산소가 부족할 때 인간의 근육 세포는 왜 젖산발효를 하나요?
안녕하세요. 운동을 많이 해서 에너지원인 atp가 부족해진 상황이 왔을 때 왜 해당 과정을 하지 않고, 산소가 부족해지며 인간의 근육 세포는 왜 젖산발효를 하나요?
안녕하세요. 정준민 전문가입니다.
산소가 부족하면 전다전달계가 정지해 nad 플러스가 고갈되므로 해당 과정이 계속될수 없답니다.
근육세포느 nad+를 재생하고 피루브산을 젖산으로 환원해 atp를 조금이라도 더 얻기 윟 ㅐ젖산 발효를 한답니다.
젖산발효는 해당과정에 필수적인 NAD+를 재생산하여 산소가 부족한 상황에서도 ATP를 지속해서 공급하기 위해 일어납니다. 격렬한 운동 시 근육에 공급되는 산소의 양이 에너지 생산에 필요한 양보다 부족해지면, 산소를 필요로 하는 효율적인 에너지 생성 경로 대신 산소 없이 ATP를 소량 생산할 수 있는 해당과정을 주로 이용하게 됩니다. 이 해당과정이 지속되기 위해서는 과정 중 NADH로 전환된 NAD+가 다시 공급되어야 하는데, 젖산발효가 바로 이 NADH를 NAD+로 되돌리는 역할을 함으로써 근육이 계속해서 에너지를 얻을 수 있도록 합니다.
결과적으로는 에너지를 빠르게 생산하고, 에너지를 생산하는 과정을 멈추지 않기 위해서입니다.
정상적인 상황에서는 포도당이 분해되어 만들어진 피루브산이 유산소 호흡을 통해 더 많은 에너지를 만듭니다. 하지만 격렬한 운동으로 산소 공급이 부족해지면 유산소 호흡이 원활히 이루어지지 않게 됩니다.
이때 근육 세포는 젖산 발효를 통해 피루브산을 젖산으로 바꿉니다.
이 과정에서 NADH를 NAD+라는 물질로 재생성하게 되고 재생된 NAD+는 다시 포도당 분해 과정에 사용되어, 산소가 없어도 에너지를 생산하는 과정을 계속할 수 있게 해줍니다.
안녕하세요. 네, 질문해주신 것과 같이 인간의 근육 세포가 산소가 부족한 상황에서 젖산발효를 하는 이유는 ATP 생산을 계속 유지하면서도 해당과정이 지속될 수 있도록 NAD⁺를 재생하기 위함입니다.
정상적인 상황에서는 포도당이 해당과정을 거쳐 피루브산으로 분해되며, 이 과정에서 소량의 ATP와 NADH가 생성되는데요, 산소가 충분할 때는 피루브산이 미토콘드리아로 들어가서 TCA 회로와 전자전달계를 통해 NADH가 산화되며 대량의 ATP가 생성됩니다. 이 과정은 산소가 최종 전자 수용체로 작용하기 때문에 가능한 것입니다.
반면에 운동을 할 때 산소 공급이 충분하지 않으면 전자전달계가 원활히 작동하지 못하는데요 이로 인해 NADH가 NAD⁺로 재생되지 못하고 쌓이게 되면, 해당과정이 중단될 위험이 있으며, 해당과정이 멈추면 ATP 생성도 끊기게 되어 근육 세포는 에너지 위기에 빠질 수 있습니다. 따라서 이를 방지하기 위해 근육 세포는 피루브산을 젖산으로 환원시키는 경로를 택하는데요, 이 과정에서 NADH가 산화되어 NAD⁺가 재생되고, 덕분에 해당과정이 계속 진행될 수 있으며 ATP를 소량이라도 지속적으로 생산할 수 있습니다. 따라서 젖산발효는 산소 부족 상태에서 근육 세포가 생존하고 단기적으로 에너지를 유지할 수 있도록 해주는 대체 경로라고 할 수 있겠습니다. 감사합니다.