Net Result of Energy Metabolism
교과서 Table 14-3 요약
Table 14-3: 포도당 및 Palmitoyl CoA 산화의 산물 정리.
A. Glucose 1분자 완전 산화
각 단계별 산물
| 경로 | 위치 | NADH | FADH₂ | ATP/GTP |
|---|---|---|---|---|
| Glycolysis | 세포질 | 2 | 0 | 2 (net) |
| Pyruvate oxidation | matrix | 2 | 0 | 0 |
| Citric Acid Cycle (×2) | matrix | 6 | 2 | 2 (GTP) |
| Total | 10 | 2 | 4 |
교과서 원문:
- Cytosol (glycolysis): 1 glucose → 2 pyruvate + 2 NADH + 2 ATP
- Mitochondrion: 2 pyruvate → 2 acetyl CoA + 2 NADH
- 2 acetyl CoA → 6 NADH + 2 FADH₂ + 2 GTP
- Net result in mitochondrion: 2 pyruvate → 8 NADH + 2 FADH₂ + 2 GTP
ATP 계산 (Oxidative Phosphorylation 포함)
| 전자 공여체 | 수량 | ATP/unit | ATP |
|---|---|---|---|
| NADH (미토콘드리아) | 8 | 2.5 | 20 |
| NADH (세포질, shuttle) | 2 | 1.5 | 3 |
| FADH₂ | 2 | 1.5 | 3 |
| Substrate-level ATP | — | — | 4 |
| Total | ~30 ATP |
“We can calculate that the complete oxidation of one molecule of glucose—starting with glycolysis and ending with oxidative phosphorylation gives a net yield of about 30 molecules of ATP.” — Chapter 14
B. Palmitoyl CoA 1분자 완전 산화
Palmitate (C16:0 포화지방산)의 활성화 형태인 Palmitoyl CoA (이미 CoA와 결합된 상태).
Beta-oxidation (교과서 Table 14-3)
1 palmitoyl CoA → 8 acetyl CoA + 7 NADH + 7 FADH₂
- 7 사이클 (cycles = 16/2 − 1 = 7)
- 활성화 비용: −2 ATP (palmitoyl CoA 생성 시 ATP → AMP)
Citric Acid Cycle (8 acetyl CoA × 1 turn)
8 acetyl CoA → 24 NADH + 8 FADH₂ + 8 GTP
Net Result (교과서)
Net result in mitochondrion: 1 palmitoyl CoA → 31 NADH + 15 FADH₂ + 8 GTP
ATP 계산
| 전자 공여체 | 수량 | ATP/unit | ATP |
|---|---|---|---|
| NADH (미토콘드리아) | 31 | 2.5 | 77.5 |
| FADH₂ | 15 | 1.5 | 22.5 |
| GTP (substrate-level) | 8 | 1 | 8 |
| 활성화 비용 | — | — | −2 |
| Total | ~106 ATP |
지방 vs 포도당 에너지 밀도 비교
| 기질 | 분자량 | Net ATP | ATP/g (대략) |
|---|---|---|---|
| Glucose | 180 g/mol | ~30 ATP | 낮음 |
| Palmitate | 256 g/mol | ~106 ATP | 높음 (~2.4배) |
지방이 탄수화물보다 에너지 밀도가 높은 이유: 탄소가 더 환원되어 있어 더 많은 전자(NADH, FADH₂)를 제공.