해당

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해당(한자解糖; 영어: Glycolysis)은 포도당(C6H12O6)을 피루브산(CH3COCOO + H+)으로 분해하는 과정으로, 당을 분해하여 에너지를 얻는 물질대사의 한 과정을 의미한다. 세포호흡의 첫 번째 단계로 해당과정이 일어난 후에는 피루브산 산화, TCA 회로, 전자전달계가 에너지를 만들게 된다. 생명체가 기본적으로 사용하는 에너지원은 아데노신 삼인산(ATP)인데, 이는 일반적으로 포도당을 분해하는 과정에서 나오는 에너지를 이용하여 합성하고 있다. 해당과정은 TCA 회로, 산화적 인산화와 달리 물질대사를 하는 모든 원핵세포 및 진핵세포 내에서 일어나는 과정으로, 유기호흡을 하는 생물뿐만 아니라 혐기성 생물에서도 일어난다. 해당과정은 미토콘드리아 내부가 아닌 세포질에서 일어나며, 기질수준인산화로 포도당 1분자당 2개의 ATP와 2개의 NADH, 2개의 피루브산을 만든다. 이산화탄소의 방출은 일어나지 않으며 산소의 사용도 없다.

전체 해당과정은 크게 두 기(phase)로 나눈다.

  1. 에너지 투입기 혹은 준비기(Preparatory Phase)
    1. 6탄소 화합물인 포도당이 헥소키나아제(hexokinase)에 의해 ATP 한 분자를 소모하며 포도당-6-인산(glucose-6-phosphate, G6P)이 된다.
    2. G6P가 과당-6-인산(fructose-6-phosphate, F6P)이 된다.
    3. F6P가 ATP 한 분자를 소모하며 과당-1, 6-인산(fructose-1,6-bisphosphate, F-1,6-BP)가 된다.
    4. F-1,6-BP가 3탄소 화합물인 디히드록시아세톤인산(dihydroxyactetone phosphate, DHAP) 혹은 3탄소 화학물인 글리세르알데히드3인산(glyceraldehyde 3-phosphate, G3P혹은 PGAL)이 된다. 이 두 분자는 이성질화효소(isomerase)에 의해 서로 전환되는 상태로 존재하고 있다.
  2. 에너지 산출기 혹은 지급기(Pay Off Phase)
    1. 포도당이 6탄소 화합물, F-1,6-BP는 3탄소 화합물임으로 F-1,6-BP 두 분자가 다음 반응을 일으킨다. 2개의 F-1,6-BP는 2개의 NAD+를 NADH로 전환시키며 2개의 1, 3-이인산 글리세르산(1,3-bisphospho-glycerate ; 1,3-BPG 혹은 BPGA)을 만든다.
    2. 2개의 BPGA가 ATP 2개를 만들면서 2개의 3-인산 글리세르산(3-phospho-glycerate ; 3-PGA)을 만든다.
    3. 2개의 3-PGA가 2개의 2-인산 글리세르산(2-phospho-glycerate ; 2-PGA)을 만든다.
    4. 2개의 2-PGA가 2개의 포스포엔올피루브산(phosphoenol-pyruvate ; PEP)이 된다.
    5. 2개의 PEP가 2개의 ATP를 방출하면서 피루브산(pyruvate)이 된다.

해당과정 이후 피루브산은 산화되어 아세틸-CoA가 된 후 TCA 회로에 투입되고, 해당과정과 TCA 회로에서 만들어진 NADH와 FADH2는 전자전달계로 전달되어 ATP를 만들게 된다.


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