동물세포에서 당 신생 과정은 왜 간에서만 일어날 수 있는 것인가요?
안녕하세요. 동물세포 내에서 당 신생 과정이 나타날 때는 왜 다른 기관에서는 나타날 수 없고 간에서만 이 합성 과정이 진행될 수 있는 것인지 궁금합니다.
안녕하세요.
네, 말씀해주신 것과 같이 동물에서는 오직 간에서만 당 신생 합성 과정이 일어날 수 있는데요, 우선 해당과정의 반대 과정이 당 신생인데, 단순히 해당과정을 역으로 돌리는 것은 불가능합니다. 왜냐하면 헥소키나아제, PFK-1, 피루브산 키나아제 반응가 관여하는 해당과정의 단계는 ΔG가 크게 음수라서 비가역적이기 때문입니다. 따라서 이를 우회할 수 있는 특수 효소가 필요한데요, 피루브산 카복실화효소, 과당-1,6-이인산가수분해효소, 포도당-6-인산가수분해효소라는 특정 효소들이 간에만 존재하기 때문에 간에서만 당 신생이 일어나는 것이며 근육이나 뇌 같은 조직은 이런 효소가 없기 때문에 해당과정은 잘 하지만, 당 신생은 할 수 없습니다. 감사합니다.
1명 평가안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
동물에서 당 신생은 간과 신장 일부에서 주로 일어나고, 효소 발현과 대사 특이성때문에 발생합니다.
간세포에서는 당 신생특이효소가 발현되면서 피부르산, 젖산, 글리세롤 등 비탄수화물 전구체를 포도당으로 전환할수가 있습니다. 반면에 근육이나 대부분의 조직에는 이러한 효소가 없어서 포도당을 혈액으로 방출할 수 없기때문에 실제 혈당 유지용 당 신생은 간에서만 가능합니다.
감사합니다.
말씀하신대로 동물 세포에서 당 신생합성은 주로 간에서 이루어지는데, 이는 특정 효소의 존재와 생리학적 기능의 차이 때문입니다.
물론 다른 기관들도 당 신생합성 경로의 일부를 가지고 있지만, 혈당 조절이라는 역할을 수행하는 데 필요한 핵심 효소는 오직 간과 신장에만 존재하기 때문에 간이 주된 장소가 되는 것이죠.
좀 더 자세히 말씀드리면 당 신생합성은 해당 과정의 역반응과 비슷하지만, 해당 과정에서 비가역적인 세 단계 반응을 우회하기 위해 다른 효소들을 필요로 합니다. 이 우회 반응을 가능하게 하는 핵심 효소 중 하나가 바로 포도당 6-인산가수분해효소입니다.
포도당 6-인산가수분해효소는 최종적으로 만들어진 포도당 6-인산에서 인산기를 제거하여 자유 포도당을 생성합니다. 이렇게 인산기가 제거되어야만 포도당이 세포 밖으로 나와 혈액을 통해 다른 기관으로 공급될 수 있습니다.
그런데 앞서 말씀드렸 듯 근육세포를 포함한 대부분의 다른 조직 세포에는 이 효소가 없습니다. 따라서 근육은 당 신생합성 경로를 통해 포도당 6-인산을 만들 수는 있지만, 이를 자유 포도당으로 전환하여 혈액으로 방출할 수 없는 것입니다. 그래서 근육이 합성한 포도당은 근육 내에서 글리코겐 형태로 저장되거나 에너지원으로 즉시 소모되는 것입니다.
동물 세포의 당 신생 과정은 주로 간에서 발생하며, 신장에서도 일부 일어납니다. 이는 포도당 신생 과정에 필수적인 효소인 포도당-6-인산분해효소(glucose-6-phosphatase)가 주로 간과 신장 세포에 존재하기 때문입니다. 이 효소는 포도당-6-인산을 인산기 없는 포도당으로 전환하여 세포 밖으로 배출할 수 있게 하며, 이 과정을 통해 혈당을 조절하는 역할을 수행합니다. 다른 조직들은 이 효소가 없기 때문에 당 신생 과정을 통해 생성된 포도당을 혈액으로 내보낼 수 없어 혈당 조절에 직접 기여하지 못합니다.