Glycolysis
개요
Glycolysis(해당과정)는 **세포질(cytosol)**에서 일어나는 포도당 분해 과정이다. 산소 없이도 진행 가능한 혐기성 과정.
“Without mitochondria, present-day animal cells would have had to generate all of their ATP through glycolysis.” — Chapter 14
전체 과정 요약
Glucose (C₆) → 2 Pyruvate (C₃) + 2 NADH + 2 ATP (net)
두 단계
Energy investment phase (Step 1-5): ATP 2개 소비, Glucose를 2개의 triose-phosphate로 분해 Energy payoff phase (Step 6-10): ATP 4개 생산, NADH 2개 생산
10단계 반응 개요
| Step | 효소 | Reactant | Product |
|---|---|---|---|
| 1 | Hexokinase | Glucose | Glucose-6-P |
| 2 | Phosphoglucose isomerase | Glucose-6-P | Fructose-6-P |
| 3 | Phosphofructokinase-1 | Fructose-6-P | Fructose-1,6-bisP |
| 4 | Aldolase | Fructose-1,6-bisP | DHAP + G3P |
| 5 | Triose phosphate isomerase | DHAP | G3P |
| 6 | G3P dehydrogenase | G3P | 1,3-bisphosphoglycerate |
| 7 | Phosphoglycerate kinase | 1,3-bisphosphoglycerate | 3-phosphoglycerate |
| 8 | Phosphoglycerate mutase | 3-phosphoglycerate | 2-phosphoglycerate |
| 9 | Enolase | 2-phosphoglycerate | PEP |
| 10 | Pyruvate kinase | PEP | Pyruvate |
Net Products (Glucose 1분자 기준)
| 분자 | 수 | 생산 위치 |
|---|---|---|
| Pyruvate | 2 | 세포질 |
| ATP (net) | 2 | 세포질 (substrate-level phosphorylation) |
| NADH | 2 | 세포질 |
| H₂O | 2 | - |
Note: Glycolysis에서의 NADH는 세포질에서 만들어지므로, 미토콘드리아로 전자 운반 시 shuttle system 필요. 약 1.5 ATP 상당.
조절
- Phosphofructokinase-1 (PFK-1): 가장 중요한 조절 효소
- ATP, citrate, NADH에 의해 억제 (에너지 과다 시)
- AMP, ADP, fructose-2,6-bisphosphate에 의해 활성화
- Hexokinase: Glucose-6-phosphate에 의해 product inhibition
- Pyruvate kinase: Fructose-1,6-bisphosphate에 의해 활성화 (feedforward)
저산소 조건에서
산소가 부족하면 NADH를 재산화할 수 없어 glycolysis가 멈출 위기. → Pyruvate → Lactate (Lactate dehydrogenase) 로 NADH를 NAD⁺로 재산화 (lactic acid fermentation)