생화학 11강 지질대사-이화적 대사

목 차
01 지질의 소화와 흡수
02 지단백질 대사
03 지방산의 분해 : β산화

04 케톤체

01. 지질의 소화와 흡수

식사 지질의 소화와 흡수
소화
▪   식사로 섭취하는 지질의 대부분 → 중성지방 : 일부 인지질과 콜레스테롤 포함
▪   지질의 소화 : 소장 에서 유화 와 가수분해 의 두 단계로 구성
▪   유화 : 수용성 환경의 소화효소와 반응하기 위해 필요
담즙 ( 양쪽 친화성 성질 ) 이 지방구를 둘러 쌈 → 미셀 형성 → 수용성 환경에 분산 시킴 → 소화효소와 반응할 수 있는 표면적을 넓힘

가수분해
▪ 지질 소화에 관여하는 가수분해효소 : 소장 작용 , 췌장 합성
▪ 췌장 리파아제 : 중성지방 의 에스테르 결합에 작용
→ 지방산 유리 , 3 개 결합 중 바깥 쪽 2 개 결합에 작용
→ 2 분자의 지방산 + 1 분자의 모노아실글리세롤 생성

▪   췌장 포스포리파아제 A 2 : 인지질 에 작용
→ 지방산 1 분자와 리소인지질 생성
▪   췌장 콜레스테롤 에스테르 가수분해효소
→ 콜레스테롤 과 지방산 으로 가수분해
▪   중탄산염 ( 알칼리성 ): 소장내 pH 를 높여 지질 소화효소 작용 도움

식사 지질의 흡수
▪   지질 소화의 생성물 :
지방산 , 모노아실글리세롤 , 리소인지질 , 콜레스테롤 → 소장 세포막 통과 , 세포 내부로 이동

▪   소장 세포 내부
긴 사슬 지방산 : 모노아실글리세롤과 결합 → 중성지방 으로 재합성 콜레스테롤, 리소인지질 : 지방산과 결합
→ 각각 콜레스테롤 에스테르 , 인지질 로 재합성

▪   재합성된 지질들 : Apo B-48 과 합쳐져 카일로마이크론 형성

▪   카일로마이크론
소장세포에서 림프관으로 방출 → 흉관을 통해 혈액 으로 이동

▪   짧은 사슬 지방산 과 중간 사슬 지방산
→ 모세혈관으로 이동
→ 혈액에서 알부민 과 결합
→ 간 으로 이동

중성지방의 소화와 흡수

02. 지단백질 대사

지단백질의 구조와 종류

▪  식사로 섭취한 지질, 간 에서 합성된 지질
→ 체내 여러 조직으로 이동 하여 사용 → 여분의 지질은 지방조직에 저장

▪   지질의 혈액 이동 : 지단백질 에 포함되어 이동
▪   지단백질 (lipoprotein): 지질 + 아포지단백질
내부 : 중성지방 , 콜레스테롤 에스테르 외벽 : 인지질 , 콜레스테롤

▪   아포지단백질 : 특정 효소 활성화 또는 수용체 결합부위로 작용
→ 지단백질 대사 조절 역할

지단백질의 구조와 종류
▪   지단백질의 밀도 와 크기 에 따라 분류
▪   카일로마이크론
▪   초저밀도지단백질 (VLDL)
▪   중간밀도지단백질 (IDL)
▪   저밀도지단백질 (LDL)
▪   고밀도지단백질 (HDL)
▪   지질함량이 높을 수록 밀도가 낮고 크기가 큼

카일로마이크론 대사 : 식사섭취 지질 이동
▪   카일로마이크론 : 소장 생성 , 85% 가 식사 섭취 중성지방
▪   역할 : 혈액을 통해 식사 섭취 중성지방 을 간 이외의 조직으로 전달
▪   전달과정에 지단백질 리파아제 (LPL) 가 작용
▪   지단백질 리파아제 : 근육 , 지방조직 등에서 합성
→ 카일로마이크론의 중성지방을 글리세롤과 지방산으로 가수분해
→ 지방산은 조직으로 이동하여 에너지 생성 ( 근육 ) 또는 중성지방 저장 ( 지방조직 )

카일로마이크의 주요 대사과정
▪   소장 방출 카일로마이크론 (Apo B-48) 이 HDL 과 교류
→ HDL 로부터 Apo C 와 Apo E 를 받아들임 → 성숙한 카일로마이크론

▪   성숙한 카일로마이크론
→ 혈액을 통해 근육 과 지방조직 에 중성지방 운반 ( LPL 관여 )

▪   카일로마이크론 잔여물
: LDL 에 의해 중성지방 거의 제거된 카일로마이크론
→ Apo E 에 의해 간조직 의 수용체와 결합하여 제거

▪   식사 섭취 콜레스테롤 등
→ 카일로마이크론 잔여물과 함께 간으로 이동

지단백질 대사
VLDL 대사

▪   VLDL : 주로 간 조직에서 생성
▪   역할 : 간 조직의 중성지방과 콜레스테롤 을 간 이외 의 조직으로 운반
→ 간에서 생합성되거나 잔여물 또는 혈중 지방산에서 유래

▪   초기 VLDL : Apo B-100 포함 , HDL 에게서 Apo C, E 받음
→ 성숙한 VLDL

▪   성숙한 VLDL: LPL 에 의해 중성지방 을 간 이외의 조직에 전달
→ 중성지방 함량 점점 낮아짐
→ IDL → → → LDL (Apo B-100 만 존재 )
→ 간 또는 간 이외 조직 표면의 Apo B-100 수용체와 결합
→ 세포 내 이입 되어 제거 → 콜레스테롤 을 각 조직에 전달

지방조직에 저장된 중성지방의 동원
▪   지방조직 : 많은 양의 중성지방 저장
→ 체내 에너지 부족시 지방조직의 중성지방 동원 → 타 조직의 에너지원 으로 사용
호르몬 - 민감성 리파아제 (HSL) 에 의해 촉매

▪   지방조직의 중성지방 분해 : 금식 , 운동 , 스트레스 상황 등
→ 호르몬 에 의해 조절
예 ) 저혈당 → 글루카곤 → 지방조직의 중성지방 분해 촉진 스트레스
→ 에피네프린 → 지방조직의 중성지방 분해 촉진
고혈당 → 인슐린 → 지방조직의 중성지방 분해 억제

지단백질 대사
호르몬에 의한 중성지방 분해의 조절
▪   글루카곤 , 에피네프린 → 지방세포의 수용체와 결합 → cAMP 농도 상승 → PKA 활성화 → HSL 인산화 ( 활성 )
→ 중성지방을 지방산과 글리세롤로 분해 후 혈액 방출

▪   방출된 지방산 → 혈액의 알부민 과 결합하여 이동
→ 에너지가 필요한 조직 ( 근육 등 ) 으로 유입
→ β - 산화 → 여러 아세틸 CoA 로 분해 → 구연산회로 → 전자전달계 → ATP 다량 생성

▪   방출된 글리세롤 → 간 조직으로 유입
→ 인산화 → 글리세롤 3- 인산 → DHAP → GA-3P → 해당과정 또는 당신생과정

지방산의 분해: β - 산화
▪   지방산 탄소사슬의 카르복실기 말단부터 탄소 2 개 단위 연속 제거
카르복실기로부터 2 번째 탄소 ( β - 탄소 ) 의 산화 → β - 산화 라고 함
▪   지방산의 β - 산화 : 미토콘드리아 기질 에서 이루어짐
▪   지방산 → 지방산 아실 CoA 로 활성화 → 미토콘드리아 로 이동

03. 지방산의 분해: β - 산화

지방산의 분해
지방산 아실 CoA 로 활성화

▪   세포질의 지방산 아실 CoA 합성효소 → 지방산을 지방산 아실 CoA 로 활성화
▪   이 과정에서 ATP 는 AMP 와 피로인산 으로 분해

미토콘드리아 기질로 이동
▪   지방산 아실 - 카르니틴 복합체 형성
→ 기질 내부로 이동 → 지방산 아실 CoA 로 다시 전환
→ 유리된 카르니틴은 막간 공간으로 복귀

β - 산화 반응 경로
▪   포화지방산의 β - 산화 : 4 개 반응 ( 산화 - 수화 - 산화 - 분해 )
→ 아세틸 CoA 1 분자 방출 , FADH 2 , NADH 각 1 분자 생성
→ 지방산 아실 CoA 는 탄소 2 개 짧아진 지방산 아실 CoA 로 전환

▪ 산화 : 지방산 아실 CoA → 트랜스 - α , β - 에노일 CoA ( FADH 2 생성 )
▪ 수화 : 트랜스 - α , β - 에노일 CoA → β - 하이드록시아실 CoA
▪ 산화 : β - 하이드록시아실 CoA → β - 케토아실 CoA ( NADH 생성 )
▪ 분해 : 아세틸 CoA 1 분자 + 탄소 2 개 짧아진 지방산 아실 CoA

지방산의 분해
β - 산화 반응 경로

▪   짝수 개의 탄소를 가진 지방산 : β - 산화 반복
주기마다 탄소 2 개씩 줄어듬

▪   마지막 주기
탄소 4 개 의 아실 CoA 가 2 분자의 아세틸 CoA 로 분해

지방산 산화와 에너지 생성
▪   생성된 아세틸 CoA → 구연산회로
NADH 3 분자 , FADH 2 1 분자 , GTP(ATP) 1 분자 생성 → 전자전달계
→ NADH 는 1 분자당 2.5 ATP, FADH2 는 1 분자당 1.5 ATP 생성

▪   아세틸 CoA 1 분자당 10 분자의 ATP 생성

지방산의 분해
불포화지방산의 β - 산화

▪   불포화지방산 : 시스 - 이중결합 포함
→ 포화지방산 β - 산화와 비교하여 에노일 CoA 이성질화효소 필요

▪   에노일 CoA 이성질화효소
시스–β, γ–이중결합 을 트랜스–α, β–이중결합 으로 전환

▪   예 ) 올레산 (18:1 Δ 9 ) → 올레일 CoA 로 활성화
→ 3 번의 β - 산화
→ 아세틸 CoA 3 분자 + 시스–Δ 3 –도데세노일 CoA ( 탄소 12 개 )
▪   시스–Δ 3 –도데세노일 CoA : 에노일 CoA 이성질화효소에 의해

트랜스–Δ 2 –도데세노일 CoA 로 전환 → β - 산화 진행

▪ 홀수지방산의 분해 :
짝수지방산의 β - 산화와 동일하게 진행
→ 마지막 반응 주기 : 탄소 5 개의 지방산 - 아실 CoA 가 기질 → 탄소 2 개의 아세틸 CoA 와 탄소 3 개의 프로피오닐 CoA 생성

▪ 프로피오닐 CoA → 숙시닐 CoA 로 전환 → 구연산회로

세부단계
프로피오닐 CoA → D- 메틸말로닐 CoA → L- 메틸말로닐 CoA → 숙시닐 CoA

04. 케톤체

아세틸 CoA 의 운명
▪   아세틸 CoA → 구연산회로 를 통해 대사
▪   간 조직
아세틸 CoA 를 케톤체로 전환 가능

▪   케톤체
아세토아세트산 , β–하이드록시부티르산 , 아세톤

▪   케톤체의 생성 : 아세틸 CoA 대사의 대체 경로
예 ) 과량의 아세틸 CoA 생성 → 구연산회로만으로 대사 불가 → 케톤체 생성 증가

▪   케톤체 : 간 에서 생성 , 근육 , 심장 , 뇌 등에서 에너지원으로 사용 참고 )
뇌 : 평소 글루코오스만 사용 , 기아상태에서 케톤체 사용

케톤체의 생성
▪   간 조직 미토콘드리아 기질 에서 일어남
▪   아세틸 CoA 2 분자 축합 → 아세토아세틸 CoA
▪   아세토아세틸 CoA 에 1 분자 아세틸 CoA 축합 → β–하이드록시–β–메틸글루타릴 CoA ( HMG CoA )
▪   HMG CoA → 아세토아세트산 + 아세틸 CoA
▪   아세토아세트산 → β–하이드록시부티르산 으로 환원
아세토아세트산 농도 높을 경우 아세토아세트산 → 아세톤

케톤체 이용
▪   케톤체 : 수용성 → 다른 조직으로 이동 가능
▪   아세토아세트산 , β–하이드록시부티르산
→ 다른 조직에서 아세틸 CoA 로 전환 → 에너지원 으로 사용
▪   골격근 , 심장근육 : 평소 에너지원으로 사용
▪   뇌조직 : 기아 상태시 사용
▪   아세토아세트산 + 숙신산 CoA → 아세토아세틸 CoA + 숙신산
▪   아세토아세틸 CoA → 2 분자의 아세틸 CoA 생성
( β–케토아실 CoA 전이효소에 의해 )
▪   간조직은 β–케토아실 CoA 전이효소 없음

케톤증
케톤체 생성의 증가
▪   정상적인 대사상태 → 케톤체 일부 생성
▪   과량의 아세틸 CoA 생성 → 케톤체 생성의 증가 → 케톤증
▪   기아상태 → 저혈당 → 인슐린 감소 → 당신생 ( 옥살로아세트산 )
▪   조절되지 않는 당뇨병 상태 → 인슐린 부족 → 당신생 ( 옥살로아세트산 )
▪   인슐린 감소 → 지방조직의 지방 분해 촉진
→ 많은 양의 지방산이 혈중으로 방출
→ 지방산의 간 조직 유입 → 지방산의 산화
→ 아세틸 CoA 급속 상승 하지만 옥살로아세트산 부족 → 구연산회로 진입 불가 → 케톤체 합성
→ 혈중 케톤체 농도 증가 → 혈액 pH 감소 → 산증 유발

1.식사로 섭취한 지질은 담즙의 도움을 받아 췌장 소화효소에 의해 가수분해된 후 소장으로 흡수된다. 카일로마이크론은 식사로 섭취한 중성지방을 각 조직에 운반하는 역할을 하며, 이 과정에는 지단백질 리파아제가 작용한다. VLDL은 간조직 내의 지질을 체내 여러 조직으로 운반하는 역할을 하며, IDL을 거쳐 LDL로 전환된다.

2.지방조직에 저장되어 있는 중성지방은 에너지 필요에 따라 분해되어 혈중으로 방출되며, 이 과정에는 호르몬–민감성 리파아제가 작용한다.

3.지방산은 β–산화 과정을 통해 분해되는데, 이 과정은 반복된 산화–수화–산화–분해의 반응 주기가 반복되며 많은 양의 에너지를 생성한다. 지방산이 미토콘드리아로 이동하기 위해서는 카르니틴 운반체를 사용한다.

4.케톤체는 과량의 아세틸 CoA를 대사하는 화합물로, 케톤체 합성과정에는 HMG CoA가 중간산물로 생성된다. 케톤체는 간조직에서 합성되어 근육, 심장 등 간 이외의 조직에서 에너지원으로 이용되고, 기아 상태에서는 뇌의 에너지원으로도 사용된다.