Transcript 7장 탄수화물 대사(5.글리코겐

생화학
7장 5.글리코겐 대사와
오탄당 인산회로
글리코겐 대사 :
(Glycogenesis and Glycogenolysis)
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<개요>
 혈액의 글루코오스 농도를 일정한 범위 내에서 유지하는 것은 생명 유지에 필수
 혈당의 급원은 식사, 당신생경로 및 글리코겐 분해 임
 글루코오스와 글루코오스 전구체의 섭취량은 늘 일정한 것이 아님
 당신생경로는 신속한 글루코오스 합성을 보장하지 못함
 간과 신장에 저장되었던 글리코겐은 저혈당 시에 분비되는 글루카곤의 작용으로
신속하게 분해 됨
 근육에 저장된 글리코겐은 지방산이 호기적 대사로 ATP를 생산할 수 없을 때에
에피네프린의 작용으로 신속하게 분해되어 근 수축의 에너지원이 됨
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1) 글리코겐 합성(glycogenesis)
 식사 후 혈당량이 높을 때 간에서 합성 – 주로 간과 근육
 UDP-글루코오스 형태로 되어 글루코오스 한 개씩 첨가 됨
 기존의 글리코겐 혹은 글리코제닌(glycogenin)이라는 단백질이 글리코겐 합성의
프라이머로 작용 함
 글리코겐 합성효소(glycogen synthase)에 의해 α(1  4) 결합 형성 함
 α(1  4) 결합이 길어지면 α(1  4)글리코시드 결합을 분해하여 말단의 5~8개 잔기를
분리하고 이를 α(1  6)글리코시드 결합으로 새로운 가지를 형성 함
(아밀로-α(1,4→1,6)-글루코실 전이효소)
 글루코오스-6-인산
→
글루코오스-1-인산
(포스포글루코뮤타아제)
글루코오스-1-인산 → UDP-글루코오스 → 글리코겐
(UDP-글루코오스 피로가인산분해효소)
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<UDP-글루코오스 → 글리코겐 과정에 필요한 효소>
 UDP-글루코오스의 글리코실기를 글리코겐의 비환원 말단에 전이하는 것을 촉매하는
효소는 글리코겐 합성효소(glycogen synthase) 임
 글리코겐 분자 내 가지사슬 형성을 위해 α(1,6) 결합을 만드는 분자효소 :
아밀로-α(1,4→1,6)-글루코실 전이효소[amylo-α(1,4)→1,6)-glycosyl transferase]
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<글리코겐 합성 요약>
 주로 간과 근육에서 일어남
 ATP 대신에 UTP를 사용하여 UDP-glucose를 생성
 glycogen synthase은 글리코겐합성 조절효소로 작용
- 인슐린은 이 효소의 활성를 증가시켜 글리코겐 합성을 촉진
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2) 글리코겐 분해
<글리코겐 가인산분해효소에 의한 글리코겐 분해>
 피리독살인산(pyridoxal phosphate)을 조효소로 함
 글리코겐의 비환원 말단으로부터 글루코오스 제거 : α(1,4) 결합 절단
⇒ 글리코겐 -(글리코겐 가인산분해효소)→ 글루코오스-1-인산 방출
* 글리코겐 가인산분해효소는 분지점부터 4개 잔기에 도달할 때까지만 진행
 한계 텍스트린(limit dextrin) : 글리코겐 가인산분해효소에 의해 더 이상 분해작용을
받지 못하게 된 것
 글루코오스-1-인산 : 포스포글루코뮤타아제에 의해 글루코오스-6-인산으로 전환됨
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<글리코겐의 분지점에서 α(1,6) 글리코시드 결합의 가수분해>
 탈분지효소(debranching enzyme)에 의해 분해
 한계 덱스트린의 분지점에서 3개의 잔기를 떼어냄
 α(16) 글리코시다아제 작용으로 α(16) 글루코시이드 결합을 끊음
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<글리코겐 분해 요약>
 포스포릴라아제에 의해서 시작
 글루칸 전이효소와 debranching 효소에 의해서 1-인산 포도당이 생성
 포스포글루코뮤타아제에 의해서 6-인산 포도당으로 되고
 포도당-6-인산 가수분해효소에 의해서 포도당이 됨
(근육에는 이 효소가 없어서 포도당으로 되지 못함)
<포스포릴라아제>
 조절 효소이다.
 환상 AMP에 의해서 활성화 된다.
 인슐린은 환상 AMP 생산을 감소
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3) 글리코겐 대사조절
 합성과 분해 모두 인슐린, 글루카콘, 에피네프린 같은 호르몬에
의해 조절
 인슐린 증가 – 글리코겐의 합성을 촉진, 분해를 억제
 글루카곤, 에피네프린 증가 – 글리코겐 합성을 억제, 분해를 촉진
(에피네프린 – 간에서는 해당과정을 억제하여 혈당 증가
- 근육에서는 해당과정을 촉진)
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오탄당인산 회로
(pentose phosphate pathway)
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1) 오탄당인산 회로(HMP shunt)
 NADPH(환원제)의 생성과 뉴클레오티드 구성요소인 오탄당 공급 및 오탄당 분해과정
 ATP 재생은 없음
 중요 생성물 : NADPH(동화 반응에 필요한 환원제) 생성,
리보오스-5-인산(뉴클레오티드와 핵산의 성분)
 세포분열이 빈번한 조직(골수, 피부, 소장 점막, 암조직)과
지방 합성이 왕성한 조직(간, 유선, 지방조직),
콜레스테롤 및 스테로이드 호르몬 합성이 왕성한 조직(간, 부신피질, 성선)
적혈구, 렌즈, 각막(산소와의 접촉으로 NADPH/NADP+비율이 높아야 함)
 세포질에서 산화적 단계(비가역적)와 비산화적 단계(가역적)를 거침
 근육에는 글루코오스-6-인산 탈수소효소가 적게 있어서 HMP회로가 활발치 못함.
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중요한 다른 당의 대사 :
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1) 프록토오스(fructose) 대사
 프룩토오스의 공급원 : 과일, 꿀, 설탕
 GLU5에 의해 세포내로 유입 됨(인슐린이 필요 없음)
 프락토오스 함유 과일들은 단맛에도 불구하고 혈당지수가 높지 않음
 글루코오스보다 신속하게 해당이나 당신생경로에 합류하여 대사 되고,
중성지방 합성에 보다 더 직접 이용 됨
<두 가지 경로에 의한 대사 – 주로 간에서 대사 됨>
 간 : 프룩토오스 -(프룩토키나아제)→ 프룩토오스-1-인산
-(프룩토오스-1-인산 알돌라아제) → 글리세르알데히드-3-인산
 근육과 지방조직 : 프룩토오스 -(헥소키나아제)→ 프룩토오스-6-인산
* 효소는 포도당에만 작용이 빠르므로 주요 경로가 안됨
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2) 갈락토오스(galactose) 대사
 갈락토오스는 세포내로 유입되는데 인슐린에 의존적이지 않음
 갈락토세미아 – 갈락토오스 1-인산 우리딜전이효소의 결핍
- 갈락토오스 1-인산이 대사되지 못하여 혈중 갈락토오스가 높아지고
- 갈락티톨이 수정체에 축적되어 백내장의 원인이 됨
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<갈락토오스 대사 요약>
 간에서 글루코오스 1-인산를 거쳐서 글루코오스로 전환
 간 기능 장애가 있으면 갈락토오스는 포도당이 되지 못함.
(간 기능검사에 사용 : 갈락토오스 부하시험)
 UDP-glucose 와 UDP-galactose는 가역반응 :
(체내 갈락토오스 요구시 전환 가능)
(포스포갈락토오스 유리딜전이효소가 결핍이면 갈락토오스 대사 못함 :
갈락토오스 혈증(galactosemia)이라는 선천상 대사장애)
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