Beta-oxidation
개요
Beta-oxidation(베타 산화)은 지방산을 미토콘드리아에서 분해하여 Acetyl CoA, NADH, FADH₂를 생성하는 과정이다.
위치: 미토콘드리아 matrix
“Mitochondria can use pyruvate, fatty acids, as well as other substrates as fuel.” — Chapter 14
진입 전 활성화
지방산은 먼저 세포질에서 CoA와 결합해 Acyl CoA로 활성화되어야 한다:
- ATP → AMP + PPᵢ (2 ATP에 해당하는 에너지 소비)
- Carnitine shuttle: Long-chain acyl CoA는 carnitine과 결합하여 inner membrane을 통과
→ 자세한 내용: Substrate activation
4단계 반복 사이클
각 사이클마다 탄소 2개(Acetyl CoA)가 떨어져 나간다:
| Step | 효소 | 반응 |
|---|---|---|
| 1 | Acyl CoA dehydrogenase | Acyl CoA → trans-Enoyl CoA + FADH₂ |
| 2 | Enoyl CoA hydratase | trans-Enoyl CoA + H₂O → L-3-Hydroxyacyl CoA |
| 3 | Hydroxyacyl CoA dehydrogenase | L-3-Hydroxyacyl CoA + NAD⁺ → 3-Ketoacyl CoA + NADH |
| 4 | β-Ketothiolase | 3-Ketoacyl CoA + CoA → Acetyl CoA + (Acyl CoA 탄소 2개 단축) |
Net Result: 탄소 수에 따른 계산
일반식 (짝수 포화 지방산, n개 탄소):
- Cycles 수 = (n/2) − 1
- Acetyl CoA = n/2
- NADH = (n/2) − 1
- FADH₂ = (n/2) − 1
예시: Palmitoyl CoA (C16, n=16)
교과서 Table 14-3:
“1 palmitoyl CoA → 8 acetyl CoA + 7 NADH + 7 FADH₂”
계산:
- Cycles = (16/2) − 1 = 7
- Acetyl CoA = 16/2 = 8
- NADH = 7, FADH₂ = 7
예시: Lauroyl CoA (C12, n=12)
- Cycles = 5
- Acetyl CoA = 6, NADH = 5, FADH₂ = 5
전체 Net Result (Palmitoyl CoA)
| 산물 | 수량 |
|---|---|
| Acetyl CoA | 8 (→ Citric Acid Cycle으로) |
| NADH | 7 (→ ETC Complex I) |
| FADH₂ | 7 (→ ETC Complex II/III) |
| 활성화 비용 | −2 ATP 상당 |