TCA 회로

요약 고등 동물의 생체 내에서 피루브산의 산화를 통해 에너지원인 ATP를 생산하는 과정을 갖는 트리카복실산 회로의 약칭이다.

생체 내에서 탄수화물·지방·단백질의 대사 생성물은 마지막에는 피루브산이 되어 이 회로에 들어가 완전 산화되어 이산화 탄소와 물로 된다. 크레브스(Krebs, Sir H. A., 1900~1981)가 발견하였으므로 크레브스 회로라고도 하며, 또 시트르산의 합성으로 이 회로가 시작되기 때문에 시트르산 회로(구연산 회로)라고도 한다.

피루브산은 먼저 탈탄산 효소의 작용으로 활성 아세트산(아세틸 CoA)이 되며, 이것과 옥살아세트산이 결합하여 시트르산이 합성됨으로써 TCA 회로가 시작된다. 시트르산은 여러 화합물을 거쳐 다시 옥살아세트산이 된다. 피루브산 1분자에서 시작되어 TCA 회로가 1회 순환하기까지 3군데에서 산화적 탈카복시반응이 일어나고, 3분자의 이산화 탄소가 생성된다. 또 4군데에 FAD(조효소 I) 또는 NAD와 함께 일어나는 산화 단계(산화적 탈카복시반응을 포함한다)가 있고 합계 2.5분자의 산소가 환원되어 5분자의 물이 생성된다. 이때 산화적 인산화 반응이 일어나 합계 15분자의 ATP(아데노신3인산)가 생성된다. 생성된 물 중에서 3분자는 피루브산의 산화에 사용된다.

TCA 회로의 존재 의의는 피루브산을 산화하는 과정에서 산화적 인산화 반응과 짝을 이루어 고등 동물의 생명 유지에 필요한 에너지원인 ATP를 생산하는 데 있다. 탄수화물 이외의 영양소인 지질(脂質)은 활성 아세트산(아세틸 CoA)으로부터, 단백질은 글루탐산으로부터 알파케토글루타르산(α-케토글루타르산)을 거쳐 TCA 회로로 들어간다. TCA 회로는 동물의 세포 호흡 과정에서 중요한 기능을 하며, 고등 식물의 세포 호흡 과정과 효모·곰팡이 등의 미생물에도 존재하는 것으로 알려져 있다.

피루브산 한 분자당 TCA 회로에서 3CO₂, 4NADH, FADH₂, ATP가 생성된다.