영양사 · 영양학 및 생화학 과목
영양사 생화학 개념 정리
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AI가 새로 쓴 글 가운데, 작성과 분리된 AI 검증(다시 읽고 사실·수치 확인)을 통과한 단원만 싣습니다. 틀린 곳을 발견하면 알려 주세요.
개요
이 단원은 몸 안에서 영양소가 분해되고 만들어지는 화학 반응, 곧 대사를 다룹니다. 반응을 돕는 효소와 조효소, 포도당에서 에너지를 얻는 경로, 지방산과 아미노산의 대사, 그리고 핵산을 차례로 익힙니다.
포도당은 세포질에서 해당과정을 거쳐 피루브산이 되고, 미토콘드리아로 들어가 TCA 회로와 전자전달계를 지나며 많은 ATP를 만듭니다. 지방산을 태우는 베타산화는 미토콘드리아에서, 지방산을 만드는 반응은 세포질에서 일어납니다. 이처럼 대사가 일어나는 장소를 구분하는 것이 중요합니다.
많은 B군 비타민은 조효소가 되어 반응을 돕습니다. 티아민은 TPP, 리보플라빈은 FAD, 나이아신은 NAD, 판토텐산은 조효소 A, 비타민 B6는 아미노기 전이를 돕는 PLP가 됩니다.
아미노산이 분해될 때 생기는 해로운 암모니아는 간의 요소회로를 거쳐 요소로 바뀌어 소변으로 나갑니다. 굶거나 당뇨병이 조절되지 않으면 간에서 케톤체가 많이 만들어집니다. 퓨린 염기가 분해되면 마지막에 요산이 됩니다.
핵심 개념
대사가 일어나는 장소
해당과정, 지방산 합성, 오탄당인산경로는 세포질에서 일어납니다. TCA 회로와 지방산 베타산화는 미토콘드리아 기질에서, 전자전달계는 미토콘드리아 내막에서 일어납니다. 요소회로는 간세포의 미토콘드리아와 세포질에 걸쳐 일어납니다.
외우는 요령'만드는 지방산 합성은 세포질, 태우는 베타산화는 미토콘드리아'로 구분하세요.
비타민과 조효소의 짝
티아민(B1)은 TPP, 리보플라빈(B2)은 FAD와 FMN, 나이아신은 NAD와 NADP, 판토텐산은 조효소 A(CoA), 비타민 B6는 PLP, 엽산은 THF가 됩니다. 비오틴은 이산화탄소를 붙이는 카복실화 반응을 돕습니다.
외우는 요령B6의 PLP는 '아미노산 반응 담당', 비오틴은 '탄산 붙이기 담당'으로 기억하세요.
효소 반응과 저해
Km은 효소가 최대 속도의 절반을 낼 때의 기질 농도로, 작을수록 효소가 기질과 잘 붙습니다. 경쟁적 저해는 Km이 커지고 최대 속도는 그대로이며, 비경쟁적 저해는 최대 속도가 줄고 Km은 그대로입니다.
외우는 요령경쟁적 저해는 기질을 많이 넣으면 이길 수 있어 최대 속도가 변하지 않습니다.
요소회로
아미노산에서 떨어져 나온 암모니아를 간에서 요소로 바꾸는 과정입니다. 오르니틴이 시트룰린, 아르기니노숙신산, 아르기닌을 거쳐 요소를 내놓고 다시 오르니틴으로 돌아옵니다.
외우는 요령'오-시-아-아(오르니틴·시트룰린·아르기니노숙신산·아르기닌)' 순서로 외우세요.
케톤체
아세토아세트산, 베타-하이드록시부티르산, 아세톤을 말합니다. 굶거나 당뇨병이 조절되지 않아 포도당을 쓰지 못할 때 간에서 지방산으로 만들며, 뇌와 근육이 에너지로 씁니다. 간은 케톤체를 만들지만 스스로 쓰지는 못합니다.
외우는 요령'간은 만들고, 뇌·근육은 쓴다'로 기억하세요.
핵산의 구성과 분해
DNA는 아데닌, 구아닌, 시토신, 티민을, RNA는 티민 대신 우라실을 가집니다. 아데닌과 구아닌 같은 퓨린 염기는 분해되면 마지막에 요산이 되며, 요산이 쌓이면 통풍이 생길 수 있습니다.
외우는 요령'RNA는 U(우라실)', '퓨린의 끝은 요산'으로 짝지으세요.
자주 나오는 포인트
- 해당과정은 세포질, TCA 회로는 미토콘드리아 기질, 전자전달계는 미토콘드리아 내막에서 일어납니다.
- 지방산 합성은 세포질, 베타산화는 미토콘드리아에서 일어납니다.
- 아미노기 전이 반응의 조효소는 비타민 B6에서 온 PLP입니다.
- 요소회로는 간에서 일어나며 암모니아를 요소로 바꿉니다.
- 퓨린 염기의 최종 분해산물은 요산입니다.
헷갈리는 것 비교: 경쟁적 저해와 비경쟁적 저해
| 구분 | 경쟁적 저해 | 비경쟁적 저해 |
|---|---|---|
| 붙는 자리 | 기질이 붙는 활성 부위 | 활성 부위가 아닌 다른 자리 |
| Km | 커짐 | 그대로 |
| 최대 속도 | 그대로 | 줄어듦 |
대표 문제 3개
검수를 마친 예상문제 가운데 이 단원의 대표 문제입니다.
문제 1. 포도당이 피루브산으로 분해되는 해당과정이 일어나는 세포 내 장소는?
- ① 미토콘드리아 기질
- ② 세포질
- ③ 미토콘드리아 내막
- ④ 핵
- ⑤ 골지체
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ② 세포질
핵심: 해당과정 = 세포질, TCA회로 = 미토콘드리아 기질
해당과정은 포도당 1분자를 피루브산 2분자로 나누는 과정으로, 세포질에서 일어납니다. 산소가 없어도 진행되므로 미토콘드리아가 없는 적혈구도 이 과정으로 에너지를 얻습니다.
틀린 선지
- 미토콘드리아 기질: TCA 회로와 β산화가 일어나는 곳입니다.
- 미토콘드리아 내막: 전자전달계와 ATP 합성이 일어나는 곳입니다.
- 핵: 유전정보(DNA)를 보관하고 복제·전사하는 곳입니다.
- 골지체: 단백질을 가공·포장해 내보내는 곳입니다.
문제 2. TCA 회로(구연산 회로)가 주로 일어나는 장소는?
- ① 세포질
- ② 미토콘드리아 외막
- ③ 미토콘드리아 기질
- ④ 리보솜
- ⑤ 활면소포체
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ③ 미토콘드리아 기질
핵심: TCA 회로 = 미토콘드리아 기질
TCA 회로는 아세틸 CoA를 이산화탄소로 완전히 분해하면서 NADH와 FADH2를 만드는 과정입니다. 이 회로의 효소들은 대부분 미토콘드리아 안쪽 공간인 기질에 있습니다. 여기서 만든 NADH와 FADH2는 바로 옆 내막의 전자전달계로 넘어가 ATP를 만듭니다.
틀린 선지
- 세포질: 해당과정과 지방산 합성이 일어나는 곳입니다.
- 미토콘드리아 외막: 물질이 드나드는 바깥 막으로 TCA 회로 장소가 아닙니다.
- 리보솜: 단백질을 합성하는 곳입니다.
- 활면소포체: 지질·스테로이드 합성과 해독이 일어나는 곳입니다.
문제 3. 단백질이 분해될 때 생긴 암모니아를 요소로 바꾸는 요소회로가 주로 일어나는 장기는?
- ① 신장
- ② 근육
- ③ 췌장
- ④ 소장
- ⑤ 간
▼ 정답과 해설 보기▲ 정답과 해설 접기
정답: ⑤ 간
핵심: 요소회로 = 간 (요소 배설 = 신장)
아미노산에서 떨어져 나온 암모니아는 독성이 강해서 간에서 요소회로를 거쳐 독성이 적은 요소로 바뀝니다. 만들어진 요소는 혈액을 타고 신장으로 가서 소변으로 나갑니다. 간 기능이 크게 떨어지면 혈중 암모니아가 올라 간성 혼수가 생길 수 있습니다.
틀린 선지
- 신장: 요소를 만드는 곳이 아니라 소변으로 내보내는 곳입니다.
- 근육: 근육은 아미노기를 알라닌·글루타민 형태로 간에 보냅니다.
- 췌장: 소화효소와 인슐린 등을 만드는 장기입니다.
- 소장: 영양소를 흡수하는 곳으로 요소회로가 완전히 갖춰져 있지 않습니다.