동화작용과 다양한 생합성들

동화작용(Anabolism)은 생합성 과정의 마무리이다

당과 다당류의 생합성에서, 당과 다당류는 유기체의 세포벽이 될 수 있고, 에너지 저장으로 전분(Starch), 글리코겐(Glycogen), 5탄당 6탄당으로 DNA와 RNA가 될 수 있다

원핵세포는 포도당을 활성 형태로 만들기 위해 UDPG(Uridine diphosphoglucose)로 펩티도글리칸의 N-Acetylglucosamine과 N-Acetylmuramic aicd, 지질다당체(Lipopolysaccharide)(그람음성 세포의 외막) 등 포도당의 전구체이다

또한 ADPG(Adenosine diphosphoglucose)로 이는 글리코겐 생합성의 전구체이다

따라서 ADPG와 글리코겐이 만나면 ADP와 글리코겐-포도당이 만들어진다

Gluconeogenesis

당신생합성과정(Gluconeogenesis)라 불리어지는 이것은 PPP(phoshoenolpyruvate)를 초기 물질로 이용하여 구연산회로의 중간 산물인 Oxalacetate를 형성한다

5탄당은 6탄당에서 이산화탄소(CO2)를 제거된 것으로 리보오스, 데옥시리보오스로 Ribonucleotide reductase가 된다

리보뉴클레오티드로 환원이 되어 데옥시리보뉴클레오티드가 되면 DNA 전구체로 사용되는 것이다

아미노산에서는 합성에 필요한 탄소들은 해당과정으로 구연산 회로에서 중간대사 산물로 나온 것이다

글루탐산(Glutamate)은 Glutamate dehydrogenase가 암모니아를 탄소 골격에 결합해서 된 것이며 글루타민(Glutamine)은 Glutamine synthetase가 암모니아를 탄소 골격에 결합하게 되어진 것이다

이들은 암모니아(NH3)가 높아지게 되면 에너지 소비 반응기작과 기질에서 고특이적 Glutamine synthetase가 사용된다

아미노산 전달효소(aminotransferase) 반응으로 글루탐산에서 옥살아세트산 이후, a-케토글루타르산(알파 케토글루타르산), 아스파르트산이 생성된다

이후 글루타민이 a-케토글루타르산과 반응하면 2개의 글루탐산 분자가 형성된다

이러한 아미노기 전이반응의 결과로는 22개의 아미노산을 위해 암모니아를 다양한 탄소골격에 결합시키는 것을 알 수 있다

핵산 단량체인 뉴클레오티드는 퓨린(Purine)과 피리미딘(Pyrimidine)으로 나눠진다

피리미딘은 우리딜산(Uridylate)이며 퓨린은 CO2에서 부터 여러 탄소원, 질소원으로 원자 1개씩을 얻으며 결합 된 것이다

퓨린은 이노신산(Inosinic acid)에서 유도체로 아데닌, 구아닌의 전구체로 리보스 결합을 통해 DNA가 되고 RNA가 되는 것이다

지방산과 지질의 생합성에서, 지질은 에너지 저장으로 막의 구조적 요소로 사용된다

ACP와 조효소 A

(이미지 출처 : https://pharmaceuticalintelligence.files.wordpress.com/2014/08/acp-acyl-carrier-protein.jpg)

지방산의 생합성은 아실 운반 단백질(Acyl carrier protein, ACP)로 생합성 되는 동안 지방산에 결합되며 한번에 탄소가 2개씩 늘어나는 것이다

이는 탄소가 3개인 말론산(Malonate)로 부터 시작하며 말론산이 CO2를 방출하는 것으로 탄소가 2개씩 늘어나는 것이다

긴소수성 부분에 1개 혹은 그 이상의 이중결합은 포화지방산을  불포화 지방산으로 만들며 곁가지(Branched Chain)을 가지고 이용해 프로피오닐(Propionyl)를 가진 지방산을 이용하여 생합성하게 된다

지질의 생합성으로 진핵생물에서 최종단계로 지방산을 글리세롤로, 트리글리세리드(Triglycerides)로 에스테르화된다

지질 가수분해로 글리세롤과 지방산이 있다면 고세균에서는 피타닐(Phytanyl) 또는 바이피타닐(Biphytanyl)로 된다