한눈에 알 수 있는 대사

일러두기 3 추천의 말 4 저자 서문 5 1. 대사 경로의 개요 Introduction to metabolic pathways 10 대사 회로도 회로도 1.1: 대사 경로의 세포하 분포 2. ATP 생합성 I: 대사의 동력 분자인 ATP 12 Biosynthesis of ATP I: ATP, the molecule that powers metabolism 생체 세포가 생물학적으로 유용한 형태로 에너지를 보존하는 방법 회로도 2.1: ATP 생합성 수소 운반체 NAD1와 FAD ATP/ADP 트랜스로케이스 ATP 분자는 생명체에게 에너지를 제공하는 두 개의 무수인산 결합을 갖고 있다 3. ATP 생합성 II: 사립체의 호흡 사슬 14 Biosynthesis of ATP II: mitochondrial respiratory chain 양성자 방출 ATP 합성의 화학량론 P/O비: 纛凰育糊 정수 값과 沌測育糊 비정수 값 호흡 사슬의 억제제 전자 흐름의 방해 양성자(H1) 흐름의 방해 호흡 사슬에 영향을 미치는 몇 가지 다른 물질 4. 세포질 NADH의 산화: 말산/아스파트산 왕복이동과 인산 글리세롤 왕복이동 16 The oxidation of cytosolic NADH: the malate/aspartate shuttle and the glycerol phosphate shuttle 세포질 NADH의 산화 5. 에너지를 제공하는 글루코스 대사 18 Metabolism of glucose to provide energy 회로도 5.1: 글루코스 대사 글루코스 수송에서 인슐린의 중요성 6. 글루코스 1분자의 대사는 ATP 31분자(또는 38분자?)를 생성한다 20 Metabolism of one molecule of glucose yields 31(or should it be 38?) molecules of ATP 회로도 6.1: 글루코스의 산화는 전통적으로 P/O 비가 NADH가 3이고 FADH2가 2라는 것을 전제하면 38 ATP 분자를 생성한다 곤충에서 순생성량은 36 ATP 분자이다 회로도 6.2: 글루코스의 산화는 沌測育糊 P/O 비가 NADH는 2.5이고 FADH2는 1.5라고 가정을 하면 31 ATP 분자를 생성한다 7. 글루코스가 글라이코젠으로 전환되는 대사 22 Metabolism of glucose to glycogen 글라이코젠은 급식 상태에서 저장된다 회로도 7.1: 글라이코젠 합성의 개관(글라이코젠합성, glycogenesis) 저장 연료인 글라이코젠 회로도 7.1: 기능이 잘 발휘되도록 설계된 분자인 글라이코젠 8. 글루코스의 혐기성 대사와 ATP로 에너지를 생산하는 글라이코젠 24 Anaerobic metabolism of glucose and glycogen to yield energy as ATP 혐기성 당분해 회로도 8.1: 글루코스는 락트산으로 대사된다 혐기성 대사에 의한 ATP 생산 생리적인 면과 임상적인 면의 연관성 도표 8.1: 코리 회로(Cori cycle) - 근육/간 코리 회로 - 적혈구/간 9. 2,3-양인산글리세르산(2,3-BPG)과 적혈구 26 2,3-Bisphosphoglycerate (2,3-BPG) and the red blood cell 2,3-BPG는 헤모글로빈에서 산소가 떨어져 나오는데 도움을 준다 회로도 9.1: 적혈구의 2,3-BPG 우회로(Rapoport-Luebering shunt) 2,3-BPG의 생리학적 중요성 2,3-BPG의 의학적 중요성 마이오글로빈 도표 9.1: 산화인산화에 사용하기 위한 적혈구에서 사립체까지의 산소의 수송 10. 글루코스가 지방(트라이아실글리세롤)으로 전환되는 대사 28 Metabolism of glucose to fat(triacylglycerol) 지방의 중요성 회로도 10.1: 글루코스가 트라이아실글리세롤로 전환될 때 대사물질의 흐름 도표 10.1: 인슐린과 지방 합성 11. 글루코스가 지방산과 트라이아실글리세롤로 전환되는 대사 30 Metabolism of glucose to fatty acids and triacylglycerol 회로도 11.1: 글루코스로부터 트라이아실글리세롤의 합성 도표 11.1: 시험관내(in vitro) 시트르산에 의한 아세틸 CoA 카복실레이스의 활성화 12. 인산 오탄당 경로: NADPH과 환원형 글루타싸이온의 생성 32 The pentose phosphate pathway: the production of NADPH and reduced glutathione 인산 오탄당 경로 회로도 12.1: 인산 오탄당 경로 인산 오탄당 경로의 조절 글루타싸이온: 생체이물질(xenobiotics) 대사와 아미노산 수송에서 항산화제의 역할 13. 파이루브산/말산 회로와 NADPH의 합성 34 The pyruvate/malate cycle and the production of NADPH 파이루브산/말산 회로 회로도 13.1: 파이루브산/말산 회로 지방산 합성에 필요한 NADPH를 공급하는 인산 오탄당 경로와 파이루브산/말산 회로의 상대적 기여도 14. 포유류는 지방산에서 글루코스를 합성할 수 없다 36 Mammals cannot synthesize glucose from fatty acids 회로도 14.1: 포유류의 크렙스 회로에서 아세틸 CoA가 산화될 때 2 분자의 이산화탄소가 방출된다 회로도 14.2: 글라이옥실산 회로는 발아하는 씨앗이 지방에서 당을 합성하는 것을 가능하게 한다 식물의 b-산화 15. ATP로서 에너지를 제공하는 트라이아실글리세롤의 대사 38 Metabolism of triacylglycerol to provide energy as ATP 지방산은 산화되어 ATP를 생성한다 회로도 15.1: ATP로서 에너지를 저장하는 지방산의 산화 16. 글라이코젠 대사 I Glycogen metabolism I 40 간과 근육에서 글라이코젠의 다른 역할 글라이코젠 대사에 대한 대사적 요구 글라이코젠 대사: 개관 간의 글라이코젠 대사 간 글라이코젠 저장병(glycogen storage disease, GSD) 17. 글라이코젠 대사 Ⅱ Glycogen metabolism II 42 뼈대근육의 글라이코젠 대사 글라이코젠분해 연쇄반응 글라이코젠 합성의 불활성화 근육 글라이코젠 저장병 [glycogenosis, 글라이코젠(축적)증] 18. 글라이코젠 대사 III: 글라이코젠 분해의 조절 44 Glycogen metabolism III: regulation of glycogen breakdown 호르몬 조절: 글라이코젠분해의 조절에서 아드레날린과 글루카곤의 역할 도표 18.1: 글라이코젠분해의 조절 글라이코젠분해의 조절에서 단백질 카이네이스 A의 역할 글라이코젠 포스포릴레이스의 특성 단백질 포스파테이스 억제제-1 19. 글라이코젠 대사 IV: 글라이코젠 합성의 조절 46 Glycogen metabolism IV: regulation of glycogen synthesis 호르몬 조절: 글라이코젠 합성의 조절에서 인슐린의 역할 단백질 포스파테이스 도표 19.1: 글라이코젠 합성의 조절 글라이코젠 신테이스의 특성 간 포스포릴레이스의 억제에서 글루코스의 역할 20. 당분해의 조절: 심장근육을 예로 든 당분해의 개관 48 Regulation of glycolysis: overview exemplified by glycolysis in cardiac muscle 회로도 20.1: 당분해의 조절 단계 21. 당분해와 인산 오탄당 경로는 공동으로 간에서 지방을 만든다 50 Glycolysis and the pentose phosphate pathway collaborate in liver to make fat 간은 몸의 생화학 공장이다 당분해는 인산 오탄당 경로와 함께 작용하여 지방산 합성에 필요한 전구물질을 생성한다 간 세포로 들어가는 글루코스 수송 글루코카이네이스 인산 오탄당 경로 22. 뼈대근육의 당분해: 스포츠와 운동의 생화학 52 Glycolysis in skeletal muscle: biochemistry of sport and exercise 혐기성 ATP 생성 호기성 ATP 생성 글라이코젠 고갈은 운동 선수가 焞好¡ 부쳐 벽을 치는(hit the wall)O 현상을 초래한다 단거리 선수가 결승점으로 전력 질주할 때에 공급되는 연료는 글라이코젠이다 글루코스 수송체 23. 글루코스신합성의 조절 Regulation of gluconeogenesis 54 글루코스신합성은 공복 상태와 기아 상태에서 혈액 글루코스 농도를 유지한다 회로도 23.1: 글루코스신합성의 조절 글루코스신합성의 호르몬 조절 조절 효소 24. 크렙스 회로의 조절 Regulation of Krebs cycle 56 크렙스 회로 - 대사의 중심 합류점 파이루브산 데하이드로제네이스(PDH) 복합체의 조절 도표 24.1: 인산화와 탈인산화에 의한 PDH의 조절 아이소시트르산 데하이드로제네이스(ICDH) 퓨린 뉴클레오타이드 회로 글루코스-지방산 회로 논쟁 포럼(debating forum). 크렙스 회로: 대사 기반의 이름을 바꿀 때인가? 25. 지방산 산화의 조절: 지방 조직에 저장되어 있는 지방산의 동원 58 Regulation of fatty acid oxidation: mobilization of fatty acids from storage in adipose tissue 지방 조직의 지질분해 지방산의 동원: 트라이아실글리세롤-지방산 회로 26. 지방산 산화와 카니틴 왕복이동 60 Fatty acid oxidation and the carnitine shuttle 간에서 카니틴 왕복이동을 통하여 활성화된 지방산이 사립체 바탕질로 들어가는 수송은 말론일-CoA에 의하여 억제된다 b-산화를 위한 보효소 FAD와 NAD1의 이용도 아실 CoA 데하이드로제네이스 D2-엔오일 CoA 하이드라테이스 3-하이드록시아실 CoA 데하이드로제네이스 3-옥소아실 CoA 싸이올레이스(케토싸이올레이스) MCAD와 LCHAD 결핍 글루타르산뇨증(glutric aciduria) 27. 케톤체 The ketone bodies 62 오해받는 대사의 禿풔叡 회로도 27.1: 케톤합성 도표 27.1: 지방산은 지방 세포에서 동원되어 간에서 케톤합성에 사용된다 28. 케톤체 이용 Ketone body utilization 64 케톤체는 기아 상태에서 뇌의 중요한 연료이다 회로도 28.1: 케톤체의 이용 D-3-하이드록시뷰티르산의 완전한 산화에 의한 ATP 생성 29. 불포화 지방산의 b-산화 66 b-Oxidation of unsaturated fatty acids 회로도 29.1: 리놀레산의 b-산화 에피머레이스 반응은 어떠한가? 지방산의 명명법 30. 과산화소체의 b-산화 Peroxisomal b-oxidation 68 사립체는 b-산화를 위한 유일한 장소가 아니다 회로도 30.1: 과산화소체의 b-산화에 의한 매우 긴 사슬 지방산의 사슬 짧아짐 불포화 지방산의 과산화소체 b-산화와 犢店薩穗?? 효소 부신백색질형성장애증(adrenoleukodystrophy)과 로렌조 오일(Lorenzo's oil) 31. 지방산의 연장과 불포화 반응 70 Elongation and desaturation of fatty acids 세포질세망 경로에서 지방산의 연장 지방산의 불포화 반응 도표 31.1: 팔미톨레오일 CoA 형성하는 팔미토일 CoA의 불포화 반응 짧은 사슬 지방산의 연장은 사립체에서 일어난다 필수 지방산 D4-데새튜레이스가 있는가? 32. 콜레스테롤, 쓸개즙산, 비타민 D, 스테로이드 호르몬 72 Cholesterol, bile acids, vitamin D and the steroid hormones 콜레스테롤: 친구 아니면 적? 콜레스테롤의 생합성 스미스-렘리-오피츠 증후군 [Smith-Lemli-Opitz(SLO) syndrome] 쓸개즙산(염) 스테로이드 호르몬 33. 요소 합성을 위한 오니틴 회로: 篤鴉O 회로O 74 The ornithine cycle for the production of urea: ?he urea cycleO 요소 합성에 사용되는 질소의 기원 회로도 33.1: 암모니아 이온 또는 글루탐산의 형태로 있는 질소는 요소 합성에 사용된다 요소 회로의 조절 요소 회로의 질환 OTC 결핍증과 유전자 치료 크리아틴과 크리아티닌 퓨린 뉴클레오타이드 회로 34. 대사의 통로화: 효소의 조직화에 의하여 대사 중간물질의 통로화가 일어난다 76 Metabolic channelling: enzymes are organized to enable channelling of metabolic intermediates 대사 중간물질은 한 효소에서 다른 효소로 통로를 따라 이동한다 都六瑛C 통로화辣| 보여주는 실험적 증거 요소 회로에서 대사의 통로화 35. 비필수 아미노산의 생합성 78 Biosynthesis of the non-essential amino acids 타이로신 세린, 글라이신, 시스테인 아스파트산과 아스파라진 글루탐산, 글루타민, 프롤린, 아지닌 36. 아미노산 이화 I Catabolism of amino acids I 80 급식 상태에서 에너지원이 되는 식이 단백질 기아 또는 지속적인 운동 상태에서 단백질의 대사 가지 사슬 아미노산(BCAA)의 이화 회로도 36.1: 근육에서 알라닌과 글루타민의 형성 에너지원으로서의 케톤합성 아미노산인 류신과 아이소류신 37. 아미노산 이화 II Catabolism of amino acids II 82 38. 기아 상태와 재급식 직후의 기간 동안 글루코스로 전환되는 아미노산 대사 84 Metabolism of amino acids to glucose in starvation and during the period immediately after refeeding 초기 급식 상태에서 간의 글루코스신합성 상태가 당분해 상태로 전환되는 것은 느린 과정이다 기아 상태 초기 급식 상태 39. 지방을 만드는 단백질 대사 Metabolism of protein to fat 86 회로도 39.1: 아미노산에서 트라이아실글리세롤을 만드는 대사 NADPH의 원료 트라이아실글리세롤을 만드는 지방산의 에스터화 40. 아미노산 대사의 질환 Disorders of amino acid metabolism 88 페닐케톤뇨증(phenylketonuria) 백색증(albinism) 알캅톤뇨증(alkaptonuria) I형 타이로신혈증(type I tyrosinaemia) 비케톤 고글라이신혈증(non-ketotic hyperglycinaemia) 히스티딘혈증(histidinaemia) 단풍시럽뇨증(maple syrup urine disease) 메틸말론산뇨증(methylmalonic aciduria) b-하이드록시-b-메틸글루타르산뇨증(b-hydroxy-b-methylglutaric aciduria) 41. 페닐알라닌과 타이로신의 대사 90 Phenylalanine and tyrosine metabolism 페닐알라닌의 선천 대사 이상 파킨슨병(Parkin? disease) 크로뮴친화세포종(갈색세포종, phaeochromocytoma) 신경모세포종(neuroblastoma) 도파민과 정신 질환 42. 트립토판 대사: NAD1, 세로토닌, 멜라토닌 등의 생합성 92 Tryptophan metabolism: the biosynthesis of NAD1, serotonin and melatonin 하트넙병, 나이아신 결핍, 펠라그라(Hartnup disease, niacin deficiency and pellagra) 킨유레닌 경로(kynurenine pathway) 세로토닌(5-하이드록시트립타민)과 멜라토닌의 합성을 위한 인돌아민 경로 세로토닌 대사 멜라토닌 대사 43. 아미노산 대사, 폴산 대사, 纛購볼O 웅덩이O I: 퓨린 생합성 94 Amino acid metabolism, folate metabolism and O1-carbon poolO I: purine biosynthesis 纛購볼O 웅덩이O(1-carbon pool) 아미노산과 纛購볼O 웅덩이O 아미노산 대사와 퓨린 합성 퓨린 생합성 비타민 B12와 毒俟¿-폴산 덫O 44. 아미노산 대사, 폴산 대사, 纛購볼O 웅덩이O II: 피리미딘 생합성 96 Amino acid metabolism, folate metabolism and O1-carbon poolO II: pyrimidine biosynthesis 아미노산 대사와 피리미딘 생합성 UMP가 UTP와 CTP로 전환되는 반응 dCTP와 dTTP의 형성 암의 화학요법 퓨린과 피리미딘의 재생을 위한 회수 경로 레슈-나이한 증후군(Lesch-Nyhan syndrome) 항바이러스 약물 AZT(아자이도타이미딘, azidothymidine) 45. 포피린 대사, 헴, 쓸개즙 색소 98 Porphyrin metabolism, haem and the bile pigments 헴 생합성 포피린 대사와 광역학 요법에 의한 암의 치료 헴이 빌리루빈으로 전환되는 이화 과정 주석-메소포피린을 사용하는 신생아 황달의 치료 46. 에탄올 대사 Metabolism of ethanol 100 에탄올은 3 효소계에 의하여 대사된다 아세트알데하이드의 대사 에탄올의 생화학적 효과 47. 소비톨, 갈락티톨, 글루큐론산, 자일리톨 102 Sorbitol, galactitol, glucuronate, and xylitol 회로도 47.1: 소비톨은 식이(외부의) 친구지만 내부의 적 회로도 47.1: 갈락토스와 갈락티톨의 대사 회로도 47.3: 글루큐론산과 자일리톨의 대사 48. 프럭토스 대사 Fructose metabolism 104 프럭토스가 근육 세포로 들어가는데 인슐린이 필요하지 않다 간의 프럭토스 대사 근육의 프럭토스 대사 프럭토스 정맥주사의 위험 선천 대사 이상 프럭토스는 간 세포에서 핵으로부터 세포액으로 글루코카이네이스의 자리옮김을 유발하여 글루코스의 이용을 증강시킨다 49. 공복 상태의 간의 대사 경로와 라이 증후군의 대사 이상 106 Metabolic pathways in fasting liver and their disorder in Reye? syndrome 대사의 상호 의존성 라이 증후군(Reye? syndrome) 유사 라이 증후군(Reye-like syndrome) 50. 당뇨병 I: 세포의 인슐린 자극 글루코스 섭취 및 글라이코젠 합성 - 신호변환 108 Diabetes I: insulin-stimulated glucose uptake into cells and glycogen synthesis - signal transduction GLUT4가 형질막으로 가는 인슐린 자극 자리옮김: CAP/Cbl 가설 인슐린 자극 글라이코젠 합성 및 GLUT4 자리옮김: PDK/PKB 가설 51. 당뇨병 II: 1형 당뇨병에서 일어나는 대사 변화 110 Diabetes II: metabolic changes in Type 1 diabetes 당뇨병에서 고혈당과 케토산증 당뇨병에서 트라이아실글리세롤 대사 당뇨병에서 단백질과 아미노산의 대사 당뇨병에서 글루코스와 글라이코젠의 대사 52. 당뇨병 III: 1형 당뇨병, 2형 당뇨병, MODY, 이자 b 세포의 대사 112 Diabetes III: Type 1 diabetes, Type 2 diabetes, MODY and pancreatic b-cells metabolism 1형 당뇨병(Type 1 diabetes) 2형 당뇨병(Type 2 diabetes) MODY(maturity-onset diabetes of the young, 청소년기 성인발병 당뇨병) 2형 당뇨병의 생화학적 원인 b 세포의 대사 b 세포의 비정상 대사를 유발하여 당뇨병을 초래하는 후보 유전자 53. 당뇨병 IV: 2형 당뇨병과 근육의 인슐린 저항성 114 Diabetes IV: Type 2 diabetes and insulin resistance in muscle 인슐린이 제대로 일을 하지 않는다 뼈대근육의 인슐린 저항성 54. 당뇨병 V: 2형 당뇨병과 지방조직의 인슐린 저항성 116 Diabetes V: Type 2 diabetes and insulin resistance in adipose tissue 손상된 지단백질 라이페이스(LPL) 활성은 고지혈증을 유발한다 신호전달 오류는 지방 세포에서 부적절한 지방분해가 일어나게 한다 신호전달 오류는 글루코스 수송체의 자리옮김에 손상을 준다 사이토카인은 지방조직의 중요한 조절자이다 헥소사민 생합성 경로 55. 당뇨병 VI: 2형 당뇨병과 간의 인슐린 저항성 118 Diabetes VI: Type 2 diabetes and insulin resistance in liver 인슐린 신호전달 고지혈증 간에서 간 글루코스 생성의 증가 2형 당뇨병 발병기전의 가설 찾아보기 120