| ###에너지생산과정 http://www.biotopics.co.uk/a2/TCAcycle.html
###당/지방의 분해 이용 및 Glycolysis-Pyruv.decarboxylation-TCA회로 요약###
## 공복이나 금식 때, Epi,Glucagon등에 의해 활성화된 C-AMP의 자극으로 유리된 hormon-sensitive lipase는 지방조직에서 에스테르 형태인 TG를 glycerol + fatty acid로 분해함 http://www.csun.edu/~jm77307/Fatty%20Acid%20Catabolism.pdf
**Glycerol : (CH2OH)2-CHOH-->glycerol-3-P-->dihydroxyacetone-p --> glyceraldehyde-3-p 로 먼저 전환 --> 피루브산--><해당과정>-->PDC과정을 거쳐서 acetylcoA로 됨.
**Fatty acid: CH3-(CH2)n-COOH, 먼저 B5로 부터 변환된 CoA가 지방산과 결합하여 fatty AcylCoA가 되어 미토.외막의 CPT-1( carnitine-palmitoyl transferase)에 의해 외막을 통과, 카르니틴 셔틀은 이를 미토.내막을 가로질러 미토. 기질내로 운반, 미토.기질에서는 FAD+, NAD+를 이용하는 베타산화 1회당 1 AcetylCoA를 생산, 나머지부분도 이 과정을 반복하면서 2C 단위로 잘라내어 AcetylCoA를 만듬..최종적으로 남는 CH3-CH2는 thiolase+CoASH의 작용으로 thiolysis가 일어남.. ODD chain FA의 경우 최종적으로 AcetylCoA+propionylCoA가 남고 propionylCoA는 metylmalonylCoA로의 전환을 거쳐서 succinylcoA가 되어 TCA에서 중간대사물로 이용됨.
##포도당1분자당, <해당 - 피루브산 탈탄소 과정 : B1이 Key역할>에서 6-8 ATP, 에서 에서 30 ATP 생산하는 과정
:세포질내로 유입된 포도당1 분자<6C> [2 PGAL로의 전환에 2 ATP가 필요]
<--->2 PGAL(glyceraldehyde-3-phosphate)<3C> : GAPDH에 의해 다음단계 진행.
----->2 Pyruvate<3C> [ 2 NADH, 4 ATP 생산 배출] : **피루브산 생성까지는 세포질에서 일어나는 해당과정, 이 이하는 미토.기질에서 일어남 : Pyruvate는 Pyruvate Dehydrogenase(PDH) complex가 주도하고 ThiaminPyroPhospate(TPP), thamin-dependent transketolase 과 기타조효소에 의해 보조되는 Pyruvate decarboxylation(PDC)과정을 거쳐서.
-------->2 AcetylCoA<2C>로 전환 [ 2 NADH , 2 CO2 생산 ] : AcetylCoA는 oxaloacetate와 결합하여 citrate가 되면서 TCA 회로가 작동 : 최종적으로 1 AcetylCoA 당 3NADH, 1FADH, 1ATP, 2CO2생산 (TCA회로 합계= 6 NADH, 2 FADH, 2 ATP, 4 CO2)
** 즉, 포도당1분자가 해당과정 부터 TCA회로를 거치는 동안 8 NADH, 2 FADH2, 2 ATP, 6 CO2 생산
: NADH와 FADH는 ETC로 들어가서 ATP synthetase에 의해 Oxid. Phosphorylation되어 최종적으로 ATP가 생산됨.
**포도당 1분자 당, 해당과정에서 2 NADH(근육과 뇌에서는 마치 FADH인 것처럼 글리세롤-인산 셔틀을 거쳐 미토.내로 진입하여 QH에 전달되므로 2x2=4 ATP), + *TCA회로에서 8NADH(8x3= 24 ATP) + 2FADH(2x2= 4 ATP) +*여기에 이미 해당과정에서 2ATP, TCA회로에서 2ATP 생산되었으므로 총 36ATP가 생산됨
## ATP생산량의 장기별 차이 – 세포질에서 생산된 NADH를 어느 셔틀을 이용해서 처리하느냐의 차이임
미토.내막에 있는 아스파르트산-말산 셔틀은 (ETC complex prot.1의 전자전달효소인 FMN에 NADH 전달 -3ATP 생산) 주로 심장, 신장, 간에, 글리세롤-인산 셔틀은 (ETC complex pot.2의 전자전달효소인 QH에 FADH 전달 -2ATP생산) 뇌와 근육 등에 주로 존재하기 때문에 뇌-근육은 1분자 포도당으로부터 36ATP가 생성되나 심장-간에서는 아스파르트산-말산셔틀을 그대로 이용하므로 세포질 해당과정에서 생성된 2NADH로부터 6ATP를 얻어내어 총 38ATP가 생성된다.
#해당과정-TCA회로-전자전달계 요약 (***에너지 원료의 30%는 Glucose로 부터, 70%는 Fatty acid로 부터 얻음을 기억하라!!! <1>B6는 전자전달계에 관여하면서 또한 간에 저장된 글리코겐을 분해하여 포도당으로 전환시키고, 포도당은 이어서 세포질에서 무산소해당과정을 통해 피루브산 2분자로 분해되며, B1은 간의 Cori Cycle에서 혈액중의 젖산을 피루브산으로 전환시켜 재사용하게 한다. 이 피루브산이 B1중개하에 미토콘드리아로 유입되어 이어서 아세틸조효소A로 전환되어, <2>이 때 지방산은 B5로부터 전환된 CoA와 결합하여 fatty AcylCoA로 변환되고 이는 CPT1과 Lcarn이 미토.기질내로 유입시킨다음, NAD+, FAD+가 주도하는 베타산화를 통애 fatty AcylCoA를 2C 단위로 잘라서 아세틸조효소A를 생산한다.==>이어 미토콘드리아 기질내에서 Acetyl CoA를 이용한 구연산회로가 동작되어 에너지가 생산되는데, 이 과정에 미토콘드리아의 수명을 연장시키면서동시에 그 숫자를 늘려주는 코엔자임Q10과 함께, B2는 FMN과 FAD의 전구체로서, B3 는 NAD의 전구체로서 매우 중요하다. 즉, 에너지생산과정에는 필수조효소로서 코엔자임Q10, NAD, FAD, Mg이온이 관여한다 --NAD는 B3로부터, FMN과 FAD는 B2로부터 유래하며, 피루브산의 미토콘드리아 내로의 유입은 B1이 게재하고, B5는 흔히 acyl group 운반체로서의 당신생에 관여하는 CoA의 구성요소이며, 세포호흡에서는 AcetylcoA로 관계되어 있고 이는 피루브산 산화, 아미노산의 당신생작용, 지방산의 아세틸조효소 A로의 전환에 관여한다. : 따라서 B1-B2-B3-B5-CoQ10-Mg가 필수적이다. ***이와 더불어 B6의 보효소로의 작용은 약60여 가지에 달하며, *혈중포도당 증산작용, 즉Glycogen phosphorylase를 보조하여 에너지 생성위해 간과 근육으로부터 Glycogen을 유리시켜 포도당으로 전환시켜주며, Decarboxylase, Transaminase, Deaminase를 보조하여 당신생을 돕거나(=아미노산분해당신생/이화작용) *DNA, RNA합성 등 단백질 동화에도 관여함. *또한 homocysteine을 cysteine으로 변화시킴 )
-인슐린의 세포막 GLU-T4 gate opening 작용에 의해 세포질 내로 유입된 포도당은 세포질에서 해당과정을 거치면서 포도당1분자는 2ATP, 2NADH2(심장-신장-간세포에서는 세포질에서도 아스파르테이트-말산 셔틀을 이용하여 직접NADH2가 이용되어서 6ATP가 추가적으로 전자전달계를 거치면서 생산되지만, 뇌-근육-기타세포의 세포질에서는 아스파르테이트-말산 셔틀을 통해 직접 NADH2를 미토콘드리아내막내로 이동시키지 못하고 글리세롤-인산 셔틀을 이용하게되어, 2 NADH2 대신 2 FADH2형태로 이동되므로, 이것은 전자전달계에서 4ATP로 전환되어 결국 해당과정에서는 총 6-8ATP가 나온다)를 내면서 피루브산 2분자가 되고, 이 피루브산은 미토콘드리아의 기질 안으로 유입되고 여기에 있는TCA회로를 경유하는데, 먼저 산화되어 아세틸조효소A로 변하고 옥살로아세트산과 결합하여 시트르산으로 전환되어 진행되는 TCA회로에서는 피루브산 1분자당 3 CO2, 4 NADH2, 1 FADH2, 1 ATP를 생성함(결국, 피루브산 1분자 당 15ATP가 형성됨) 결국 포도당 1분자는 피루브산 2분자로 전환되므로 포도당 1분자당 총 36-38ATP가 생산되는 것이 된다.: 그 계산의 근거를 보면 해당과정과 TCA회로에서 이탈된, 에너지를 가지고 있는 수소들은 이들 NADH2, FADH2형태로 셔틀에 의해 미토콘드리아 내막으로 이동되어 전자전달계를 거치면서 산화환원반응을 거쳐서 산소와 결합하여 결국 물이 되는데, 전자전달계에서는 1분자의 NADH2로부터 3ATP가, 1분자의 FADH2로부터 2ATP가 만들어진다. @@@기억해둘 것---혹자는 1 분자 NADH2 당 2.5 ATP, 1분자 FADH2 1.5 ATP를 생산하는 것으로 계산하기도 한다. 이 때는 전자전달계 증폭과정까지 통틀어서 포도당1 분자 당, 해당과정에서 5-7 ATP, TCA cyling 2회로 인한 25 ATP, 따라서 생산되는 총 ATP는 30-32 ATP로도 계산된다.
***NAD+가 물과 결합하여 환원이 될 때(물이 반드시 필요하다), 산소이온1개, 수소이온 2개와 전자 2개를 얻게 되지만, 일반적인 경우에 NAD는 H+ 1개와 전자 2개와 결합해서 NADH 를 구성.--- 이 때의 NAD+를 +1가의 양이온 조효소라고 부르는데, 여기에 H+ 1개와 전자 2개가 결합한 NADH는 중성이 됨. 결과적으로 H+ 가 하나 남은 상태에서, 남아도는 H+ 가 NADH와 함께 다니기 때문에 NADH2 라고도 함. 결국, NADH 나 NADH2나 동일한 것임을 기억할 것.
#생체 내 포도당의 분해 과정에서 심장과 간에서처럼 38ATP, 뇌와 근육에서는 36ATP 가 생성되는 이유.
--해당과정에서 생성되는 물질은, 피루브산1 분자(=아세틸조효소A 2분자), 2개의 NADH와 2개의 ATP임.
--해당과정이나 TCA회로에서 생성된 NADH 는 공히 세포질에서는 ATP로 전환이 되지 않고 미토콘드리아내로 들어가야 ATP로 전환이 일어남, 원래는 NADH가 미토콘드리아의 내막으로 들어가기에는 분자량이 너무 커서 직접 들어가지 못하므로, NADH를 아스파르트산-말산의 조합셔틀(=>3ATP생산하게 함. NADH DH작용을 거쳐 FMN=>FeS=>산화형Q로 수소이온-전자커플을 넘겨주는 ETC protein complex I를 이용) 또는 글리세롤-인산 조합의 셔틀(=>NADH가 2ATP생산하게 하는 FADH2형태로 전환되고 SDH작용을 거쳐 FAD=>산화형Q로 수소이온-전자커플을 넘겨주는 ETC protein Complex II를 이용)을 이용해 이동하는 방법을 사용하게 됨(= 아스파르트산-말산 셔틀, 혹은 글리세롤-인산 셔틀.) ***전자전달계의 전자전달과정을 요약하면 미토콘드리아 매트릭스로부터 막간공간으로 ETC-PC I ETC-PC II를 거쳐 이동된 수소이온과 에너지가 풍부한 전자는 막간공간내에서 UQ(CoQ10)을 경유한 후, ETC-PCIII->CytC->ETC-PC IV을 거치는데, 막간공간-매트릭스 사이에 생긴 수소이온경사에 따라 막간공간으로부터 매트릭스내로 분산되면서 미토콘드리아내막의 ATPsynthetase를 거쳐 물과 ATP가 합성됨과 동시에 수소이온은 산소와 결합하여 물이 생성된다.
--중요한 것은, 아스파르트산-말산 셔틀을 통한 NADH의 이동은 우리가 흔히 아는 것처럼 미토콘드리아의 전자전달계를 그대로 답습하는 형식을 취한다. 즉, 정상적인 38ATP를 생성한다.
--그런데, 해당과정에서 나온 2 NADH2에 대해서, 글리세롤-인산 셔틀을 통한 NADH의 이동은 미토콘드리아의 전자전달계에서 NADH를 FADH의 전자전달방식과 동일한 것으로 만들어버린다. 즉, NADH의 전자를 FADH 의 것처럼 전달시키는 것이다. 결국, 글리세롤-인산 셔틀을 통한 NADH의 ATP생성은 2개 뿐으로서, 이와 같은 경우 세포질 내부에 있던 2개의 NADH가 2개의 FADH로 인식이 되면서 각각 3개의 ATP를 만들지 못하고 2개씩의 ATP만을 생성하므로, 총36ATP가 만들어지는 것이다. 모든세포들이 양 셔틀을 통해 작동되지만 아스파르트산-말산 셔틀은 주로 심장, 신장, 간에, 글리세롤-인산 셔틀은 뇌와 근육 등에 많다.
<포도당, 지방산-글리세롤-아미노산의 TCA cycle 순환 과정 >
*** 지방은 글리세롤과 지방산으로 분해되는데, 원래 포도당으로부터 유래한 글리세롤은 일련의 과정을 통해 포도당으로 전환되어 TCA회로에 투입되고, 지방산은 간에서 B5존재하에 베타 산화 과정을 거쳐 활성 아세트산(=아세틸조효소A)으로 바뀌고 이는ㅣ-Carnitine에 의해 세포질내로 운반되어서 TCA회로에 투입된다. 아미노산의 경우는 B6및 코티솔 중개하에 tarnsamination and/or deamination 후 알파케토산을 이용한 당신생과정을 통해서 피루브산이나 옥살로아세트산으로 전환되어 이용된다.(예 : @금식시 근육내 류신-->(transamination:필수아미노산 합성시에도 이용)알라닌 전환-->간에서 탈아미노화/잔여 알파케토산의 피루브산 전환/당신생-->근 위축 유발, @대부분의 탈아미노화는 간에서 일어나지만 신장에서 탈아미노화 되는 글루타민(근육내 가장 풍부)은 탈아미노화 후 알파케토글루타레이트가 되어 TCA회로의 중간대사물로 이용되고, 아미노기는 암모니아로 전환되어 요소회로로 들어감) TCA사이클의 중간대사산물들은 일단 옥살로아세트산으로 전환되었다가 TCA사이클에서 이용된다. 근육과 적혈구에서 생긴 젖산은 간에서 비타민B1-의존성 LDH를 이용하여 피루브산으로 환원되어 TCA사이클에 들어간다.(=Cori Cycle)
##TCA 회로의 전체적인 과정--소화되어 체내에 흡수된 포도당은 해당과정을 거쳐서 두 개의 피루브산(C3)으로 분해된다. 피루브산은 탈탄산 효소와 조효소 A의 작용으로 활성아세트산, 또는 아세틸 CoA(아세틸 조효소 A : C2)로 전환되고, 이것이 회로 내의 옥살로아세트산(C4)과 결합하여 시트르산(C6)을 생성함으로써 회로가 시작된다. **이 시트르산(=구연산)은 산소와 결합하여 본래 옥살로아세트산의 구조에서 2개의 CO2분자를 유리하고 아세틸조효소A에서 온 탄소로 채워넣어 최종적으로는 몇 사이클에 한번씩 새로운 옥살로아세트산을 만들게 된다. TCA 회로 1cycling으로부터 1분자의 ATP, 3분자의 NADH(1분자당 3ATP 생성), 1분자의 FADH2(=QH2, coQ10이 작용하는 단계-1분자당 2ATP생성). 2분자의 CO2를 얻을 수 있다.(TCA 회로 1cycling당 총 15 ATP생산됨) 포도당으로부터 두 개의 아세틸기가 생겨나므로, 해당과정 이후 포도당 한 분자에서 얻을 수 있는 것은 위의 두 배이다.
-->시트르산에 시트르산 탈수효소(Citric acid dehydrase)를 가하면 아코니트산(Aconitic acid)이 된다.
-->여기에 아코니트산 가수효소(Aconitic acid Hydrase)와 함께 물 한 분자를 가하면 아이소시트르산(D-Isocitric acid)으로 변한다.
-->아이소시트르산은 NAD+(TPN)에 두 개의 수소 이온과 두 개의 전자를 넘겨 주어 옥살로숙신산(Oxalosuccinic Acid)으로 변하고, NAD+는 NADH(TPNH2)가 된다.
-->옥살로숙신산은 이산화탄소 한 분자를 방출하고 알파케토글루타르산(α-Ketoglutaric Acid: C5)이 된다.
-->알파케토글루타르산은 또 한 분자의 이산화탄소를 방출하고 NAD+(DPN)에 두 개의 수소 이온과 두 개의 전자를 넘겨 주며 동시에 CoA과 결합하여 숙신산 CoA(Succinyl Coenzyme A: C4)가 되며, 앞의 NAD+는 NADH(DPNH2)가 된다.
-->숙신산 CoA는 다시 CoA와 떨어지며 ADP(Adenosine Diphosphate)와 인산에 에너지를 공급, 숙신산(Succinic Acid)이 된다(앞에서 ADP+Pi->ATP+H2O).
-->숙신산은 FAD(Fe2+ FA+)에 두 개의 수소 이온과 두 개의 전자를 넘겨 주어 FADH2(Fe2+ FA-H)를 만들고 푸마르산(Fumaric Acid)이 된다.
-->푸마르산에 푸마르산 가수효소(Fumaric acid hydrase)와 물 분자를 첨가하여 말산(Malic Acid)을 만든 후, NAD+(DPN)에 두 개의 수소 이온과 두 개의 전자를 넘겨 주어 NADH(DPNH2)를 만들면 맨 처음의 옥살로아세트산이 된다.
===> 이 후에는 미토콘드리아의 malate-aspartate shuttle이 관여하여 전자전달계에서 ATP를 증폭하여 38 ATP를 만드는 과정, 또는 글리세롤-인산셔틀이 관여하여 36ATP를 만드는 과정으로 넘어간다.
###전자전달계
---단백복합체2를 제외한 단백복합체 1,3,4는 수소이온을 미토콘드리아 매트릭스에서 막간공간으로 펌핑해내는 수소이온(양성자)펌프이며 이로 인해 매트릭스와 막간공간사이에 수소이온경사가 만들어진다. 수소공여자는 NADH, 최종수소수혜자는 O2이다. 수소이온은 항상 에너지가 풍부한 전자와 커플링상태로 이송된다.
1.complex I protein = NADH Dehydrogenase or NADH:UQ oxidase.
: NADH-->NAD+로 전환시키면서 나온 수소이온과 전자를 수소전달체 들인 FMN과 Fe-S cluster를 거쳐서 산화형CoQ10(Qo)에 공급하여 환원형QH2(=UQ=CoQ10) 생성
2.complex II protein =Succinate DH(A,B,C,D).
: Succinate-->Fumarate로 전환시키면서 (NADH를 FADH형태로 전달해서)동시에 FAD를 거쳐서 수소이온과 전자를 직접 산화형CoQ10(Qo)에 공급하여 환원형QH2 생성
3. complex III protein =Cyt.bc1 complex
: QH2-->Qo(산화형CoQ10)로 전환시키면서 나온 수소이온과 전자를 Cyt.C로 이송시킴 ::: 이 과정에 문제가 생기면 superoxide leaking이 생겨서 FOR이 발생한다.
4. complex IV protein = Cyt.C Oxidase
: Cyt.C로부터 수소이온과 전자를 받아서 최종적으로 O2에 공급
##수소이온농도구배와 전자전달효소/수소이온펌프단백질복합체
-- 미토콘드리아 내막(cristae)에 있는 전자전달계 단백복합체 사이에 에너지를 함유한 전자가 전달될 때 단백복합체1,2, 3, 4의 전자전달효소들은 수소이온펌프를 가동하고 이때, 수소이온(양성자)는 미토콘드리아 내막 밖, 막간공간으로 수송된다.
1.complex1의 전자전달효소는 플라빈 모노뉴클레오티드(flavin mononuleotide, FMN) : 미토콘드리아 내막에 고정되어 있는 효소로서 TCA 회로의 산물인 NADH로부터 전자 두 개와 수소이온 두 개를 전달 받아 두 개의 양성자는 막간공간으로 수송하고 전자 두 개는 다음 효소인 조효소Q(CoQ)로 전달한다.
2.complex2의 조효소Q는 내막 내부의 수소이온 두 개와 결합해서 QH2가 된 다음 ,
3.이와 동시에 받은 전자 두 개는 complex3의 시토크롬b로 전달하여, complex3를 가동시키고, 이를 통해 수소이온2개를 막간 공간으로 이송한다.
4.시토크롬b로 전달된 전자는 다시 complex4의 시토크롬c1-시토크롬c-시토크롬a-시토크롬a3 순서로 전달되며 이 때에도 기질내의 수소이온이 막간공간으로 이송되고, 마지막 시토크롬a3에서 산소에 전달되어 물을 형성하는데 쓰인다. 위와 같은 과정에서 수송된 양성자에 의해 미토콘드리아 내막을 기준으로 수소이온농도구배가 형성된다.
#정의
--- 해당 과정과 TCA회로에서 이탈된 전자와 수소가 NADH와 FADH2의 형태로 전자전달효소를 거치면서 산화·환원 과정을 통해 ATP가 생성되는 과정이다. NADH와 FADH2에서 이탈된 전자와 수소이온(H+)이 최종적으로 O2에 수용되어 물(H2O)이 생성된다. 이때 1분자의 NADH로부터 3ATP가, 1분자의 FADH2로부터 2ATP가 생성된다. 미토콘드리아의 내막에 있는 전자전달계는 여러 가지 효소의 복합체로 구성되어 있으며, 전자전달계에서 방출된 에너지는 기질에서 막간공간intermembrane space, 미토콘드리아 내막과 외막사이의 공간)으로 수소이온을 능동수송기작으로 퍼내는 데 사용된다. 대체로 효율적으로 전자전달이 이루어지지만 전자의 일부는 전자전달계를 다 거치지 않고 산소와 결합하여 과산화물과 그 대사물들(=활성산소)을 만든다. 과산화물은 노화, 암 등의 원인으로 작용하는 것으로 알려져 있다.
--전자전달계에서 능동수송으로 수소이온을 막간공간으로 퍼내기 때문에 막간공간의 수소이온농도가 높아져서 막간공간과 기질 사이에 농도구배가 발생하게 된다. 농도구배로 인하여 막간공간에서 기질로 수소이온이 이동하려고 하는데, 이때 수소이온이 이동하는 통로가 ATP 생성 효소 복합체(ATP synthase complex)이다. 수소이온이 ATP 생성 효소를 통과할 때 ADP와 무기인산(Pi)에서 ATP가 만들어진다. 미토콘드리아에서의 이러한 현상을 화학삼투라고 부르며 촉진확산의 한 예로 들 수 있다. ***1 ATP는 아데닌(염기)과 리보스(5탄당)으로 구성된 아데노신에 3개의 인산이 결합한 형태를 하고 있다. 가수분해에 의해 이 결합이 끊어지면 ATP는 ADP(아데노신2인산)과 Pi(무기 인산)가 되면서 내장되어 있던 에너지가 한번에 방출된다. 이 에너지를 사용해 생명체는 생명 유지 활동을 하게된다.
1. 생물이 에너지원으로 사용할 수 있는 유기물질은 탄수화물과 지방, 단백질이다. 이들 물질은 탄소 원소를 중심으로 수소와 다른 원소들이 공유 결합을 이루는 고분자 화합물이다. 세포에서 사용할 수 있는 형태로 전환이 가능한 에너지는 주로 공유 결합을 이룰 때 흡수한 에너지다. 따라서 유기물질은 공유 결합이 끊어지면서 에너지가 방출된다.
2. 해당 과정 중에는 한 분자의 포도당이 두 분자의 피루브산으로 1차 분해되면서 두 분자의 ATP를 생산한다. 구체적으로 살펴보자. 우선 한 분자의 포도당이 한 분자의 과당이인산으로 전환되는 과정에서 두 분자의 ATP가 사용된다. 6탄당인 과당이인산이 2개의 3탄당인 PGAL로 쪼개어지고 각각의 PGAL이 피루브산으로 전환되는 과정에서 두 분자의 ATP가 생산되므로 총 4분자의 ATP가 생산된다.
2ATP =>포도당 → 과당2인산 → 2PGAL → 2DPGA → 2PGA → 2피루브산===>2NADH2 2ATP 2ATP
3. 미토콘드리아는 계란 모양으로 생긴 세포소기관으로 보통 길이 2㎛, 직경 0.5㎛정도이며 두 개의 막을 가지고 있다. 미토콘드리아의 외막은 큰 구멍이 있는 포린이라는 막 횡단 단백질을 많이 함유하고 있어서 대부분의 작은 분자와 이온이 잘 투과된다. 반면, 미토콘드리아의 내막은 매우 많이 접혀져 있으며 거의 모든 이온과 극성 분자에 대하여 투과성이 없다. 대신 내막에 끼어 있는 Shuttle이라는 특이한 단백질로 된 운반체들이 ADP와 긴 사슬 지방간 같은 분자들을 미토콘드리아의 내막을 가로질러 운반한다. 여기에는 NADH를 이용하는 aspartate-malate shuttle과 FADH를 이용하는 glycerol-phosphate shuttle의 두가지가 있어서 해당과정에서 나온 2 NADH를 사용함에 있어서 어떤 Shuttle을 이용하느냐에 따라서 총 ATP생산 갯수가 달라진다. TCA사이클에서 나온 NADH는 Aspartate-malate shuttle만을 이용해서 ATP를 생산하지만, 해당과정에서 나온 NADH를 간-심장-신장의 세포들은 주로 전자전달계 단백질복합체 I (NADH DH=>FMN-FeS-Qo)을 경유하는 Aspartate-Malate Shuttle을 이용하고, 뇌-근육세포들은 주로 전자전달계 단백질복합체 II (SDH=>FAD-Qo)를 경유하는 Glycerol-phosphate shuttle을 이용해서 미토콘드리아 내막에서 ATP를 생산한다.(뇌세포의 단백질복합체 I의 활성산소손상에 의한 기능장애가 파킨슨병의 원인 중 하나이다.활성산소는 단백복합체 III의 기능이상에서 생긴다.) 뇌세포의 두 개의 막을 가진 미토콘드리아에는 두 개의 공간이 있다. 하나는 외막과 내막 사이의 막간 공간이고 다른 하나는 내막에 의해 경계가 지어지는 기질이다. (TCA회로와 지방산의 산화 반응은 기질에서 일어난다.)
포도당이 TCA회로를 통하여 산화 분해되려면 외막과 내막을 가로질러 기질에 도달해야 하는데 미토콘드리아의 내막은 포도당에 대한 투과성이 없으므로 기질까지 도달하지 못한다. 그러나 세포질액속에서 포도당으로부터 전환된 피루브산은 미토콘드리아의 내막에 있는 피루브산 운반체에 의해 OH-(히드록실기)와 교환되면서 미토콘드리아의 기질로 운반된다.(여기에는 B1이 중개한다)
4. 피루브산 및 옥살로아세트산, 이소시트르산, α-케토클루타르산이 축적된다. 미토콘드리아에서 이산화탄소 배출을 인위적으로 저해한다면 산화적 탈탄산 반응을 거치면서 수소와 전자를 NAD에 전달하기 위한 TCA회로가 정상적으로 가동될 수 없다. 특히 이산화탄소가 배출되어야 하는 과정이 중단되어 그 직전의 중간 산물이 축적될 것으로 보인다.
5. TCA회로에서 생성된 NADH와 FADH2로부터 미토콘드리아 내막의 전자전달계의 에너지캐쉬(ATP)생산 과정은 FMN(전자전달효소, 전자운반체, hydrogen ion pumping을 한다)의 내막내로의 전자전달, 내막내에서의 산화-환원반응과 CoQ10 -Cytochrome b, c, a, a3 등의 other 수소이온펌프들을 이용하여 내외막간 수소이온농도의 기울기(농도차)를 만들어내는 과정, 최종적으로 농도차에 의해 미토콘드리아 기질내로 분산된 전자들이 ATP synthetase에 의해 산소와 결합되는 산화적인산화과정(Oxidative phosphorylation)을 밟아서 간접적으로 ATP가 생겨난다. 즉, NADH로부터 NADH DH작용=>FMN-FeS-Qo의 전달체 이용하여 또는 SDH작용=>FAD-Qo전달체를 이용하고 이어서 QH2-Cyt.bc1 complex-Cyt.C oxidase를 이용하여 막간공간으로 전자와 수소 이온(혹은 양성자)을 이송시키는 과정을 통해서 일단 내막의 안팎에 일정한 화학 삼투기울기(수소 이온 농도기울기)가 형성되고, 이 농도경사가 원상회복되는 과정을 통해 ATP synthetase가 작동됨과 동시에 수소이온과 수소이온의 최종수용자인 산소가 결합하여 물이 생성되는 것이다.
전자전달은 NADH가 전자 2개와 수소이온 2개를 전자운반체인 FMN(플라빈 효소군의 보결군자단의 일종으로 플라빈 모노뉴클레오티드라고도 한다.) 또는 (FADH처럼)FAD에 넘겨주는 순간 시작된다. 그런데 미토콘드리아 내막에 분포하는 전자전달효소는 에너지가 낮은, 즉 환원력이 높은 순서대로 배열되어 있다.
따라서 전자운반자가 받은 전자는 일련의 산화-환원반응을 계속하면서 에너지가 낮은 순서대로 전달된다. 이런 전자전달 과정을 통해 발생하는 에너지를 이용하여 내막의 CoQ와 시토크롬b 같은 수소 이온 펌프가 활성화되고, 수소 이온이 외부 구획(미토콘드리아의 외막과 내막 사이)으로 방출되면서 미토콘드리아 내부 기질과 농도 차가 형성된다.
이 때 전자전달 과정에서 형성된 수소 이온 농도기울기로 인해 수소 이온이 내부 기질로 자연 확산되고 이 과정에서 ATP합성효소에서 간접적으로 ATP가 생성된다. 이것을 산화적 인산화라고도 한다. 이 때 전자의 최종 수용체는 산소이며 물이 생성된다. (FMN을 통한 경우를 예로 들면)
FMN → CoQ → 시토크롬b →시토크롬c → 시토크롬a → 시토크롬a3 → O2 +++>2H+ 2H+ 2H+ ===>ATP ATP ATP
-미토콘드리아의 매트릭스에서 NADH는 FMN을 통해 수소 이온을 미토콘드리아 막간공간으로 펌핑하고 FADH2는 QH를 통해 수소 이온을 펌핑하므로 그 결과 생성되는 ATP량이 다르다. 위 그림을 통해 비교하면, NADH에서 시작한 FMN을 통한 전자전달에서는 3개의 펌프를 거치면서 6개의 수소 이온이 이동하고, FADH2를 통한 전자전달에서는 2개의 펌프를 거치면서 4개의 수소 이온이 이동한다. 미토콘드리아내막간 공간으로 수소이온이 이동됨에 따라 미토콘드리아 막간 공간과 매트릭스내 사이에 수소이온농도 경사가 생겨나고 이를 메꾸기 위해서 내막간 공간으로부터 수소이온이 삼투압차이에 의해 매트릭스내로 분산되어 들어오게 되는데, 이 때 그 과정에 간접적으로 가동된 ATP Synthetase에 의해 ATP가 생산되는 것이다. 보통 2개의 수소 이온 펌프에 의해 1분자의 ATP가 생성된다고 볼 수 있다. 따라서 1몰의 NADH를 통해 3몰의 ATP가 생성되면 1몰의 FADH2를 통해서는 2몰의 ATP가 생성된다고 할 수 있다. 그래서 시트르산 회로를 통해 생성되는 8NADH와 2FADH2는 내막을 통해 각각 24ATP, 4ATP(총 28ATP--여기에 TCA회로 자체생산된 2ATP를 더하면 30ATP가 됨)를 생성해낸다.
-한편,해당과정 중 세포질에서 생성된 NADH가 미토콘드리아 내막을 그대로 통과할 수 있느냐에 대해서는 조직에 따라 약간의 차이가 있다는 것을 기억해야 한다. 그냥 그대로 이용된다면(Aspartate-malte shuttle 이용)6ATP가 만들어질 것이고, 불가능하기 때문에 미토콘드리나 내막의 FAD생성을 통해 운반된다면(Glycerol-Phosphate Shuttle) 4ATP가 만들어질 것인데, 이 때 NADH는 미토콘드리아 외막에 있는 운반자를 이용해 FADH2를 내부에서 생성하게 되어 이용되므로 결과적으로 해당과정에서 형성된 NADH가 전자전달계에 직접 수소를 전달하지 못하고 FADH2가 수소를 전달하므로 1몰당 2ATP를 생성하게 되어 총 4ATP를 생산하게 되는 것이다. 그래서 전자전달계를 통해 생성되는 ATP의 몰수는 34ATP가 아닌 32ATP가 되는 것이고, 해당과정에서 나온 2ATP, TCA사이클 2회 돌리면서 나온 2ATP를 더하면 36-38ATP가 된다.
6. 산소가 부족하거나 없는 조건에서 해당 현상이 일어나면 이 때 형성된 NADH는 산소에 의해서 재(再)산화되어 NAD+를 재생시키지 못한다. 그러므로 세포 내의 해당과정 이후에 나타나는 에너지 획득 반응은 정지한다. 이에 따라 NAD+는 다른 반응을 통하여 재생되어야 한다. 이 때 NADH의 전자를 에탄올이나 젖산 같은 환원된 최종 산물로 전달해야 연속적으로 NAD+를 재생할 수 있게 된다.
-효모에 의한 발효 과정을 실생활에서 이용한 예로는 술의 제조를 들 수 있다. 술은 효모에 의해 일어나는 알코올 발효를 이용하여 제조한다. 또한 알코올 발효 과정에서 발생하는 CO2로 빵을 부풀리기도 한다.
젖산 발효는 대부분 젖산균에 의해 발생하지만 그렇지 않은 경우도 있다. 일례로 동물의 근육 등 대부분의 세포에서 산소가 부족하면 젖산 발효가 일어나면서 젖산이 생성된다. 젖산이 축적되면 근육이 피로해지고 통증이 발생한다. 이렇게 생성된 젖산은 혈액에 의해 간으로 운반된 후 (Cori cycle에서) B1-의존성 LDH에 의해 피루브산으로 다시 전환된다.
##<피로회복에 탁월한 사과산=malate의 작용>
: 구연산회로를 구성하는 구연산, 사과산, 주석산, 호박산 등은 대체로 신 과일에 많다. 푸른사과엔 사과산이 많고, 포도엔 주석산이 조금 더 많다, 매실이나 식용발효식초들에는 구연산이 조금 더 많다. 이 중 사과산은 무엇보다도 사과산-아스파르테이트셔틀의 구성요소로서 사과산이 이셔틀을 이용해서 미토콘드리아 내로 유입되면 NAD+/NADH, FAD+를 이용해서 ATP를 증폭시키는 전자전달계를 직접 활성화하는 특장점이 있다. 구주제약에서 스티몰(시트룰린/사과산)액이 나와 있다. 마그네슘-말레이트는 섬유근통/섬유조직염에 탁월한 효과를 나타내며, 칼슘-사이트레이트-말레이트는 장흡수효과가 가장 좋은 칼슘제이다.
@@사과산-아스파르테이트셔틀의 4 Components -four protein parts:
1.malate dehydrogenase ---mitochondrial matrix and intermembrane space.
2.aspartate aminotransferase ---mitochondrial matrix and intermembrane space. **B6-부족시 저하,
3.Malate-alpha-Ketoglutarate antiporter --in the inner membrane.
4.Glutamate-Aspartate antiporter --in the inner membrane.
@@ Mechanism
#malate-aspartate shuttle의 일차 효소는 malate dehydrogenase로서 the shuttle system에서 기능은 동일하지만 위치에 따라 미토콘드리아의 malate dehydrogenase와 세포질 dehydrogenase의 2 가지 형태로 존재한다: --- 먼저, 유핵세포 세포질 내에서, malate dehydogenase 가 작용하여 oxaloacetate 및 NADH와 반응하면 malate, NAD+ 및 NADH로부터 나온 two hydrogen ions이 유리되어 나오고 이 수소이온들은 oxaloacetate에 결합되어서 malate를 또다시 만들어낸다.(유핵세포 세포질내 사과산생산과정)
#일단 malate가 유핵세포의 세포질내에 형성되면, 물질이송교환체인 the first antiporter (Malate-alpha-Ketoglutarate antiporter)가 세포질내의 malate를 미토콘드리아 내막에서 mitochondrial matrix내로 이동시키고 동시에 매트릭스내의 alpha-ketoglutarate를 세포질내로 내보내는 교환을 일으킨다. -- mitochrondial matrix내의 malate는 mitochrondrial malate dehydrogenase에 의해 다시 oxaloacetate로 전환되는데 이때 NAD+는 NADH와 동반된 수소이온으로 환원된다. 이어서 Oxaloacetate는 (oxaloacetate는 세포질로 배출 안됨) mitochrondrial aspartate aminotransferase에 의해 아스파르테이트로 전환되는데 이 상태로 글루탐산과 교환되어 세포질내로 교환배출되던지 아니면 글루탐산으로부터 아미노기를 더 공급받아서 alpha-ketoglutarate가 되기도 한다.
#미토콘드리아내막의 물질이송교환체인 The second antiporter (glutamate-aspartate antiporter)가 작용하여 세포질의 glutamate를 matrix내로 유입시키면서 동시에 aspartate를 matrix에서 세포질로 배출시키고 이 세포질내의 aspartate는cytosolic aspartate aminotransferase에 의해 oxaloacetate로 변환된다.
---이를 다시 정리해 보면
1.말레이트생산과정: (세포질내에서 MalateDehyrogenase중개) 옥살로아세테이트+NADH-->말레이트, NAD+, 2H+생산
2.( 교환운반체인 malate/alpha-ketoglutarate antiporter에 의해)알파케토글루타레이트가 세포질로 outfluxed : malate가 미토콘드리아 매트릭스내로 influxed-->in M.matrix (by MDH)oxaloacetate로 변환 -->(by Aspartate aminotransferase) 아스파르테이트로 변환 (이 때 글루탐산으로부터 아미노기를 더 받아서 알파케토글루탐산이 되던지 글루탐산과 교환되어 세포질로 배출됨)
3.(교환운반체인 glutamate-aspartate antiporter에 의해) 글루탐산이 매트릭스내로 들어 오고 아스파르테이트가 세포질로 나감. 세포질에서 이 아스파르테이트는 세포질의 aspartate aminotransferase에 의해 옥살로아세테이트로 변환되어 말레이트 생산과정에 다시 참여.
---결과로 볼 때, malate-aspartate shuttle의 진정한 효과는 순전한 REDOX(산화환원반응) 그 자체이다.: 전자전달계complex1단백질은 (=NADH-FMN으로 구성됨) NADH로부터 수소이온과 함께 에너지가 풍부한 전자를 전달 받아서 그 반응이 시작되고 결국 미토콘드리아 막간공간과 매트릭스사이에 수소이온농도 경사를 만들어낸다.(FOR에 의해 공격받아서 전자전달계 단백질복합체 1에 이상이 발생하는 것이 바로 파킨슨병의 기전임이 알려져 있다=파킨슨병의 활성산소이론) 세포질의 NADH는 산화되어 NAD+가 되어 그 상태로 수소이온과 함께 매트릭스내로 유입되고, 매트릭스내에서 NAD+ 는 NADH로 다시 환원된다. 세포질의 NAD+는 다른 해당과정에 의해 NADH로 환원될 수 있다. 한편 매트릭스내의 NADH는 전자전달계의 FMN에 수소이온과 함께 에너지가 풍부한 전자를 전달해주고 FMN은 이를 미토콘드리아 막간공간으로 이동시켜서 수소이온농도 경사를 유발시키고, 삼투압차이에 의해 수소이온이 매트릭스내로 이동되는 channel에 존재하는 ATP synthetase에 의해 ATP의 생산이 일어나게 한다. ===>malate-aspartate shuttle은 미토콘드리아 매트릭스 내에서 NADH를 재생산하여서 결국 해당과정에서 생산된 ATP를 NADH 1개당 3ATP로 증폭하는 일을 하게 된다. 결국 포도당1분자당 38 ATP를 만들어내게 하는 것이다. #반면에, 전자전달계 Complex II 단백질(FADH2와 구조가 유사함)에 전자를 공급하는glycerol 3-phosphate shuttle은, NADH에 의해 운반된 전자를 전자전달계의 QH에 전달시켜서 NADH 하나당 2ATP를 증폭하는데 그치므로 결국 당1분자당 36ATP를 생산하도록 한다.
--피루브산의 아세틸조효소A의 전환과정에서 B1, B2, B3, B5,가 매우 중요하다.
--니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드(NAD; Nicotinamide Adenine Dinucleotide)는 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 인산(NADP; Nicotinamide Adenine Dinucleotide Phosphate)와 더불어 세포에서 발견되는 중요한 조효소이다. NADH는 NAD의 환원형태이고 NAD+는 NAD의 산화형태이다. 인체는 니코틴산이나 니코틴아미드 형태의 비타민인 니아신으로 부터 NAD를 만든다.(니코틴산=나이아신, 니코틴산아미드=나이아신아미드 둘 다 비타민B3의 형태들임)
--NAD는 세포호흡에서의 해당과정과 TCA회로에 널리 쓰이며 NADH에 저장된 환원 잠재력은 전자전달계를 거치면서 ATP로 전환(녹색식물은 광합성을 통해서 ATP를 얻기도 하지만 대부분의 생물들은 세포호흡을 통해 ATP를 얻는다.)되거나 동화반응(anabolism)에 쓰인다. 반면, NADPH는 환원력을 제공하여 지방산과 핵산 합성과 같은 동화작용에 쓰인다. NADP는 광합성 초기반응(물의 광분해)에서 중요한 산화제로 작용하여 NADPH를 형성한다. NADPH는 광합성의 캘빈회로에 환원력을 제공한다.
--NAD+는 니코틴아미드 뉴클레오티드와 아데노신으로 구성되어 있으며 뉴클레오티드의 5' 위치에 인산이 아데노신의 2' 위치에는 ―OH기가 붙어있다. 아데노신의 2' 위치가 인산으로 치환되면 NADP+가 된다. NAD에서 아데노실 뉴클레오티드의 2' 말단부분에 인산기가 에스테르 결합으로 붙게되면 NADP가 된다
##구연산(=시트르산)의 효능
우리가 먹는 신맛이 나는 대부분의 음식에는 유기산이 함유돼 있다. 김치나 요구르트에는 젖산, 사과에는 사과산, 오렌지에는 구연산 등등. 물론 사과에는 사과산만, 오렌지에는 구연산만 들어있는 것은 아니다. 단지 상대적인 비율이 조금 더 높다는 것뿐이다. 구연산은 일반 청량 음료나 드링크제 첨가물이 아니라 과일에 함유된 천연산이다. 신맛이 강한 과일, 레몬 매실 귤 딸기 등에 많이 함유돼 있다. 물론, 새콤한 과일에는 구연산만 들어 있는 것은 아니다. 사과산이나 주석산 같은 다른 유기산도 많이 함유돼 있지만, 매실이나 감귤류의 경우 단연코 구연산의 함유량이 높다는 것이다.
1.피로감의 정체
피곤하다고 느끼는 것은 체내에 젖산이 쌓이는 것을 말한다. 보통 무산소 해당과정에서는 1분자의 포도당(C6)이 무산소 해당과정(당분해)을 거쳐 2ATP를 내면서 2 개의 피루브산(C3)이 되고 이어서 미토콘드리아 매트릭스(기질)내로 유입되면 산소를 이용하여 피루브산 산화를 일으켜서 2개의 아세틸조효소A(AcoA:C2)로 변환이 된다.(아미노산은 당신생과정을 거쳐서 포도당으로 전환되어 해당과정부터 지나야 에너지원으로 이용되고, 지방산은 해당과정 없이 바로 이 아세틸조효소A로 분해되어 L-카르니틴에 의해 미토콘드리아 내로 유입되어 이용된다) 이 아세틸조효소A는 먼저 옥살로초산(C4)과 결합하여 구연산(C6)이 되고, 부가적으로 10ATP를 만드는 구연산회로과정에 돌입하여 구연산->(아코니테이트->이소시트레이트->)알파케토글루탐산->(주석산조효소A->)주석산->호박산->사과산->옥살로초산을 거치며, 이 결과로 나온 TCA 2회 사이클링으로 나온 총20 ATP의 에너지캐쉬를 미토콘드리아의 전자전달계에서 물과 산소를 이용한 수소폭탄의 뻥튀기 증폭과정을 거쳐 포도당1분자당 총 30-38ATP를 만들어내는 것이 유산소 ATP 생산과정이다. 이 때 구연산회로에서는 구연산->알파케토글루탐산, 알파케토글루탐산->주석산조효소A, 사과산->옥살로초산 과정에서 사용되는 NAD는 NADH, H+로 변환되면서 각각2.5 ATP를 생산하며 주석산조효소A->주석산과정에서ADP로 부터 1ATP가 나오고, 주석산->호박산 변환과정에는 또한 코엔자임Q10이 FAD와 함께 관여하여 1.5ATP를 만들어 내어 결국 구연산회로과정에서는 총10ATP가 생산된다. 그러나 산소가 부족하여 초산조효소A로 전환이 안되면 수소환원이 일어나서 젖산이 생기고, 그 결과 근육 속에 젖산이 쌓이게 되면 피로를 느끼고, 동작이 둔해진다. 이는 단백질과 결합한 젖산이 젖산-단백 복합체가 되어 근육세포나 혈관을 굳게 하기 때문이다. 이때, 쉬면 산소가 공급되고 동시에 구연산을 섭취하면 새로이 구연산분해로 얻어진 에너지를 이용해 간으로 이동된 근육과 적혈구의 젖산이 LDH에 의해 피루브산으로 전환되고(=Cori cycle) 이는 글리코겐으로 재합성되어 간에 축적되거나 또는 정상적인 해당과정을 거쳐 미토콘드리아내의 TCA 싸이클로 들어가 이용되어 결국 ATP, 탄산가스와 물로 분해되어 몸밖으로 배설된다. 결국 구연산 사이클 과정이 활발해지고 따라서 젖산의 과잉 생산을 억제하게 되고... 그래서 피로할 때 구연산이 함유된 청량 음료나, 구연산이 풍부한 과일을 먹고 나면 어느 정도 산뜻하고 개운한 기분을 느끼게 되는 것이다. 입덧을 심하게 할 때도 신맛이 나는 레몬이나 매실, 오렌지 맛을 찾게 되는 것도 피로 회복을 요구하는 몸의 자연스러운 반응이다. 영국의 생화학자 크레브스가 밝힌 TCA사이클<트리-카르복시-마세틸레이트 사이클 =구연산(시트르산)사이클> 이론을 살펴보면 좀 더 쉽게 이해할 수 있다.
인체는 섭취한 음식물을 에너지로 만들기 위해서 단백질, 지방, 당질 등을 소화 흡수하고, 여러 단계를 거쳐 최종적으로 아미노산, 지방산, 포도당의 단순구조로 바뀌어 무산소해당과정을 통해 피루브산이 되고 이어서 산소가 충분하면 초산조효소A로 전환되서 미토콘드리아내의 구연산 사이클 과정에서 산화(=산소와 결합)되어 결국 에너지와 물과 탄산가스로 완전 연소된다.(간 심장 신장에선 38ATP, 뇌 근육에선 36ATP 생성) 그런데 만약 구연산 사이클 산화과정에 문제가 생기면 어떻게 될까 당연히 에너지 대사가 원활하게 이루어지지 못하게 되고, 영양성분이 불완전 연소되어 즉, 피루브산이 환원(수소와 결합)되면서 젖산과 같은 피로 물질이 발생하게 된다. 사람이 피로하다라고 느끼는 것은 바로 이러한 젖산이 체내에 축적된다는 것을 의미한다. 젖산이 체내에 축적되면 혈액이 산성화되고, 그 흐름이 원활하게 이루어지지 못하게 된다. 그래서 쉽게 피로해지고, 머리가 무겁고, 어깨가 결리고 허리가 아픈 등의 각종 피로 현상이 나타나는 것이다. 그러나 이때, 입으로 복용한 구연산은 그대로 흡수되어 대사가 되어 에너지를 생산하는데, 이 때 생산된 에너지-물-이산화탄소가 TCA사이클의 방아쇠역할을 하게 되는 것이다. 곧, 혈액내에서 생성된 이산화탄소는 탄산기로 변해 혈액을 알칼리화시켜서 산성혈액을 중화시켜주고 TCA회로를 활성화시켜서 얻은 에너지는 간내에서 LDH를 가동시켜서 젖산을 피루브산으로 전환시키고(Cori cycle) 재사용되거나 글리코겐으로의 재합성을 촉진시킨다. 그 결과 세포나 혈관을 노화시키고, 피로를 유발하고, 알러지 등의 각종 부작용을 일으키는 젖산을 탄산가스와 물로 완전 분해시켜 몸밖으로 배출시키는 역할을 하게 한다. 그래서, 심한 운동을 한 후에 구연산이 함유된 청량 음료나 과일을 먹고 나면 몸이 개운해지는 듯한 느낌을 받게 되는 것이다. 그렇다고 해서 구연산만을 따로 섭취하려고 애쓸 필요까지는 없다. 구연산은 각종 음료와 과일에 충분히 함유돼 있기 때문에 과일을 열심히 먹는 것만으로도 충분하다는 것이 전문가들의 조언이다. 특히 위궤양이나 위산과다 현상과 같은 질환이 있는 사람의 경우 구연산의 복용을 주의해야 한다. (반드시 식후에 복용)
2.구연산의 효능
1)구연산의 가장 큰 역할은 피로 회복이다. 쥐를 기운이 탈진되도록 뛰게 한 다음 물만 먹인 쥐와 포도당, 유기산을 먹인 쥐를 비교했더니 물은 물론이고 포도당을 섭취하게 한 그룹보다, 유기산을 섭취한 그룹의 피로 회복이 훨씬 더 빨랐다고 한다. 구연산이 우리 몸 속의 피로물질을 씻어 내는 능력은 무려 포도당의 10배에 달한다. 특히, 산성화되고 있는 현대인의 몸은 더욱 피로하다. 육류와 인스턴트 식품의 섭취가 늘어나면서 인체는 산성화되고 있고, 공해와 수질 오염, 스트레스가 그것을 더욱 부채질하고 있고 그래서 소화장애, 생리불순 등이 더욱 나타나기 쉬운데 그럴 때 구연산이 다량 함유된 식품을 섭취해주면 산성화되어 가는 인체를 약알칼리성으로 유지할 수 있다는 것이다. 뿐만 아니라, 체질이 산성화되면 인체를 그것을 중화시키려고 노력하게 되는데 이때 필요한 것이 칼슘이다. 문제는 칼슘은 장에서 흡수되기 어려운 성질을 갖고 있다는 것인데, 구연산과 결합하면 칼슘의 흡수율이 높아진다. 2)해독작용 변비개선 - 또한, 구연산은 식품의 이상 발효에 의해 발생되는 유해한 생성물과 반응해서 체외로 배설하는 역할도 겸하고 있어서 해독 효과도 있다. 유산균의 역할처럼 장 속의 나쁜 균의 번식을 억제하고 장내의 살균력을 높여주어 내장운동을 부드럽게 해주기 때문에, 만성 변비가 있는 분들에게 좋다.
3)결석예방효과 - 최근 알려진 바로는 신장-요로 결석의 치료에 잘 듣는데 무엇보다도 이뇨효과가 강하며 방광염 및 전립선질환에도 탁월한 효능이 있음이 알려져 있다
3.실예 - 구연산 장기복용 경험자의 이야기
-전신 두드러기/가려움증/진물.
-방광염.
-담낭(膽囊)통증.
-만성피로감.
-손바닥·발바닥·손톱 밑에 생기는 무좀
-여드름도 구연산으로 마사지를 하니 호전이 되고,
-겨드랑 밑의 액취증.
-신장병으로 몸이 퉁퉁 부어오른 사람의 부종(浮腫).
4.후기
사람의 간장은 30~40대 이후부터는 그 기능이 약해지기 때문에 피로와 스트레스가 축적된다. 이때 피로를 쫓는 것이 구연산이다. 또 구연산을 먹으면 체내 유용세균(有用細菌)의 활동이 활발해지고 생체(生體)속의 각종 효소의 활성이 배가(倍加)되기 때문에 신진대사가 촉진된다. 사람이 피로해지는 것은 체내에 노폐물이 쌓여 몸이 무거워지고 근육이 굳어지고 신경통의 원인이 되는 ‘팔민산과 젖산’ 이 증가하기 때문인데 이때 구연산을 먹으면 이들의 발생이 억제되어 근육은 부드러워지고 혈액은 맑아지고 대사기능이 순조로워진다는 새로운 사실을 밝혀졌다. 그러니까 구연산은 체내 노폐물의 청소제인 셈이다. 때로는 과음이 계속되면 간에 알콜의 대사물질인 아세트알데히드의 독성이 나타나게 되므로 술을 많이 마시는 사람일수록 간암과 간경화증으로 생명에 위협을 받는 수가 허다한데, 술을 마신 후 구연산을 복용하면 간이 해독되고 피로가 가시게 된다. 물 반 컵에 티스푼으로 한 수저만 타서 1일 3~5회 가량 마시면 최상의 효과가 있게 된다. 공복(空腹)에도 좋으나 먹고 이상이 있을 때는 식후에 마시는 것이 좋다. 또 많이 마셔도 부작용의 염려는 전혀 없다는 것도 첨기해 둔다.
5.그러면 구연산의 정체는 무엇일까
레몬 또는 밀감 등의 과실속에 함유되어 있는 염기성(鹽基性)의 유기산(有機酸)으로서 옛날에는 이것을 과일에서 추출해서 청량음료나 식품첨가제로 사용해 왔으나, 근래에는 전분이나 전분박(澱粉粕)을 발효시켜 만들어내고 있다. 결정성(結晶性)의 백색 가루로 되어 있고 물에 잘 녹으며 이것을 청량음료 등에 첨가하면 상쾌한 맛을 낸다. 구조식(構造式)은 식초와 비슷한데 ‘카복실기’ 즉 COOH기가 식초의 3배가 붙어있으니 구연산은 3배 효과가 있다고 보는 것이다.
6.피로회복과 노화방지에 관한 구연산의 의학적 연구
- 1953년 영국의 HANS KREBS 박사는 구연산이 인체내 젖산 축적을 막아 피로회복을 촉진시키고 노화를 방지한다는 구연산 크레브스 사이클이론을 제창했다. (포도당,아미노산,지방산이 분해(무산소과정)-->>피루브산(산소가 충분할때)->초산조효소A : 옥살로초산과 결합되어 TCA사이클 가동 ----이 과정에서 산소부족으로 피루브산이 초산조효소로 변환이 안되면 수소결합(환원)되어 젖산으로 변환됨. 이어서 옥살로초산+초산조효소A->구연산-->호박산->푸마르산->사과산-->최종산물인 옥살로초산이 됨: 이과정에서 물, 이산화탄소, 36ATP가 발생하고 옥살로초산은 다시 초산조효소A를 끌어다가 씀) 외부에서 보충해 준 구연산은 혈중산소와 결합하여 TCA사이클을 돌려서 에너지 물 이산화탄소를 발생시켜서 결국 체내에 들어온 음식물이 에너지로 변화는 과정에서 산소부족으로 생기는 젖산의 과잉생산을 억제하고 젖산으로부터 글리코겐 재합성을 촉진시켜 간에 축적시키거나 해당과정을 거쳐 TCA사이클로 돌아가게 하여 결과적으로 조기에 피로물질인 젖산을 없애고, 정신안정 작용을 하는 칼슘의 장내 흡수율을 높여 준다. 결국 구연산 싸이클이 순조롭게 돌아가지 않으면 불완전 연소에 의해 피루브산의 수소화(환원)가 일어나서 생기는 젖산이 축척되고 젖산-단백 복합체로 인해 세포의 노화 질병의 근원인 어깨결림, 변비통, 요통등의 증세가 나타나게 된다.
- 레몬, 매실, 귤등에는 구연산이 다량 함유되어 있어 구연산의 보고라 할 수 있다. 구연산은 위액과 파르틴호르몬의 분비를 촉진시켜 입맛을 당기게 할 뿐 아니라 식품에 붙은 세균을 살균시켜 소화불량, 위장병을 없애준다. 또한 장내의 활동이 원활해지고 장벽을 깨끗이 청소해줌으로 변비를 없애준다.
- 구연산속에는 안지오텐신이란 변환효소가 있는데, 이 효소는 혈관의 수축작용에 억제하여 혈압을 낮춰준다.
- 또한 계속 술을 마시게 되면 간세포내에 지방의 축적량이 많아져 간이 부어 오르는 지방간이 된다. 구연산은 간장에 해로운 중성지방이 쌓이는 것을 막고 독소를 분해시켜 간장을 보호한다.
- 성기능 장애의 원흉은 스트레스와 과로, 음주, 흡연등에 있다. 구연산은 부신피질호르몬의 분비를 왕성하게 하여 스트레스를 해소하고 술독과 담배로 인한 일산화탄소를 분해시킨다.
- 구연산은 정혈과 살균작용이 뛰어나므로 나쁜피를 맑게 정화시켜 체외로 배출하는 역할을 한다. 피부와 혈액순환은 밀접한 관계가 있으므로 알러지와 가려움증에 탁월한 효과가 있다.
- 기미가 생기는 것은 과산화지질이 피부세포막을 파괴하기 때문이다. 구연산은 과산화지질을 억제하고 세포의 신진대사를 활발하게 만들어 기미의 원인인 멜라닌 색소를 배출시켜 버린다.
- 허리나 어깨가 아픈 것은 근육에 젖산이 고여 쉽게 피로해지기 때문이다. 식초, 구연산은 젖산을 분해시켜 근육을 유연하게 할 뿐 아니라 통증을 없애는 부신호르몬을 분비시켜 요통, 어깨결림을 없앤다. 피로의 원인 물질인 젖산이 쌓이면 혈액이 산성화되어 쉽게 피로가 온다. 구연산에는 젖산을 분해시커 피로를 없애주며, 산성화된 인체를 약알칼리성으로 개선하여 성인병을 예방한다.
***산소가 충분히 세포에서 이용되지 못하면 흡사 공기가 부족하여 장작불이 꺼져 버리는 것처럼, 세포의 생명력도 약해진다. 모든 성인병은 결국 세포의 생명력이 약해져 생긴다. 간세포가 약해지면 간염, 췌장세포가 약해지면 당뇨병, 혈관세포가 약해지면 중풍, 심장병, 고혈압등 혈관계 질환, 조직세포의 극단적으로 약해졌을 때 암, 이와 같이 모든 만성 퇴행성 질병은 세포의 건강과 관련되어 있고, 그러므로 성인병의 예방과 치료촉진을 위해서는 산소의 이용상태가 매우 중요해 진다. 공기 중의 산소는 호흡을 통해 혈액에 흡수되며 혈액과 더불어 몸을 만드는 기본 단위인 세포로 운반된다. 건강한 생활을 영위하려면 무엇보다 생명을 좌우하는 혈액의 질을 무시하고는 그 목적을 달성 할 수가 없다. 맑은 혈액은 신선한 산소의 공급을 원활히 한다. 구연산은 세포안에서 낡은 것을 밀어내고 새로운 것을 받아들이는 신진대사를 촉진시키고 체액의 삼투압을 일정하게 유지시키며 산과 알칼리의 균형을 이루어 면역능력이 향상된 약알칼리성 혈액을 갖게 한다. 약알칼리성 혈액은 칼슘을 많이 포함한 혈액으로 혈류가 좋은 깨끗한 혈액으로 건강 체질을 갖게 하며, 산성(산독화된)혈액은 칼슘이 부족한 혈액이며 혈류가 나쁘고 탁한 혈액으로 성인병 발병율이 높다. 이와 같이 구연산은 약이 아니고 식품이면서 인체에 다음과 같은 도움을 준다.
1) 구연산을 섭취하면 크레브스싸이클의 출발물질이 되어 신진대사가 원활하여짐과 동시에 인체 피로물질을 신속히 배출하고 혈액을 맑게 하여 순환을 도우며, 음식물의 완전 소화흡수, 자연 치유력에 또한 최대한 도움을 준다.
2) 젖산이 체내에 축적되면 세포가 노화되어 동맥경화증, 고혈압, 간장병, 류마치스등과 같은 성인병 및 노화현상을 촉진한다. 그러나 구연산 복용으로 젖산을 억제하면 성인병, 노화방지에 아주 좋다.
3) 혈액을 약알칼리성으로 유지하는, 즉 혈액을 맑게 하는 작용이 있으므로 자연히 신진대사를 활발하게 해주므로 신체의 모든 기능을 정상적으로 활동하게 하고 피로회복에 효과적이며 자연 치유력을 최대한으로 해준다.
4) 만성신장병으로 신장의 기능이 저하, 부종, 고혈압, 전해질이상, 빈혈등의 증상이 나타나고 그 정도가 심해 요독증에 이를 경우에도 신장의 기능을 최대로 증진시켜 노폐물이 쌓이지 않도록 도와주며 면역능력을 증진시킨다.
5) 좌골신경통, 요통 등의 통증을 완화해 주는데, 이는 약알칼리로 체질개선이 되기 때문이며, 맑은 혈액으로 혈액순환을 좋게 하여 자연 치유력이 최대로 작용하게 된다.
6) 숙취에 효과적이며 간기능을 강화시킨다. 또한 산성혈액을 정화하여 강한 체질, 건강체질로 바꾸는 작용을 한다.
7. 구연산의 인체에 대한 작용기전은 다음 학자들이 임상실험을 통해 증명하였다.
- 바르다넨박사 : 구연산이 "구연산싸이클"의 열쇠가 되는 <옥살로초산>대사를 촉진하며 인체의 피로를 제거해 준다 (핀란드 1945)
- 크레브스박사 : 크레브스싸이클 이론 (체내의 피로물질(젖산-단백복합체)을 빨리 분해하고 신진대사를 원활히 하여 준다 (영국 1953)
- 브르크박사, 린넨박사 : 구연산은 체내에서 모든 영양물질을 완전 소화흡수하며 인체내의 자연치유력을 최대로 하여 준다 ( 미국, 서독 1964 공동수상)
8.구연산 린스를 가정에서 사용하는 방법
*머릿결에 약산성이 좋다는 건 아시죠 구연산은 알칼리를 중화시키는 역할을 하기 때문에 머릿결을 부드럽게 합니다.
- 샴푸 대신 비누로 머리감는 분이 많이 계십니다. 이럴 때 보통 린스 대용으로 식초를 쓰는데 써보면 머릿결이 부드러워져 좋긴 한데, 한 가지, 냄새 때문에 신경이 쓰이시는 분들이 계실 겁니다. 식초의 효과에 뒤떨어지지 않으면서 냄새에 신경 쓸 필요 없는 새로운 린스가 구연산 린스입니다. --1. 머리를 감은 후 구연산 큰 스푼으로 하나와 물 120cc를 섞어 린스 합니다.-- 2. 30분쯤 그대로 놔두었다가 헹구어 내도록 합니다. --3. 평소에도 이것을 이용한 린스를 계속하면 머리를 촉촉하게 해 줍니다. - 참고로 많이 넣는다고 좋은 게 아니니 감으로 용량을 알아내시면 편하실 겁니다.
9.구연산의 섭취방법
1) 물 반컵(맥주컵) 정도에 구연산 분말 약 5g 가량을 타서 완전 용해시켜 복용합니다.
2) 1일 3~5회 동일한 방법으로 타서 복용합니다. 치료용은 1일 5회 가량, 건강 유지용은 1~3회 가량이 적당합니다. 3)복용(空腹)은 식전·식간·식후 어느 때도 무관하지만 위가 나쁜 경우는 식후가 좋습니다.
4) 식초같이 신맛이 나기 때문에 복용하기가 극히 난처할 때는 우유나 꿀물·요구르트 등에 타서 복용하여도 무방하고 잇몸이 취약한 사람은 빨대로 빨아 먹으면 편리합니다.
5) 구연산은 식물성이기 때문에 과용하여도 부작용이 없습니다.
6) 식용 후 2~3시간 후의 소변 색이 대단히 맑아지는데 이는 그만큼 대사 작용이 좋아지고 있다는 증거입니다.
7) 그밖에 기호에 따라서 오렌지 쥬스, 레몬 홍차등 과일 쥬스에 티스푼으로 반정도 조금 넘게 타서 드시면 아주 편리하고 좋습니다.
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제 목 : 에너지생산과정-구연산/사과산의 효능
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