시트르산회로

대사기질을 시트르산을 거쳐 최종적으로 물과 이산화탄소로 분해하는 회로. 세포의 주요한 영양소는 먼저 세포액에서 당, 글리세롤은 피루브산의 형태로, 지방은 주로 지방산의 형태로, 단백질은 α-케토산까지 분해된 후 이 회로에 들어간다(그림). 그리고 그 대부분으로 형성된 아세틸CoA는 그림에 나타낸 시트르산회로에 의해 탄소부분은 탈탄산되고 수소부분은 탈수소효소에서 주로 NADH로서 미토콘드리아 내막의 전자전달계에 전달된다.

전자전달계는 그 최후의 시토크롬산화효소에 의해 산소를 이용하고 이 NADH의 수소를 산화하여 물을 만드는데, 이때 유리되는 다량의 에너지로 ATP합성효소에 ADP와 무기인산(P_i)에서 ATP를 합성한다(그림의 중앙). 이 회로는 미토콘드리아의 기질 내에 존재하지만, 숙신산탈수소효소만은 미토콘드리아 내막의 전자전달계에 들어 있다. 회로의 주된 경로는 아세틸CoA를 옥살로아세트산과 축합되어 시트르산이 되고, 이후 4회의 탈수소, 2회의 탈탄산을 거쳐 다시 원래의 옥살로아세트산이 생기는 것이다.

이 과정에서 3종의 트리카르복실산, 6종의 탈카르복실산을 거치기 때문에 트리카르복실산회로 또는 TCA회로라는 별명이 붙어 있다. 이 회로는 호기성 이화의 중추적 회로인데 회로 1회전으로 얻어지는 3분자의 NADH₂와 1분자의 숙신산에서 11분자의 ATP를 형성한다. 더욱이 숙시닐CoA합성효소의 단계에서 ATP에 상당하는 GTP 1분자가 형성된다. 한편 이 회로는 동화의 측면에서도 상당히 중요한 위치를 차지한다.

필수아미노산, 헴합성 등 다수의 합성반응에 필요한 기질의 공급원으로도 되어 있다. 또 많은 당원성 물질로부터 포스포에놀피루브산을 공급하여 당신생의 출발점이 된다. 생체 내에 생기는 각종 유기산은 여러 수송체를 매개로 하여 미토콘드리아 내에 출입하여 이 회로에 의해 NADH의 수소교환(셔틀기능)을 비롯한 많은 대사경로의 교차점이 되고 있다.

시트르산회로