이 생기기 쉬운 이유예요.
간 글리코겐은 양이 한정되어 있어서 하루 정도 굶으면 거의 바닥나요. 하지만 뇌와 적혈구는 계속 포도당을 원하죠. 그래서 공복이 길어질수록 포도당 신생(새로 만드는 포도당)의 비중이 커져요. 주로 간에서, 굶는 기간이 길어지면 신장에서도 일어나요.
| 재료 | 어디서 오나 |
|---|---|
| 젖산 | 근육·적혈구의 해당과정 |
| 글리세롤 | 중성지방이 분해될 때 |
| 당생성 아미노산(알라닌 등) | 근육 단백질 분해 |
| 프로피온산 | 홀수 탄소 지방산 분해 |
반대로 짝수 탄소 지방산은 아세틸 CoA로만 쪼개지는데, 아세틸 CoA는 피루브산으로 되돌아갈 수 없어서 포도당의 재료가 되지 못해요.
호르몬도 방향을 정해요. 공복 때 늘어나는 글루카곤과 스트레스 때의 코르티솔은 포도당 신생을 촉진하고, 식후 인슐린은 억제해요. 코르티솔이 오래 높으면 근육 단백질이 재료로 계속 끌려 나가 근육이 줄어드는 것도 이 때문이에요.
아니에요. 해당과정에는 한 방향으로만 가는 비가역 단계가 세 곳 있어서, 포도당 신생은 이 세 곳을 다른 효소로 돌아가요. 피루브산 카르복실화효소(비오틴 필요)·PEP 카르복시키나아제, 과당-1,6-이인산분해효소, 포도당-6-인산가수분해효소가 그 우회로예요.
격한 운동으로 근육에 쌓인 젖산은 혈액을 타고 간으로 가서 포도당으로 다시 만들어지고, 이 포도당이 근육으로 돌아와 또 쓰여요. 이 순환이 코리 회로예요. 알라닌이 같은 역할을 하는 길은 포도당-알라닌 회로라고 불러요.
글리코겐은 포도당 사슬에 α-1,6 결합으로 가지가 촘촘히 나 있는 구조예요. 분해 효소는 사슬 끝에서부터 하나씩 떼어 내는데, 가지가 많으면 끝도 많아서 여러 곳에서 동시에 꺼낼 수 있어요. 급할 때 포도당을 빠르게 내놓을 수 있는 이유예요.
두 효소는 한쪽이 켜지면 다른 쪽은 꺼지도록 묶여 있어요. 쌓으면서 동시에 꺼내면 에너지만 헛되이 쓰는 셈이라, 몸은 "저장 모드"와 "사용 모드"를 깔끔하게 전환해요.
근육에는 포도당-6-인산가수분해효소가 없어요. 그래서 꺼낸 포도당-6-인산을 포도당으로 바꿔 혈액으로 내보내지 못하고, 근육 자신의 수축에만 써요. 혈당을 지키는 건 간 글리코겐의 몫이에요.
마라톤처럼 오래 달리는 운동의 후반부에 갑자기 힘이 쭉 빠지는 건 근육 글리코겐이 크게 줄었기 때문이에요. 그래서 경기 며칠 전부터 훈련량은 줄이고 탄수화물 섭취를 늘려 저장량을 끌어올리는 방법(글리코겐 부하)을 써요. 운동 직후 회복기에는 탄수화물과 적당한 단백질·수분을 함께 주면 글리코겐이 빨리 채워져요.
지방산은 모두 포도당 신생의 재료가 될 수 있다.
짝수 탄소 지방산은 아세틸 CoA로만 쪼개져 포도당이 되지 못해요. 지방 쪽에서 쓸 수 있는 건 글리세롤이에요.
공복이 길어지면 근육 글리코겐이 분해되어 혈당을 유지한다.
근육에는 포도당-6-인산가수분해효소가 없어 혈당에 직접 못 써요. 혈당은 간 글리코겐과 포도당 신생이 지켜요.
오탄당인산회로의 주된 기능은 ATP 생성이다.
ATP가 아니라 NADPH와 리보스-5-인산을 만들어 지방산 합성과 핵산 합성을 도와요.
TCA 회로는 세포질에서 일어나며 직접 ATP를 대량 생산한다.
TCA 회로는 미토콘드리아 기질에서 돌고, 주로 NADH·FADH₂와 CO₂를 만들어요. ATP 대량 생산은 전자전달계의 몫이에요.
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