Transcript 대사(Metabolism)

대사(Metabolism)
웰-빙 전문운동처방연구소
Well-Being Special Exercise
Prescription Research Institute
봉
순
녕
대사(Metabolism)
대사(Metabolism)란?
☞ 인체에서 일어나는 화학적 반응의 통한된
틀(integrated set)이다.
☞ 이러한 화학적 반응에서 인간은 환경으로
부터 에너지를 만들고 이것을 사용하여
단백질과 탄수화물, 지방을 만들기 위하
여 사용하는 구조를 합성한다.
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대사에 기본적인 요소
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각각의 반응은 독립적으로 일어나지 않고 다음
반응에 대한 기질(substrate)을 제공한다.
이러한 방법으로 각 경로마다 궁극적인 생산물
(product)을 만들고 다른 경로를 위한 기질을 형
성하며 지속적으로 이러한 과정이 진행된다.
많은 사람들이 대사를 지도(map)에 비유한다.
이러한 경로에서 “metabolic map”은 길을 따라
서 있는 정거장(stop-off point; intermediates)
이 있는 길처럼 보인다.
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이러한 길 중 어떤 길은 어떤 중간 대사물
을 형성하기 위하여 먼 길을 여행해야만
하는 편 측 통로(one way)로 이루어진 길
들이다.
꼭 기억해야 하는 것은 어떤 여행을 할 때
당신이 어디에 있는지 알고 있는 것이 중
요하다.
여행하는 동안 모든 지명을 다 알 필요는
없다는 것이다.
대사 경로
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구분
☞ 이화작용(Catabolism)
☞ 동화작용(Anabolism)
이화작용(Catabolism)
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이화작용이란?
☞ 에너지를 함유하고 있는 탄수화물, 단백질,
지방과 같은 고분자 복합체를 분해
(degradation)하여 단순구조 즉 CO₂ ,H₂O,
NH₃ 등으로 만드는 것이다.
☞ 이 때 에너지는 ATP (adenosine triphosphate)라는 capture된 형태로 분리되고 이
것은 합성(synthetic) 및 동화작용(anabolic
reaction)에 이용하기 위하여 저장된다.
동화작용(Anabolism)
동화작용이란?
☞ 단순한 물질에서부터 복잡한 형태의 분자
로 합성하는 과정이다.
☞ 예; 아미노산에서 단백질을 합성하고 포
도당에서 글리코겐을 합성하는 것이
다.
이러한 합성과정에는 ATP의 가수분
해에서 발생하는 에너지가 필요하다.
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이화작용과 동화작용의 실례
이화작용 경로
glycogenolysis: glycogen
breakdown
proteolysis: protein
breakdown
Lipolysis : fatty acid
breakdown
glycolysis: glucose
breakdown
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동화작용 경로
glycogenesis : glycogen
synthesis
protein synthesis
lipogensis : fatty acid
synthesis
gluconeogenesis : glucose
synthesis
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경로의 조절
(Regulation of pathways)
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모든 대사 경로는 보통 한 가지 방응으로 구성되
어 있으며 기본적으로 불가역적이고 그 경로의
“ rate-limiting ” 반응을 형성한다.
이러한 반응을 catalysing하는 효소는 다음과 같
은 기전으로 강하게 조절한다.
☞ 대사 경로의 비(rate)는 세포의 요구(cell’s
needs)에 따라 조절된다.
☞ 어떤 분자라도 그것의 합성과 분해 경로는
“무익한 회로(futile cycle)”를 유도하면서 동
시에 활성화 되지는 않는다.
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대부분의 대사경로는 다른 세포와 다른 조직에
서 동시에 일어난다.
이러한 경로는 에너지와 중간 대사물이 세포의
요구에 충분하게 세포의 여분의 필요량에 적합
하도록 조절되어야만 한다.
대사경로의 조절은 다른 환경에 적을 할 수 있도
록 가변적이어야 한다.
예; 식사할 때와 공복 시에는 반대로 대사가 일
어나며 운동과 휴식도 마찬가지이다.
이러한 대사조절은 인체의 모든 세포에서 서
로 조절되어야 한다.
대사 조절 기전
(Mechanism of control)
대사경로를 조절하는 데는 3가지 주요 기
전이 있다.
☞ 기질의 공급(supply of substrate)
☞ 알로스테릭 조절(Allosteric control)
☞ 호르몬 조절(hormonal control)
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기질의 공급(Supply of substrate)
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만일 기질의 공급에 제한된다면 그 경로의
속도는 감소된다.
동종적인 조절(Allosteric control)
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동종적인 조절은 end product
inhibition(같은 물질)에 의하여 일어나는
데 양적(positive-stimulate), 음적
(negative-inhibit pathway)인 되먹이기
작용(feedback inhibition)이 있고
Allosteric effectors[효소의 regulatory
site와 결합하여 효소를 catalytic(active)
site와 분리하는 작용을 가지고 있어 효소
의 활성화를 증가 또는 감소시킨다.]의 생
산을 통하여 일어나기도 한다.
호르몬 조절(Hormonal control)
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호르몬 조절에는 인슐린(insulin)과 글루카
곤(glucagon)과 같이 효소의 활동 등에 영
향을 주어 대사 경로의 비를 조절하는 두
가지 상반된 호르몬이 작용한다.
처음에는
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효소의 가역적인 인산화(reversible
phosphoryation)에 의하여 활성도를 조절한다.
예; 글루카곤(glucagon)은 glycogen synthase,
glycogen phophorylase 모두
phophorylation을 일으킨다.
Glycogen synthase는 phophorylation에 의
하여 inhibition되고 glycogen
phosphorylase는 활성화된다.
이렇게 발생하는 glycogen의 합성과 분해는
동시에 활성화 되지 않는다.
두 번째로
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호르몬은 유도(induction)에 의하여 대사 경로에
영향을 미칠 수 있다.
이러한 호르몬은 RNA의 전사율(transcription
rate)을 자극하면서 합성되는 효소의 양을 증가
시킨다.
이와 비슷하게 어떤 조건에서 호르몬은 전사과
정(transcription)을 방해하여 어떤 효소를 합성
한다.
이러한 과정을 억압(repreesion)이라고 한다.
생 에너지 학의 기본적 원리
Basic principles of Bioenergetics
생 에너지 학이란?
☞ 생화학적인 반응에 따른 에너지의 변화를
연구하는 학문이다.
☞ 이러한 학문은 어떤 반응이 왜 일어나는
지 그리고 어떤 것은 일어나지 않는지에
대하여 점검(work out) 할 수 있도록 해
준다.
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