최신 미병의학 35강 - 2. 내호흡(內呼吸) → 세포호흡(細胞呼吸, 분자수준)

[윤정희 울산]

2. 내호흡(內呼吸) → 세포호흡(細胞呼吸, 분자수준)

 자동차는 엔진기관에서 연료를 태워(산화) 에너지를 얻어 움직이며 사람은 세포의 소기관인 미토콘드리아에서 원료인 영양분(당, 단백질, 지방 등)을 산소로 태워(산화) 분해하여 에너지를 얻는 과정을 세포호흡이라 한다.

3. 미토콘드리아(mitochondria)

 세포 소기관의 하나로 세포호흡에 관여한다. 따라서 호흡이 활발한 세포일수록 많은 미토콘드리아를 함유하고 있으며 에너지를 생산하는 공장으로 불린다.

 1개의 세포에 함유된 미토콘드리아의 수는 세포의 에너지 수용에 관계되며, 일반적으로 호흡이 활발한 세포일수록 많은 미토콘드리아를 함유하고 있다.

 간세포 1개당 1,000∼3,000개, 식물세포에서는 100∼200개의 미토콘드리아를 볼 수 있다. 사람의 인체에는 약 1경 개의 미토콘드리아가 있는 것으로 알려져 있으며 여성의 난자에는 약 10만개가 들어있고 남성의 정자에는 100개 정도가 있다.

세포호흡 과정

(1) 무산소호흡 : 해당과정

(2) 유산소호흡 : TCA, 구연산, 시트르산회로→ CO2 생성

(3) 전자전달계 : ATP 생성, O2 소비

 구체적으로 세포내에서 에너지를 생성하기 위하여 단백질이나 당질 등의 영양소가 해당계 → 구연산회로 → 전자전달계라는 과정을 통하여 분해되는 과정에 해당계는 산소가 필요하지 않으므로 세포질내에서 무산소호흡으로 분해된다.

구연산회로와 전자전달계는 산소가 필요하므로 미토콘드리아 내에서 이루어지는 산소호흡으로 분해되며 산소호흡은 무산소호흡과 비교하여 적은 영양소로 많은 에너지를 획득할 수 있는 장점이 있다.

 세포호흡으로 획득된 에너지(열)는 세포의 ATP에 저장되며, 저장된 ATP의 화학에너지는 기계적 에너지(근육수축, 물질합성), 열에너지(발열현상), 소리에너지(발음발성), 전기에너지(기억, 사고) 등 다양한 형태의 에너지로 전환되어 생명활동에 사용된다.

 발효(醱酵 : fermentation)는 산소 없이 영양소를 분해하는 과정으로 산소가 사용되지 않는 무기호흡이다.

 영양소를 분해하는 목적 중의 하나는 음식물 속에 들어 있는 에너지를 에너지가 풍부한 화합물인 아데노신삼인산(adenosine tri-phosphate/ATP)으로 보존하는 것이다.

 우리 몸의 세포에서 세포호흡과 에너지 보존에 관련된 각 단계에 촉매작용을 하는 효소는 고도로 조직화된 막대 모양의 미토콘드리아에 존재하며, 미생물의 경우 효소들은 세포막에 존재한다.

참고사항

 1개의 간(肝)세포에는 약 1,000개의 미토콘드리아가 있다

 대부분의 경우 주요 영양분(탄수화물·지방·단백질)은 2탄소 분자 조각(아세틸기)으로 분해되어 에너지 생성과정에 이용되는데, 아세틸기는 아세틸 조효소 A(acetyl coenzyme A)와 결합하여 TCA 회로(tricarboxylic acid cycle)로 들어간다.

 TCA 회로에서 떨어져 나온 1쌍의 수소원자는 시토크롬(철을 함유하는 헴 단백질) 과정을 거치면서 2개의 전자를 제공하는데, 이 2개의 전자는 산소원자 하나를 환원시켜 물 분자 하나를 만든다.

 2개의 전자(전자 1쌍)가 산소에 전달되면서 3분자의 ATP가 만들어진다는 사실은 1951년에 발견되었다.

산화적인산화(전자전달계)라고 하는 이 과정은 음식물에 들어 있는 많은 양의 에너지를 세포로 하여금 보존하고 사용할 수 있게 하는 중요한 메커니즘이다.

                                       항노화 미병의학, 2021, 한국 약초 대학, 신삼기

                             (연재물의 무단복제는 저작권보호를 위하여 절대 금지함)