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생명과학

다수의 조절 지점 존재는 중간생성물들이 들어오거나 빠져나간다

by 쥬이대디 2020. 8. 30.
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생화학적인 논리

하나 이상의 조절 지점이 존재한다는 것은 이러한 지점들에서 중간 생성물들이 다른 대사 과정을 통해 해당 과정으로 들어오거나 빠져나간다는 것을 의미한다. 예를 들어, 첫 번째 조절 단계에서 헥소 키 네이스는 포도당을 포도당 6-인산으로 전환시킨다. 해당 과정을 계속 진행하는 대신, 이러한 중간 생성물을 글리코젠이나 녹말과 같은 포도당 저장 분자로 전환할 수 있다. 예를 들어 역반응인 글리코젠 분해는 주로 포도당 6-인산을 생성하고, 매우 적은 포도당을 생성한다. 이렇게 생성된 포도당 6-인산은 첫 번째 조절 지점 이후의 지점을 통해 해당 과정으로 들어올 수 있다.

두 번째 조절 단계(해당과정의 단계 3)에서, 포스포 프럭토 키 네이스-1은 과당 6-인산을 과당 1,6-이중 인산으로 변환한다. 그리고 다음 단계에서 글리세르알데하이드 3-인산과 다이 하이드록시 아세톤 인산으로 분해된다. 다이 하이드록시 아세톤 인산은 트라이글리세라이드를 형성하는 데 사용될 수 있는 글리세롤 3-인산으로 전환되어 해당 과정으로부터 빠져나갈 수 있다. [23] 반대로 트라이글리세라이드는 지방산과 글리세롤로 분해될 수 있다. 글리세롤은 다이 하이드록시 아세톤 인산으로 전환될 수 있고, 두 번째 조절 지점 이후에 해당 과정으로 들어올 수 있다.

자유 에너지 변화

해당과정의 각 단계에 대한 자유 에너지 변화 ΔG는 ΔG = ΔG°' + RTln Q를 사용하여 계산할 수 있으며, 여기서 Q는 반응 지수이다. 이 값을 구하기 위해서는 대사산물의 농도를 알아야 한다. 이 값을 구하기 위해서는 대사산물의 농도를 알아야 한다. NAD+ 와 NADH의 농도를 제외한 모든 값은 적혈구를 이용해서 얻을 수 있다. 세포질에서 대략적으로 NAD+ : NADH = 1000 : 1의 비율이며, 이는 글리세르알데하이드 3-인산의 산화(단계 6)를 보다 유리하게 만든다.

각 단계에서 측정된 농도와 표준 자유 에너지 변화를 사용하여 실제 자유 에너지 변화를 계산할 수 있다.

해당과정의 각 단계별 자유 에너지 변화

적혈구에서 대사산물의 생리적 농도를 측정하는 것으로부터 해당과정의 전체 10개의 단계 중 7개의 단계가 평형상태에 있음을 알 수 있다. 큰 음의 자유 에너지 변화가 있는 나머지 3개의 단계는 평형 상태가 아니며 비가역적인 반응으로 이 단계들은 종종 조절의 대상이 된다.

단계 5는 중간생성물인 글리세르알데하이드 3-인산의 농도를 감소시키거나 증가시킬 수 있는 부반응(side-reaction)이다. 글리세르알데하이드 3-인산은 촉매적으로 완벽한 효소인 삼탄당 인산 이성질화 효소에 의해 다이 하이드록시 아세톤 인산으로 전환되는데 그 반응이 평형 상태에 있다고 간주될 수 있을 정도로 그 반응속도가 매우 빠르다. ΔG가 0이 아니라는 것은 적혈구에서의 실제 농도를 정확하게 모른다는 것을 의미한다.

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