탄수화물 과잉, 지방으로 바뀌는 생체 공정의 비밀

탄수화물은 우리 몸의 주된 에너지원으로 필수적이지만, 과도한 섭취는 지방 축적을 불러옵니다. 우리가 즐겨 먹는 빵, 밥, 설탕 등은 결국 중성지방(triglyceride)으로 전환되어 지방세포에 저장되죠. 이 과정을 이해해야 비만, 대사증후군 등 생활습관병을 예방하고 효율적인 식단을 구성할 수 있습니다. 오늘은 탄수화물이 지방으로 바뀌는 대사 경로를 단계별로 자세히 살펴보고, 그 조절 지점까지 파헤쳐 보겠습니다.

 

탄수화물, 우리 몸속 에너지 공장: 5가지 핵심 역할 완전정복

탄수화물, 우리 몸속 에너지 공장: 5가지 핵심 역할 완전정복 - MAGAZINE

 

목차

1. 과잉 포도당의 운명
2. 해당과정에서 피루브산 생성
3. 미토콘드리아로의 아세틸-CoA 전환
4. 지방산 합성(지방산 신생합성)
5. 중성지방 형성과 저장

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1. 과잉 포도당의 운명

탄수화물을 섭취하면 소화·흡수 후 혈중 포도당으로 전환됩니다. 일정 농도 이상으로 혈당이 높아지면 인슐린이 분비되어 포도당을 세포 내로 운반하고, 간과 근육에는 글리코겐으로 저장합니다. 그러나 글리코겐 저장 능력(간 약 100g, 근육 약 400g)이 한계에 이르면 초과된 포도당은 지방 합성 경로로 우회되어 지방산으로 전환됩니다.

2. 해당과정에서 피루브산 생성

세포질에서 포도당은 해당과정(Glycolysis)을 통해 2분자의 ATP 및 2분자의 NADH와 함께 피루브산(Pyruvate)으로 분해됩니다. 이때 해당과정의 속도는 포도당 농도, 효소 활성(헥소키나아제, 피루브산 키나아제 등)에 의해 조절됩니다. 과잉 영양 상태에서는 해당과정 흐름이 증가하여 피루브산 축적이 일어납니다.

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3. 미토콘드리아로의 아세틸-CoA 전환

생성된 피루브산은 미토콘드리아로 들어가 피루브산 탈수소효소 복합체(PDC)에 의해 아세틸-CoA로 전환됩니다. 아세틸-CoA는 TCA 회로로 진입해 에너지를 생산하지만, 영양 과잉 시에는 TCA 회로 용량을 초과하여 남은 아세틸-CoA가 지방산 합성 경로로 보내집니다. 이때 옥살아세트산과 결합해 시트르산(Citrate)을 형성, 세포질로 이동한 뒤 ATP-시트르케이이스에 의해 다시 아세틸-CoA로 분해됩니다.

4. 지방산 합성(지방산 신생합성)

세포질에서 아세틸-CoA는 아세틸-CoA 카복실레이스(ACC)의 작용으로 말로닐-CoA로 변환됩니다. 이후 지방산합성효소(FAS)가 말로닐-CoA를 이용해 탄소 사슬을 연장하여 팔미트산(Palmitic acid)과 같은 포화 지방산을 합성합니다. 이 과정에서 NADPH가 환원제로 사용되며, NADPH는 주로 오탄당 경로(펜토스인산)와 말산효소 작용을 통해 공급됩니다.

5. 중성지방 형성과 저장

합성된 지방산은 글리세롤-3-인산과 결합해 중성지방(Triglyceride)을 형성합니다. 글리세롤-3-인산은 해당과정 중 생성된 DHAP(Dihydroxyacetone phosphate)에서 생성되며, 글리세롤-3-인산 탈수소효소(GPD)의 작용으로 전환됩니다. 최종적으로 중성지방은 소포체에서 형성되어 지방세포(Adipocyte)로 운반되어 저장되고, 필요 시 호르몬 민감성 리파아제(HSL)에 의해 지방산과 글리세롤로 분해되어 에너지로 사용됩니다.

 

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