1차대사산물

모두가 만들어 가는 위키 시보드위키
최근 수정 :

1차대사산물

[ primary metabolite ]

1차대사산물은 생물의 정상적인 생장, 발달, 생식 등에 직접적으로 영향을 미치는 광합성, 호흡 작용, 질소동화 작용 등의 1차대사에서 생산되는 물질이다. 1차대사는 생물이 생명 유지를 위한 에너지를 획득하는 기본적인 대사 과정이다. 1차대사산물들은 대부분 생물의 생리적 기능에 필수적이며, 탄수화물, 아미노산, 단백질, 지방, 핵산 등이 있다.1)2)

목차

  1. 1.식물의 1차대사
  2. 2.참고문헌

식물의 1차대사

식물에서 1차대사는 CO2, H2O 및 NH3를 출발물질로 사용하고, 광합성이나 호흡 등으로 구성되며, 포도당, 아미노산, 핵산과 같은 생성물을 형성한다(그림 1). 1차대사산물은 다양한 식물종끼리 유사하다. 1차대사산물이 1차대사의 생성물이기 때문에, 식물에 존재하는 1차대사들에 의해 생성되는 1차대사산물을 엽록체 전자전달계, 캘빈회로(엽록체), 녹말대사, 설탕대사, 해당작용(세포질), 크레브스회로(미토콘드리아), 아미노산 대사 등으로 분류할 수 있다.

  • 광합성 전자전달계는 각각 광합성 명반응의 제1광계와 제2광계의 전자전달계로 나뉘며, 이후의 대사경로에서 사용할 수 있는 다음의 1차대사산물을 생성한다: ATP, NADPH.
  • 캘빈회로(Calvin cycle)는 광합성의 명반응에서 생성된 ATP와 NADPH를 사용해서 공기 중의 이산화탄소를 당으로 변화시키면서 탄소를 고정한다. 대사경로를 포함하여 다음의 1차 대사산물등을 생성한다: 3-phosphoglycerate, 1,3-bisphosphoglycerate, glyceraldehyde 3-phosphate (triose phosphate), fructose 1,6-bisphosphate, erythrose 4-phosphate, sedoheptulose 1,7-bisphosphate, ribose 5-phosphate 등
  • 녹말대사는 캘빈회로에서 생성된 glyceraldehyde 3-phosphate를 이용하여 엽록체 내에서 최종적으로 녹말을 합성하는 과정이다. 대사경로를 포함하여 다음의 1차대사산물들을 생성한다: glucose 1-phosphate, glucose 6-phosphate, ADP-glucose, 녹말, 포도당 등
  • 설탕(sucrose)대사는 캘빈회로에서 생성된 글리세르알데히드 3-인산(glyceraldehyde 3-phosphate)을 이용하여 세포질에서 설탕을 생성하는 과정이다. 대사경로를 포함하여 다음의 1차대사산물들을 생성한다: dihydroxyacetone phosphate, fructose 1,6-bisphosphate, fructose 6-phosphate, glucose 1-phosphate, glucose 6-phosphate, UDP-glucose, 설탕 등
  • 해당작용(glycolysis)은 포도당(glucose)을 분해하여 피루브산(pyruvate), ATP, NADH를 생성하며, 에너지 생산의 기초적인 과정이다. 대사경로를 포함하여 다음의 1차대사산물들을 생성한다: glucose-6-phosphate, fructose-6-phosphate, fructose 1,6-bisphosphate, dihydroxyacetone phosphate, glyceraldehyde 3-phosphate, 1,3-bisphosphoglycerate, 3-phosphoglycerate, 2-phosphoglycerate, phosphoenolpyruvate, pyruvate 등
  • 크레브스회로(Krebs cycle)는 미토콘드리아 내부에서 일어나는 일련의 대사과정이며, 대사과정중 아미노산, 핵산 등의 전구체(precursor)와 ATP 등이 생성된다. 대사경로를 포함하여 다음의 1차대사산물들을 생성한다: acetyl-CoA, citrate, isocitrate, α-ketoglutaric acid, succinyl-CoA, succinate, fumarate, malate, oxaloacetic acid 등
  • 아미노산대사는 크레브스회로에서 생성된 α-케토글루타르산(α-ketoglutaric acid)에서 프롤린(proline), 글루탐산(glutamate), 글루타민(glutamine), 히스티딘(histidine), 아르기닌(arginine)이, 옥살로아세트산(oxaloacetic acid)에서 아스파라긴(asparagine), 아스파르트산(aspartate), 리신(lysine), 트레오닌(threonine), 메티오닌(methionine), 이소류신(isoleucine)이, 해당작용에서 생성된 피루브산에서 알라닌(alanine), 발린(valine), 류신(leucine)이, 캘빈회로에서 생성된 에리트로오스 4-인산(erythrose 4-phosphate)에서 트립토판(tryptophan), 티로신(tyrosine), 페닐알라닌(phenylalanine)이, 3-포스포글리세르산(3-phosphoglycerate)에서 세린(serine), 글리신(glycine), 시스테인(cysteine)이 각각 생성된다.

그림1. 식물의 아미노산 생합성 경로(출처: 한국식물학회)

참고문헌

1. Neil A. Campbell, Jane B. Reece, Lisa A. Urry 등 (2008) Biology 8th Edition. Pearson/Benjamin Cummings,
2. Berg, Jeremy M. Tymoczko, John L. Stryer, Lubert (2006) Biochemistry 6th Edition. W. H. Freeman,