숨을 쉬고, 음식을 먹고, 움직이고, 생각하는 모든 순간 우리 몸은 에너지를 필요로 합니다. 그렇다면 이 에너지는 어디에서, 어떻게 만들어질까요?
우리가 섭취한 탄수화물은 몸속에서 해당과정(Glycolysis) 을 거쳐 세포의 미토콘드리아로 들어가고, 그곳에서 ATP(아데노신 삼인산) 라는 에너지로 변환됩니다. 이 과정은 복잡하면서도 놀라운 생화학적 여정입니다. 앞으로 세 번에 걸쳐 우리 몸에서 벌어지는 놀라운 과정에 대해 알아보려고 합니다.
우리 인체가 생명을 유지하기 위해서는 끊임없이 에너지가 필요합니다. 이러한 에너지원 중 가장 기본적이며 중요한 역할을 하는 것이 바로 탄수화물 대사입니다. 이 중 해당과정(Glycolysis) 은 섭취한 탄수화물이 에너지로 전환되는 첫 단계로, 인체 에너지 생산의 출발점이라 할 수 있습니다. 이번 글에서는 해당과정이 무엇인지, 그리고 우리 몸에서 어떤 의미를 지니는지 알아보고자 합니다.
포도당이 에너지로 변화하는 첫 번째 과정
우리가 섭취하는 밥, 빵, 과일 등의 탄수화물은 소화 과정을 거쳐 포도당(glucose) 으로 분해됩니다. 이 포도당은 혈액을 통해 각 세포로 운반되며, 세포 내에서 에너지를 생성하는 데 사용됩니다. 그 첫 번째 과정이 바로 해당과정입니다.
해당과정은 세포의 세포질(cytoplasm) 에서 일어나는 일련의 화학 반응으로, 한 분자의 포도당(6탄당) 이 두 분자의 피루브산(pyruvate, 3탄당) 으로 분해되면서 에너지를 생성합니다. 이 과정에서 소량의 ATP(아데노신 삼인산) 와 NADH(니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드의 환원형) 가 함께 만들어집니다. ATP는 세포 활동에 직접적으로 사용되는 에너지이며, NADH는 이후 대사 과정에서 더 많은 에너지를 생산하는 역할을 담당합니다.
산소가 없어도 진행되는 에너지 생산
해당과정의 가장 큰 특징 중 하나는 산소(O₂)의 유무에 관계없이 진행된다는 점입니다. 즉, 산소가 부족한 상태에서도 세포는 포도당을 분해하여 ATP를 생성할 수 있습니다. 이는 근육이 격렬하게 움직일 때, 예를 들어 빠르게 달릴 때처럼 산소 공급이 원활하지 않은 경우에도 에너지를 공급할 수 있도록 돕습니다.
다만, 산소가 충분한 경우에는 해당과정을 통해 생성된 피루브산이 미토콘드리아로 들어가 시트르산 회로(TCA cycle) 와 전자전달계(ETC) 를 거쳐 더 많은 ATP를 생성하게 됩니다. 반면, 산소가 부족할 경우 피루브산은 젖산(lactate) 으로 전환되며, 이때 근육이 피로를 느끼게 됩니다.
해당과정의 단계별 흐름
해당과정은 총 10단계의 효소 반응으로 구성되어 있습니다. 주요 흐름을 간략히 설명드리면 다음과 같습니다.
포도당이 인산화되어 글루코스-6-인산이 됨
첫 번째 단계에서 포도당에 인산기가 추가되어 포도당-6-인산(glucose-6-phosphate)으로 전환됩니다. 이는 포도당이 세포 안에 머물도록 하는 역할을 합니다.
6탄당이 3탄당으로 분해됨
포도당-6-인산은 여러 단계를 거쳐 6탄당이 3탄당인 글리세르알데하이드-3-인산으로 나뉘게 됩니다.
ATP와 NADH가 생성됨
이후 단계에서는 ATP와 NADH가 생성되며, 최종적으로 두 분자의 피루브산이 만들어집니다.
해당과정을 통해 총 4분자의 ATP 가 생성되지만, 초기 단계에서 2분자의 ATP 가 사용되므로, 순생성량은 2분자입니다. NADH는 이후 미토콘드리아에서 ATP 생성에 활용됩니다.
왜 해당과정이 중요할까요?
해당과정은 인체의 모든 세포에서 일어나는 기본적인 에너지 생산 경로입니다. 특히 적혈구와 같이 미토콘드리아가 없는 세포에서는 해당과정이 유일한 에너지원이 됩니다. 또한 산소가 부족한 상태에서도 에너지를 공급할 수 있기 때문에, 생존을 위한 중요한 역할을 수행하고 있습니다.
이 과정을 이해하는 것은 단순히 에너지 대사뿐만 아니라 당뇨병, 저산소증, 근육 피로 등 다양한 질환의 기전을 이해하는 데에도 큰 도움이 됩니다. 우리가 먹는 탄수화물이 어떻게 몸속 에너지로 변환되는지를 알게 되면, 식생활과 건강관리에도 더 많은 관심을 가질 수 있을 것입니다.
