TCA 사이클

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TCA 사이클에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

o' = -686cal/mol이므로 간, 신장, 심장에서의 에너지 효율은 38×(-7.3)/(-686) ×100 = 40%, 뇌, 골격근, 기타의 조직에서의 에너지 효율은 36×(-7.3)/(-686)×100 = 38%이다. 보존되지 않는 에너지는 열로 발산된다.
* TCA 회로의 생리적 의의
TCA 회로에서는 다량의 ATP가 얻어지므로 연료물질의 산화로 필요한 에너지를 공급하는 것이 중요한 생리적 기능이다. 이러한 분해대사로서의 의의와 아울러 TCA 회로의 중간물질들은 여러 아미노산으로부터 형성되고 oxaloacetate를 거쳐 glucose 합성에 이용될 수 있게 하므로 합성적 측면에서도 중요한 기능을 발휘한다. 일부 아 미노산의 분해로 생성된 fumarate는 oxaloacetate가 되어 glucose로 전환될 수 있으므 로 TCA 회로는 당신생합성에도 관여한다. 또한 중간물질인 α-ketoglutarate나 oxaloacetate는 아미노기 전이반응으로 각각 glutamate와 aspartate로 전환되므로 비 필수 아미노산의 합성에서도 역할을 한다. 또 succinyl-CoA는 heme 합성재료로도 이 용된다
TCA 회로는 여러 가지 인자에 의하여 조절된다. 첫째로 pyruvate나 지방산의 β- 산화에 의하여 생성되는 acetyl-CoA의 공급량이 크게 영향을 미친다. 둘째로 TCA 회로에서 생성되는 NADH와 FADH2가 NAD+와 FAD로의 재산화가 일어나야 한다. 이런 재산화는 호흡사슬에 의하며 호흡사슬에서의 전자전달은 O2와 ADP + Pi의 공 급량에 크게 지배되므로 이것들이 TCA 회로의 조절인자가 된다. 이런 인자들에 의한 TCA 회로의 조절을 거친 조절(coarse control)이라고 한다. TCA 회로의 여러 단계 에 관여하는 효소들이 ATP, ADP 또는 oxaloacetate 등에 의하여 저해 또는 활성화 에 의하여도 조절되며 이를 정밀 조절(fine control)이라 한다.
* Acetyl-CoA 생성과 처리
Pyruvate는 glucose의 해당경로 최종산물로서, 또는 일부 아미노산의 아미노기 전 이반응에 의해 생성된다. 생성된 pyruvate는 조직이나 대사상태에 따라 여러 가지 경 로에서 처리되지만 가장 주된 것은 pyruvate dehydrogenase 복합체에 의해 산화적 탈탄산반응을 받아 acetyl-CoA가 되는 것이다. 이 효소복합체는 mitochondria 내에 존재하며 아래와 같은 반응을 촉매하는데 비가역적이어서 acetyl-CoA로부터 pyruvate를 생성할 수 없다.
pyruvate + CoA-SH + NAD+ →
acetyl-CoA + CO2 + NADH + H+(ΔGo' = -8kcal/mol)
포유동물세포의 이 효소복합체는 분자량이 7～8.5×106이며 3가지 독립된 기능을 가 진 효소성분으로 구성되어 있으며 6종류의 보조인자를 필요로 하는데 thiamin pyrophosphate(TPP)는 pyruvate dehydrogenase(E1), lipoic acid는 dihydrolipoyl transacetylase(E2), 그리고 FAD는 dihydrolipoyl dehydrogenase(E3)와 단단히 결합되 어 있고 coenzyme A(CoA-SH)와 NAD+ 및 Mg2+는 유리상태로 반응에 참여한다. Pyruvate가 acetyl-CoA로 되는 반응은 이들 보효소에 의해 5단계를 거쳐 일어난다
첫째 단계는 pyruvate dehydrogenase에 의해 일어나며 pyruvate를 탈탄산하여 CO2를 생성하고 동시에 효소에 결합된 보효소 TPP를 α-hydroxyethyl 유도체로 전 환시킨다.
둘째 단계는 dihydrolipoyl transacetylase에 의해 촉매되며 hydroxyethyl기가 탈수 소되어 lipoic acid의 황원자로 이동한다. Lipoic acid는 dihydrolipoyl transacetylase의 lysine 잔기와 결합하고 있으며 그림 8.19에서 보는 바와 같이 "swinging arm"의 기 능을 가지고 있어 효소복합체의 한 활성부위에서 다른 활성부위로 움직일 수 있는 신 축성 있는 긴 사슬구조를 가지고 있다.
셋째 단계에서는 lipoic acid 사슬로부터 acetyl기를 coenzyme A의 -SH기로 이동 시켜 acetyl-CoA와 dihydrolipoic acid를 생성한다. 이어서 넷째 단계에서 dihydrolipoyl dehydrogenase의 작용으로 보효소인 FAD가 환원되는 동시에 lipoic acid는 산화상태로 되돌아간다. 마지막 단계에서 FADH2는 NAD+를 환원하여 NADH를 생성하면서 재산화된다.
Pyruvate dehydrogenase 복합체의 반응은 대사상 중요하기 때문에 2가지 기구, 즉 반응생성물인 acetyl-CoA와 NADH에 의한 경쟁적인 저해와 공유결합수식에 의한 불 활성화로 억제하는 기구에 의해 조절된다
이 효소복합체는 Mg2+-ATP 의존성 protein kinase에 의하여 인산화되면 불활성 형이 되고 Mg2+ 또는 Ca2+의 존재 하에서 phosphatase에 의해 탈인산화되면 활성형 으로 된다. Acetyl-CoA와 NADH는 활성형을 저해하는 한편 protein kinase를 자극하 여 불활성형으로 전환하며 유리형 CoA와 NAD+는 protein kinase를 저해한다. 따라 서 지방산의 β 산화가 왕성하게 일어나는 경우와 같이 세포내의 NADH/NAD+ 또는 acetyl-CoA/CoA의 비가 커지면 pyruvate dehydrogenase는 불활성화된다. 한편 기질 인 pyruvate는 protein kinase를 저해한다.
Mitochondria 내에서 생성된 acetyl-CoA는 TCA 회로에서 산화되어 에너지를 생 산하거나 간에서 케톤체로 전환되거나 세포질에서 지방산 또는 스테로이드 생합성의 원료로 공급되기도 한다.
교수님 제가 많이 알지 못하고 부족해서 참고문헌과 인터넷을 많이 이용했습니다.
제가 모르는 내용이 엄청 많이 있는것 같습니다.
다음 레포트때는 지식을 더 쌓아서 준비하겠습니다.

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