우리는 이미 세포 호흡이
대략 세가지 상태로 나누어질 수 있다는 것을 배웠습니다.
세포.... 호흡......
첫 번쨰는 해당작용인데요, 말 그대로
글루코오스(포도당)을 분해하는 과정입니다.
"글루코오스의 분해"
그리고 이 작용은 산소의 유무와 관계없이 일어날 수 있습니다.
만약 산소가 없다면, 발효로 넘어갑니다.
발효에 대해서는 나중에 이야기하도록 할게요.
발효를 진행하게 되면
젖산을 생산합니다.
다른 종류의 생물에서 발효가 진행되면
알코올이나 에탄올을 생산할 수도 있습니다.
그러나 만약 산소가 있다면,
산소가 있을 때 더 많이 진행될 수 있다고 추정할 수 있겠죠,
그래서 만약에 산소가 있다면, 우리는
크레브스 회로로 나아갈 수 있습니다.
이 회로는 때때로 시트르산 회로로 불리기도 하는데,
이는 이 회로가 시트르산을 취급하기 때문입니다.
오렌지 주스나 레몬이 그렇게 불리는 것과 같은 이유죠.
그리고 거기에서부터 우리는
전자전달계로 나아갈 수 있습니다.
전자 전달계
그리고 우리는 세포호흡에 관한 첫번째 비디오에서
이 회로가 바로 ATP들이 생산되는 곳이라는 것을
이미 배웠습니다.
비록 이 위의 과정들로부터 나온
원자재들을 사용하는 것이긴 하지만요.
자, 지금부터 제가 이 비디오에서 하고자 하는 것은
단지 해당과정에 집중하는 것입니다.
해당과정에 대해서만요.
그리고 이것은 가끔 굉장히 도전적이고 어려운 과제인데
왜냐하면 가끔씩 공부하다가 사소한 것에서 막힐 때가 있거든요
그리고 저는 이러한 세세한 과정들에 대해서 조금 다루고,
또 실제 메커니즘에 대해 보여드리도록 할게요.
그리고 여러분, 굉장히 주눅이 들 수도 있어요.
그렇지만 저는 이것들을 단순화 시켜서 여러분이
전체적인 흐름을 잡을 수 있도록 도와줄거에요.
그렇게 전체적인 흐름을 잡고 나서 그 다음에
해당과정의 세세한 과정을 보면
조금 더 이해가 잘 가실 거에요.
그래서 해당과정, 혹은 사실은 세포 호흡은요
글루코오스에서부터 시작해요.
글루코오스에서 말이지요.
그리고 우리는 글루코오스의 화학식을 알고 있죠.
C6H12O6죠.
그리고 전체적인 구조를 그릴 수도 있어요.
시간이 조금 걸리지만요.
근데 저는 그냥 탄소 골격에 대해서만 집중할게요.
네, 고리구조죠. 아니, 고리구조가 될 수 있어요.
그런데 저는 그냥 한 줄로 배열되어 있는 탄소로 그려볼게요.
해당과정에는 크게 두 가지의 중요한 상태가 있습니다.
알아두면 좋을 거에요.
첫번째는 투자 과정이라고 해요.
그리고 투자 과정에서는 사실 두 개의 ATP를 소모합니다.
"두 개의 ATP를 소모한다"
여러분도 알잖아요, 세포호흡의 궁극적인 목적이
ATP를 만드는 거란 것을요. 그런데 방금 과정에서 사실은
두 개의 ATP를 소모해야 합니다.
그렇지만 두 개의 ATP를 소모한 후에
글루코오스를 두 개의 3탄소 화합물로 분해하는데요
바로 이 분자 안에 인산기가 위치해 있습니다.
인산기는 앞서 소모된 ATP로부터 만들어지는 것이죠.
옆의 두 번쨰 3탄소 화합물에도 인산기가 있고요.
여러가지 이름이 있지만
이 화합물을 PGAL이라고 부릅니다.
굳이 알 필요는 없습니다.
혹은 포스포글리세르알데히드라고요. 글자가 너무 복잡해서
제 철자 실력을 시험하네요.
아무튼 그건 중요한 게 아니고요.
여러분이 알아야 할 점은
첫 번째 과정에서 두개의 ATP를 소모한다는 것입니다.
그게 바로 이 과정이 투자 과정이라고 불리는 이유에요.
사업적인 비유를 들자면, "투자하는" 과정인 거잖아요.
이 투자 과정의 결과물인 두 개의 PGAL들은 이제
지불 과정으로 넘어가게 됩니다.
그래서 지불과정에서는요,
각각의 PGAL들이 피루브산으로 바뀌게 됩니다.
피루브산은 또다른 종류의 3탄소 화합물인데요, 약간 변형된 형태입니다.
PGAL이 피루브산이 되는 과정은-이제부터 피루브산을
파란색으로 쓸게요. 왜냐하면
용어를 알면 좋잖아요.
잠깐만 기다려요 피루브산의 구조를 보여줄게요.
피루브산
pyruvate 대신 "pyruvic acid"라고 불리기도 하고요
같은 겁니다.
이렇게 되면 해당과정이 끝나게 됩니다.
그래서 투자 과정에서는 글로코오스로 시작해서
포스포글리세르알데히드로 끝나는데, 이것은
글루코오스를 분해하고
인산염을 각 끝에 붙이면 되는거죠.
그리고 이들은 각각 독립적으로
지불과정에 들어갑니다.
그래서 결과적으로는 처음에 주어진 모든 글루코오스들에 대해서
두 개의 피루브산 분자로 끝을 맺게 되는 것입니다.
이제 당신은 "이봐요 살, 지불 과정이 있었잖아요"
"우리는 무엇을 지불했죠?" 라고 말할 거에요.
글쎄요 우리가 지불한 것은, 잠깐만요 일단 이것을
"지불 과정"이라고 써놓도록 하죠.
이것은 우리의 지불 과정입니다.
지불 과정
하얀 배경에 대해서는 사과할게요.
배경을 흰색으로 한 이유는 지금 제가 보여드리고 있는 이 메커니즘이
위키피디아에서 베껴온 것이고 그 자료가
흰색 배경을 가지고 있어서 저도 이 비디오에서
흰색 배경을 사용한 거에요.
그렇지만 제 개인적으로는 정말 검은 색깔 배경을
훨씬 좋아합니다.
아무튼 여기 바로 이것은 지불 과정이에요.
그래서 포스포글리세르알데히드를
피루브산으로 바꿀 때 우리는 두 가지를 생산합니다.
아, 세 가지라고 말할 수 있겠군요.
우리는 각각의 PGAL들을 가지고
피부르산을 만들고 이것이 두 개의 ATP를 생산합니다.
두 개의 ATP.
여기에서 두 개의 ATP를 생산할 거에요,
여기도 두 개의 ATP를요.
그리고 각각의 ATP들이 NADH를 생산합니다.
N-A-D-H
더 어두운 색으로 적을게요.
N-A-D-H
당연히 분자 전체를 진공에서 뚝딱
만들어내는 건 아니고요,
구체적으로 어떤 작용을 하는 것이냐면 일단
NAD+라는 시작 물질로부터 시작해서,
그것을 환원시킵니다.
수소를 더함으로서 말이에요.
기억하세요, 우리는 이미 몇 개의 비디오에서
환원을 수소 분자를 얻는 것이라고 생각할 수 있다고 배웠습니다.
그래서 NAD가 NADH로 환원되는 거에요.
이후, 이 NADH들이 전자전달계에 사용됩니다.
실질적으로 ATP를 생산하기 위해서요.
그래서 전체적인 흐름을 다시 살펴보면, 만약 우리가
해당과정의 반응식을 적는다면
일단 먼저 글루코오스로 시작합니다.
글루코오스
그리고 NAD+가 필요하겠죠.
NAD+
그리고 사실, 1몰의 글루코오스를 위해서는
두 개의 NAD+가 필요합니다.
두 개의 ATP가 필요할거고요.
두 개의 ATP요.
지금 저는 그냥 시작하기 위해 필요한 모든 물질들을
적고 있습니다.
그리고 또 필요한게.. 음, 이렇게 말할 수 있죠.
ATP가 생성되기 전에 ADP의 상태라고요.
그래서 저는 ADP를 네 개 더하겠습니다.
그리고 해당과정을 마치고 난 후에는
여기에 적도록 할게요.
아, 이것도 적을게요. ADP였어요.
A-D-P-s
그냥 저 부분을 여기에 다시 적을게요.
네 분자의 ADP들.
그리고 두 개의 인산기가 필요할 겁니다.
왜냐하면 네 개의 인산기가 필요할 거거든요.
그냥 이렇게 부를게요, 얘네는 때떄로
이렇게 적히니까요.
아, 그냥 이렇게 적을수도 있어요.
네 개의 인산 그룹.
이렇게요.
이 물질들을 가지고 해당과정을 진행하고 나면,
두 개의 피루브산과 두 개의 NADH를 얻을거에요.
N-A-D-H
NAD가 환원된거죠.
수소를 얻은거에요.
RIG
OIL RIG
환원은 전자를 얻는 것이다.
그러나 생물학적인 관점에서는, 그냥 환원을
수소를 얻는 것이라고 생각해요.
왜냐하면 수소는 굉장히 전기음성도가 작고, 따라서
전자를 가져오는 거나 마찬가지니까요.
수소의 전자를 얻은 겁니다.
그래서 NADH들과 두 개의 ATP들이
투자 과정에서 사용됩니다.
이게 제가 이 둘을 조금 떨어뜨려 적은 이유에요.
그래서 이 두가지는 사용되었습니다.
두 개의 ADP가 남았어요.
A-D-P
그리고 이것들은,
ATP로 바뀌게 됩니다.
그러므로 네 개의 ATP 생성.
아, 네 개가 필요하지 않았네요.
알짜로 두 개의 인산기만 있으면 되네요.
왜냐면 두 개는 ATP에서 나오니까요.
그리고 총 두개가 더 필요하죠
여기에서 네 개가 나오니까요.
큰 흐름은, 글루코오스로 시작해서
두 개의 피루브산으로 끝나는 겁니다.
두 개의 ATP를 사용했어요.
네 개의 ATP를 얻었고요.
그래서 총 알짜로 두 개의 ATP가 생성되었습니다.
엄청나게 크게 쓰도록 할게요.
해당과정에서 알짜로 얻는 것은, 두 개의 ATP입니다.
얻은 두 개의 NADH들은 후에
전자전달계에서 세 개의 ATP를 생산하는 데에 사용됩니다.
두 개의 NADH와 두 개의 피루브산을 얻었고요, 이들은
acetyl-CoA로 다시 바뀌어
크레브스 회로의 전구 물질이 됩니다.
아무튼 해당과정의 생성물이죠.
자 이제 큰 그림을 알았으니, 이제
실제 메커니즘을 알아보도록 합시다.
자세한 메커니즘을 보면
주눅이 들 수도 있어요.
그렇지만 방금 이야기한 내용과 똑같은 이야기에요.
글루코오스로 시작합니다.
글루코오스는 6탄당이죠.
고리 형태를 이룹니다.
하나, 둘, 셋, 넷, 다섯, 여섯 개의 탄소로요.
이렇게 적을 수 있는데요,
엄청난 단순화죠.
이 글루코오스는 몇 개의 과정을 거칩니다.
여기에서 ATP를 소모하고요.
그러므로 색깔 있는 것으로 표시할게요.
ATP를 소모할 때마다 오렌지색으로 표시하도록 하겠습니다.
여기에서 ATP 1개를 소모하고
여기에서 나머지 1개를 소모합니다.
그리고 제가 이야기했듯이,
이들은 약간 다른 이름을 가지고 있어요.
이들은
포스포글리세르알데히드라고 불립니다.
이것은 글리세르알데히드 3인산이라고 불립니다.
완벽히 똑같은 분자에요.
여기에서 볼 수 있듯이,
세 개의 탄소가 있습니다.
하나, 둘, 세개의 탄소요.
그리고 인산기가 붙어있습니다.
인산기는 사실 산소에 붙어 있죠.
그러나 단순화를 위해서
인산기를 그냥 이렇게 그리도록 할게요.
바로 저기에서 언급했었엉.
여기
포스포글리세르알데히드 바로 여기요.
위의 이것은 실제 구조입니다.
그렇지만 저는 이런 실제 구조들을 보면 가끔은
큰 그림을 파악하지 못할 수 있다고 생각해요.
아무튼 그래서 이 구조가 두개 있습니다.
이 두 상태를 왔다갔다 할 수 있어요.
서로 다른 이성질체를 말이죠
여기에서 중요한 것은
3탄당 구조가 두개 생겼다는 것입니다.
글루코오스가 쪼개져서요.
그리고, 우리는 이제 지불 과정에 들어갑니다.
여기 두 개의 화합물이 있다는 것을 꼭 기억하세요.
그것이 바로, 이들이 이 메커니즘을 그릴 때
옆에 곱하기 2를 적어둔 이유입니다.
왜냐하면 글루코오스가
두 개의 화합물로 분리되니까요.
그래서 각각의 분자들은
여기 이 과정을 거치게 됩니다.
그리고 각각의 글리세르알데히드 3인산,
혹은 PGAL들, 혹은 포스포글리세르알데히드들은
이 메커니즘을 거치는데요
여기에서 ADP가 ATP로 바뀌네요.
그러므로 ATP 1개 추가입니다.
그리고 여기에서 또 일어나는 것을 다시 볼 수 있죠
피루브산으로 향하는 과정에서요.
피루브산으로 변하는 과정에서
또다른 ATP가 1개 더 생성됩니다.
그러므로 각각의 PGAL들, 혹은 포스포글리세르알데히들에 대해서
지불 과정에서 두 개의 ATP를
생산하게 됩니다.
이러한 PGAL이 두 개 있고요.
그래서 총 한 개의 글루코오스에 대해서 우리는 총
4개의 ATP를 지불과정에서 생산합니다.
결론적으로 지불과정에서, ATP 4개.
투자과정에서 하나, 두 개의 ATP를 소모했었죠.
그래서 총 알짜 ATP는
해당과정에서 ATP 2개입니다.
총 생산된 것은 4개지만
투자 과정에서 2개를 투자해야 하니까요.
그리고 바로 여기에서 NAD와 NADH를 볼 수 있습니다.
각각의 포스포글리세르알데히드, 혹은
글리세르알데히드 3인산 혹은 PGAL 뭐든 부르고 싶은 대로,
바로 이 단계에서 우리는
NAD+가 NADH로 환원된다는 것을 볼 수 있습니다.
그래서 각각의 화합물들에 대해 이러한 일이 일어납니다.
그리고 명백하게도 이러한 화합물은 두 개 있고요.
글루코오스가 두 개의 이 화합물들로 쪼개지잖아요.
그래서 두 개의 NADH들이 생산됩니다.
그리고 나중에 이것들은 전자전달계에서
세 개의 ATP를 생산하는 데에 사용됩니다.
그래서 결론적으로, 이 과정이 모두 끝났을 때,
두 개의 피루브산이 남게 됩니다.
그림을 크게 그려서 좋네요.
피루브산이 어떻게 생겼는지 봐요.
그리고 우리는 산소 결합을 포함한 모든 구조를
볼 수 있어요.
아무튼 3탄당입니다.
세 개의 탄소 골격이 있어요.
그래서 결론적으로는, 글루코오스가
둘로 쪼개진겁니다.
산화된거죠.
어떤 수소들은 여기에서 떨어져나옵니다.
여기에서 볼 수 있듯이 여기에는 수소가 세개밖에 없는데
우리는 처음에 글루코오스에서 12개의 수소로 시작했잖아요
그리고 지금은 탄소가
산소와 더 세게 결합하고 있고요.
그래서 결과적으로는 전자를
산소에게 빼앗기는 것이지요.
그래서 탄소는 이 과정에서 산화되는 것입니다.
산화해야 할 것이 아직 더 남았어요.
그리고 이 과정에서 우리는 두 개의 알짜 ATP와
이후에 ATP를 생성하는 데 사용될 두 개의 NADH를 생성할 수 있습니다.
아무튼, 이 내용이 도움이 되었기를 바래요.