Glycolysis_MOC

Glycolysis

개요

Glycolysis(해당과정)는 **세포질(cytosol)**에서 일어나는 포도당 분해 과정이다.¹²³⁴⁵⁶ 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. Glycolysis에서는 FADH₂가 생성되지 않는다.⁶

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)

관련 개념

• Pyruvate oxidation
• Net result of energy metabolism
• Metabolism_MOC

Footnotes

1. 2022 기말 1번 — Glycolysis 중간체(F6P, DHAP, G3P, 3-PGA, 2-PGA) 발생 순서 문항. 순서: I→IV→V→II→III. 선지 미복기. ↩

2. 2023 기말 2번 — 해당과정 중간체 순서(Fructose-1,6-bisphosphate→DHAP→1,3-bisphosphoglycerate→PEP = B→D→A→C)가 정답 ④의 근거로 활용됨. ↩

3. 2023 기말 3번 — 해당과정 효소 작용 순서(Aldolase→Phosphoglycerate kinase→Enolase = B→A→C)가 정답 ③의 근거로 활용됨. ↩

4. 2023 기말 4번 — Glucose→PEP 구간에서 ATP 2개 소비(투자 단계) 후 ATP 2개 회수(step 7)하여 net ATP = 0임이 정답 ①의 근거로 활용됨. ↩

5. 2023 기말 7번 — 해당과정에서 GAPDH(step 6)에 의해 NADH 2분자(glucose 기준)가 생성되어 총 NADH 계산(2+2+6=10)에 기여한다는 내용이 정답 ④의 근거로 활용됨. ↩

6. 2025 기말 1번 — ②번(정답): Glycolysis는 세포질에서 일어나며 혐기성 조건에서도 substrate-level phosphorylation으로 ATP 생성 가능 → 옳음. ⑤번: Glycolysis에서는 FADH₂가 생성되지 않음(NADH만 생성) → 선지 “세 과정 모두 FADH₂가 관여”는 틀림. ↩ ↩²