이화작용과 에너지대사

이화 작용

분해 대사(分解代謝)라고도 하며 복잡하고 큰 물질을 분해하여 간단하고 작은 물질로 만드는 반응으로 반응물 속의 에너지가 방출되는 발열반응이다. 이화 작용은 다당류, 지질, 단백질, 핵산과 같은 큰 분자를 단당류, 지방산, 뉴클레오타이드, 아미노산과 같은 작은 단위로 분해한다.

세포는 새로운 중합체 분자를 합성하거나 단위체를 더 단순한 노폐물로 분해하면서 에너지를 방출하기 위해 중합체를 분해하여 얻은 단위체를 사용한다. 세포의 노폐물에는 젖산, 아세트산, 이산화탄소, 암모니아, 요소 등이 있다. 이러한 분해과정은 화학적인 자유에너지를 방출하는 산화반응이며, 방출된 에너지의 일부는 열로 소실되지만, 나머지는 ATP 합성에 사용된다. 세포에서 ATP는 이화 작용에서 방출된 에너지를 동화작용처럼 에너지를 필요로 하는 반응에 전달하기도 한다. 이화 작용은 파괴적인 대사과정처럼, 동화작용은 건설적인 대사과정처럼 보여진다. 따라서 이화작용은 세포의 유지 및 성장에 필요한 화학 에너지를 공급한다. 이화 작용의 예로는 해당 과정, 시트르산 회로, 포도당 신생합성 기질로 아미노산을 사용하기 위한 근육 단백질의 분해, 지방 조직에서 지방의 지방산으로의 분해, 모노아민 산화효소에 의한 신경전달물질의 산화적 탈아미노화 반응 등이 있다.

 

이화작용 모식도

이화 작용을 제어하는 많은 신호들이 존재한다. 알려진 신호의 대부분은 호르몬들과 대사 과정 자체에 관련된 분자들이다. 내분비학자들은 물질대사의 어느 부분을 자극하는가에 따라 동화작용에 관여하는 호르몬, 이화 작용에 관여하는 호르몬으로 분류해왔다. 20세기 초반 이래로 알려져 있는 소위 고전적인 이화작용에 관여하는 호르몬들은 코르티솔, 글루카곤, 에피네프린 및 기타 카테콜아민들이다. 최근 수십 년간 사이토카인, 오렉신(하이포크 레틴으로도 알려짐), 멜라토닌을 포함하여 적어도 일부 이화 작용의 효과를 가진 많은 호르몬들이 발견되었다.

에너지 대사

에너지 대사(Bioenergetics)는 생화학을 통한 에너지 흐름과 관련된 생화학 및 세포 생물 분야이다. 이것은 살아있는 유기체의 에너지 변환 연구와 세포 호흡과 같은 수천 가지의 다른 세포 과정 연구와 에너지 생산 및 이용을 유도하는 다른 많은 대사 및 효소 과정에 대한 연구를 포함하는 생물학적 연구의 활발한 영역이다. 아데노신 삼인산(ATP)분자와 같은 형태. 즉, 생체 대사와 관련된 에너지학의 목표는 생물체가 생물학적 기능을 수행하기 위해 어떻게 에너지를 획득하고 변환시키는지를 설명하는 것이다. 따라서 대사 경로에 대한 연구는 생체 에너지학에 필수적이다. 물질대사중 이화작용의 연구 분야이다.

주요 에너지대사 반응

산화환원 반응-NAD와 FAD
분해 반응 - 가수분해 등
합성 반응 - 단백질 생합성, 글리코젠 합성 등
이성질체화 반응
원자단 이동 반응(Group transfer reaction)
이러한 에너지 대사의 반응에 관여하는 것으로는 에너지(ATP, 빛 등), 물, 효소 등이 있으며 이들이 단백질, 핵산, 탄수화물, 지방산 등의 생체분자들의 작용기전에 관여하게 된다.