탄수화물의 지방산과 콜레스테롤로의 전환

지방산과 콜레스테롤

해당 과정에서 생성된 피루브산은 탄수화물을 지방산과 콜레스테롤로 전환시키는 중요한 매개체이다. 이것은 미토콘드리아에서 피루브산이 아세틸-CoA로 전환되는 것을 통해 일어난다. 그러나, 아세틸-CoA는 지방산과 콜레스테롤의 합성을 위해 세포질로 이동되어야 하는데, 이 과정은 직접적으로 일어나지 않는다. 세포질의 아세틸-CoA를 얻기 위해 시트르산 회로에서 아세틸-CoA와 옥살아세트산의 축합반응으로 생성된 시트르산이 빠져나온 다음, 미토콘드리아 내막을 가로질러 세포질로 운반된다. 세포질에서 시트르산은 ATP 시트르산 분해효소에 의해 아세틸-CoA 및 옥살아세트산으로 분해된다. 옥살아세트산은 말산으로 전환된 후 미토콘드리아 기질로 돌아오고, 말산은 다시 옥살아세트산으로 전환되고, 옥살아세트산은 더 많은 아세틸-CoA를 미토콘드리아 밖으로 이동시키는 데 사용된다. 지방산 합성의 첫 단계로 세포질의 아세틸-CoA는 아세틸-CoA 카복실화효소에 의해 카복실화되어 말로닐-CoA로 전환되거나, 아세틸-CoA는 아세토아세틸-CoA와 결합하여 β-하이드록시-β-메틸글루타릴-CoA(HMG-CoA)가 되는데 이 반응은 콜레스테롤 합성의 속도 제한 단계로 조절된다. 콜레스테롤은 동물 세포막의 구성 성분으로 사용되거나, 스테로이드 호르몬, 담즙산, 비타민 D를 합성하는 데 사용될 수 있다.

피루브산의 옥사아세트산으로의 전환

해당 과정에 의해 생성된 피루브산은 능동 수송에 의해서 미토콘드리아 기질로 들어간 후에 피루브산 탈수소효소 복합체에 의해 아세틸-CoA, CO2, NADH + H+를 생성하거나, 피루브산 카복실화효소에 의해 옥살아세트산을 생성한다. 피루브산 카복실화효소가 촉매하는 반응은 보충 대사 반응(anaplerotic reaction)인데 활동으로 인한 조직(예: 심장과 골격근)의 에너지 필요량이 갑자기 증가할 때 아세틸-CoA가 대사 되는 시트르산 회로의 용량을 증가시킨다. 시트르산 회로에서 회로를 도는 동안 모든 중간생성물들(예: 시트르산, 아이소시트르산, α-케토글루타르산, 석시닐-CoA, 석신산, 푸마르산, 말산, 옥살아세트산)이 재생된다. 따라서 이러한 중간 생성물들 중 하나를 더 많이 미토콘드리아에 첨가해주면 추가된 분량이 시트르산 회로 내에서 유지되고, 회로를 도는 동안 다른 모든 중간생성물들이 증가한다. 따라서 옥살아세트산의 첨가는 모든 시트르산 회로의 중간 생성물의 양을 크게 증가시켜 시트르산 회로의 아세틸-CoA를 대사하는 용량을 증가시킨다. 아세틸-CoA 1분자당 9분자의 ATP와 1분자의 GTP를 형성하기에 충분한 에너지를 방출한다.

시트르산 회로에서 옥살아세트산을 제거하기 위해 말산을 미토콘드리아에서 세포질로 이동시켜 재생성될 수 있는 옥살아세트산의 양을 감소시킬 수 있다. 또한, 시트르산 회로의 중간생성물들은 퓨린, 피리미딘, 포르피린과 같은 다양한 물질을 생성하기 위해 끊임없이 사용된다.