# 산소가 충분한 성숙 적혈구 A와 정상 심근세포 B를 비교했다. ATP 생성에 이용할 수 있는 경로의 연결은?

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> subject: 국민연금공단 심사직 전공 고난도 모의고사 1회

## 문제

산소가 충분한 성숙 적혈구 A와 정상 심근세포 B를 비교했다. ATP 생성에 이용할 수 있는 경로의 연결은?

## 보기

1. A 산화적 인산화 / B 해당과정
2. A 해당과정 / B 해당과정과 산화적 인산화 **✔ 정답**
3. A 시트르산회로 / B 해당과정
4. A 해당과정 / B 시트르산회로만
5. A 해당과정과 산화적 인산화 / B 해당과정만

**정답: 2**

## 해설

성숙 적혈구에는 미토콘드리아가 없어 ATP를 해당과정에 의존한다. 심근세포는 미토콘드리아가 있어 해당과정과 산화적 인산화를 이용할 수 있다. 산소가 충분해도 적혈구에 없는 미토콘드리아 경로가 생기지는 않는다.

[근거] OpenStax Anatomy and Physiology 2e — https://openstax.org/books/anatomy-and-physiology-2e/pages/18-3-erythrocytes

## 심화 해설

성숙 적혈구는 핵과 미토콘드리아를 모두 잃은 세포이므로, 산소가 충분한 환경에서도 미토콘드리아에서 일어나는 산화적 인산화(oxidative phosphorylation)와 시트르산회로(citric acid cycle)를 이용하지 못합니다. 적혈구의 ATP 생성은 전적으로 세포질에서 일어나는 해당과정(glycolysis)에 의존합니다. [1] [3]

정상 심근세포는 미토콘드리아가 풍부한 세포로, 산소가 충분한 조건에서는 해당과정으로 생성된 피루브산이 미토콘드리아로 들어가 시트르산회로와 산화적 인산화를 거치면서 대량의 ATP를 생산합니다. 동시에 심근세포는 해당과정 자체로도 ATP를 생성할 수 있으므로, 두 경로를 모두 이용할 수 있습니다. [1] [4]

심근세포에서 해당과정과 산화적 인산화는 ATP 생성뿐 아니라 세포막의 ATP 민감성 칼륨 통로(K_ATP channel)를 조절하는 데에도 서로 다른 방식으로 관여합니다. 기니피그 심실근세포를 이용한 연구에서 해당과정, 산화적 인산화, 크레아틴 키네이스계, 외인성 ATP가 모두 ATP 민감성 칼륨 통로를 억제할 수 있었는데, 이는 심근세포가 여러 대사 경로를 통해 ATP를 공급하고 세포 기능을 조절함을 보여줍니다. [1]

적혈구의 대사는 ATP 생성 외에도 산소 운반 기능과 밀접하게 연결되어 있습니다. 적혈구는 해당과정의 곁가지 경로인 Rapoport-Luebering shunt를 통해 2,3-비스포스포글리세르산(2,3-DPG)을 생성하는데, 2,3-DPG는 헤모글로빈의 산소 친화도를 낮추어 조직으로의 산소 전달을 촉진합니다. [2] 적혈구가 미토콘드리아 대신 해당과정만을 사용하는 것은 ATP를 얻기 위한 제한이 아니라, 산소를 운반하는 세포로서 산소를 소비하지 않는 방식으로 진화한 결과로 이해할 수 있습니다. [3]

| 구분 | 성숙 적혈구(A) | 정상 심근세포(B) |
| --- | --- | --- |
| 미토콘드리아 | 없음 | 풍부함 |
| 산화적 인산화 | 불가능 | 가능 |
| 해당과정 | 유일한 ATP 생성 경로 | 가능(산화적 인산화와 함께 이용) |
| 대사 특징 | 2,3-DPG 생성으로 산소 전달 조절 | ATP 민감성 칼륨 통로 조절 등 다양한 대사 경로 활용 |

혼동 주의! 적혈구는 산소를 운반하지만 산소를 이용해 ATP를 만들지 않습니다. 미토콘드리아가 없기 때문입니다. 심근세포는 산소가 충분하면 주로 산화적 인산화에 의존하지만, 해당과정도 여전히 작동하므로 두 경로가 모두 연결됩니다. [1] [3]참고 문헌 (논문 출처)

- [1]Cardiac ATP-sensitive K+ channels. Evidence for preferential regulation by glycolysis.일반논문Weiss JN, Lamp ST (1989) · DOI: 10.1085/jgp.94.5.911

- [2]2,3-Diphosphoglycerate: the forgotten metabolic regulator of oxygen affinity.일반논문Jaafar LS, Kourie CMR, El-Mallah CA, Obeid O. (2025) · DOI: 10.1017/s0007114525105345

- [3]The red blood cell proteome and interactome identify a Band 3-BLVRB axis regulating hypoxic metabolic adaptation.일반논문Issaian AV, Dzieciatkowska M, Bevers S, Safari Z, Hay A, Cendali FI, Argabright A, Rogers SC, Saviola A, Redzic JS, Wartchow EP, Reisz JA, Keele GR, Haiman ZB, Nemkov T, Stephenson D, Lisk C, Vallese F, Palsson BO, King SB, Page GP, Doctor A, Hudson K, Hansen KC, Irwin DC, Mohandas N, Zimring JC, Eisenmesser EZ, D'Alessandro A. (2026) · DOI: 10.1182/blood.2025032915

- [4]Redox signaling in cardiac renewal.일반논문Kimura W, Muralidhar S, Canseco DC, Puente B, Zhang CC, Xiao F (2014) · DOI: 10.1089/ars.2014.6029

## 임상 시나리오

적혈구와 심근세포의 ATP 생성 경로 비교미토콘드리아 유무가 대사 경로 선택을 결정한다
성숙 적혈구는 미토콘드리아가 없어 산소가 충분해도 해당과정만으로 ATP를 생성한다. 산화적 인산화와 시트르산회로는 이용할 수 없다.

정상 심근세포는 미토콘드리아가 풍부하여 산소가 충분하면 해당과정과 산화적 인산화를 모두 이용한다. 해당과정으로 생성된 피루브산이 미토콘드리아로 들어가 시트르산회로와 산화적 인산화를 거쳐 대량의 ATP를 생산한다.

적혈구는 해당과정의 곁가지인 Rapoport-Luebering shunt를 통해 2,3-DPG를 생성하여 헤모글로빈의 산소 친화도를 낮추고 조직으로의 산소 전달을 촉진한다.

주의적혈구는 산소를 운반하지만 산소를 소비하지 않는다. 미토콘드리아가 없기 때문에 산화적 인산화가 불가능하다는 점을 혼동하지 않도록 한다.

## 핵심 개념

- **해당과정** — 세포질에서 포도당을 분해하여 ATP를 생성하는 무산소성 대사 경로
- **산화적 인산화** — 미토콘드리아 내막에서 전자전달계와 ATP 합성효소를 통해 대량의 ATP를 생산하는 과정
- **시트르산회로** — 미토콘드리아 기질에서 아세틸-CoA를 산화하여 NADH와 FADH2를 생성하는 회로
- **2,3-비스포스포글리세르산** — 적혈구의 Rapoport-Luebering shunt에서 생성되어 헤모글로빈의 산소 친화도를 낮추는 물질
- **ATP 민감성 칼륨 통로** — 세포 내 ATP 농도에 따라 열리고 닫히는 칼륨 통로로, 심근세포의 대사 상태를 전기적 신호로 연결

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