동물세포에서 글리세롤로 당을 합성할 수 있는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 동물세포에서 지방산으로부터 당 합성은 불가능하지만 글리세롤로부터 당을 합성할 수 있는 원리는 무엇인지 궁금합니다.
안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
동물세포는 지방산을 피루브산 이상으로 산화하게되면 아세틸CoA가 되는데,
이는 포도당합성경로로 역류할수는 없습니다.
반면에 글리세롤은 글리세롤키나아제, 글리세롤3인산, 디하이드록시아세톤인산 순서로 전환되면서
해당과정, 포도당신생합성 경로에 직접연결되므로, 당 합성이 가능합니다.
감사합니다.
동물세포는 지방산의 대사 경로가 아세틸-CoA를 통해 이루어지기 때문에 지방산을 당으로 바꿀 수 없습니다.
반면 지방 분해 시 나오는 글리세롤은 포도당신생합성 경로에 직접 들어갈 수 있기 때문에 당 합성이 가능한 것입니다.
지방 분해로 생성된 글리세롤은 글리세롤 키나아제 효소에 의해 인산화되어 글리세롤-3-인산이 됩니다. 이 효소는 간과 신장에 주로 많기 때문에 이 장기에서 포도당신생합성이 주로 일어납니다.
그리고 글리세롤-3-인산은 글리세롤-3-인산 탈수소효소에 의해 다이하이드록시아세톤 인산(DHAP)으로 전환됩니다.
이 DHAP가 해당과정의 중간 산물이자 포도당신생합성의 중간 산물이므로, 해당경로의 역반응을 통해 포도당으로 합성될 수 있는 것입니다.
간단히 요약하면, 지방산은 당으로 전환될 수 없는 비가역적인 대사 경로를 거치는 반면, 글리세롤은 포도당신생합성 경로의 중간 물질로 직접 진입할 수 있기 때문에 당으로 합성될 수 있는 것이죠.
안녕하세요. 김채원 전문가입니다.
글리세롤은 글리세롤키나아제라는 효소에의해서 글리세롤-3-인산으로 전환됩니다.
이후 DHAP라는 디하이드록시아세톤인산으로 들어가서 해당과정, 포도당신생합성 경로에 합류합니다.
반면에 지방산은 베타산화를거쳐서 아세틸CoA만 생성하는데, 아세틸CoA는 동물세포에서 포도당 신생합성으로 역전환될수없어서 당 합성이 불가능해집니다.
동물세포가 글리세롤로부터 당을 합성할 수 있는 이유는 글리세롤이 포도당 신생합성 경로의 중간 물질인 다이하이드록시아세톤 인산(DHAP)으로 전환될 수 있기 때문입니다. 지방산의 경우, 베타 산화 과정을 통해 아세틸-CoA로 분해되는데, 동물은 아세틸-CoA를 피루브산으로 되돌리는 효소가 없으므로 지방산으로 포도당을 만들 수 없습니다. 글리세롤은 지방산과 달리 이 경로에 직접 진입하여 포도당으로 합성되는 것이 가능합니다.
안녕하세요.
네, 질문해주신 것과 같이 동물세포에서는 지방산 자체로는 포도당을 합성할 수 없지만, 글리세롤로는 가능한데요, 이는 대사 경로의 연결 고리에 차이가 있기 때문입니다. 우선 지방산은 β-산화 과정을 거쳐 Acetyl-CoA로 분해되는데요, 하지만 동물세포에는 Acetyl-CoA로부터 피루브산 또는 옥살로아세트산으로 되돌리는 경로가 존재하지 않습니다. 그 이유는 시트르산 회로에서 피루브산 탈수소효소 반응이 불가역적이기 때문입니다. 따라서 Acetyl-CoA는 TCA 회로에 들어가더라도 CO₂로 산화될 뿐, 순수하게 새로운 탄소골격을 제공하여 포도당을 합성할 수 없는 것이며 이로 인해 지방산 탄소골격은 동물세포에서 당으로 전환되지 못합니다. 반면, 중성지방의 글리세롤은 글리세롤 키나아제에 의해 인산화되어 글리세롤-3-인산이 되고, 이어 글리세롤-3-인산 탈수소효소 작용으로 DHAP(디하이드록시아세톤 인산) 으로 전환되는데요, 이 DHAP는 해당과정 또는 포도당신생합성 경로의 중간체이므로, 그대로 포도당 합성 경로에 진입할 수 있습니다. 감사합니다.