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핵심 개념

TCA 회로(Tricarboxylic Acid Cycle)는 세포 호흡의 2단계 과정으로, 미토콘드리아 기질(matrix)에서 발생하며 유기물을 완전히 산화시켜 에너지를 추출하는 핵심 대사 경로입니다. 크렙스 회로 또는 시트르산 회로라고도 불립니다.

상세 설명

1. 발생 장소: 진핵세포의 미토콘드리아 기질 내부에서 진행됩니다.
2. 준비 단계: 해당과정의 결과물인 피루브산($Pyruvate$)이 미토콘드리아 내부로 들어와 아세틸기($CH_3CO^-$)와 조효소 A가 결합한 아세틸-CoA($Acetyl-CoA$)로 전환됩니다.
3. 회로의 시작: 아세틸-CoA(2탄소)가 옥살아세트산(4탄소)과 결합하여 시트르산(6탄소)을 형성하며 회로가 시작됩니다.
4. 산화 및 탈탄산: 일련의 효소 반응을 통해 탄소가 이산화탄소($CO_2$) 형태로 떨어져 나가며, 이 과정에서 고에너지 전자 운반체인 $NADH$와 $FADH_2$가 생성됩니다.
5. 에너지 생성: 아세틸-CoA 1분자가 회로를 한 바퀴 돌 때 2개의 $CO_2$, 3개의 $NADH$, 1개의 $FADH_2$, 1개의 $ATP$(또는 $GTP$)가 만들어집니다.
6. 회로의 완결: 여러 단계를 거쳐 다시 옥살아세트산이 재생됨으로써 다음 아세틸-CoA를 받아들일 준비를 마칩니다.

비교 요약

시험 포인트

1. TCA 회로는 수목의 유지호흡과 성장호흡에 필요한 에너지를 공급하는 핵심 과정임을 숙지해야 합니다.
2. 해당과정은 세포질에서 일어나지만 TCA 회로는 미토콘드리아 기질에서 일어난다는 장소의 차이가 자주 출제됩니다.
3. 회로 자체에서 $O_2$를 직접 소비하지는 않으나, 전자전달계가 멈추면 $NAD^+$와 $FAD$가 공급되지 않아 회로도 정지됩니다.
4. 회로의 중간 생성물(예: $\alpha$-케토글루타르산)은 아미노산 합성 등 동화 작용의 원료로도 사용되는 양방향성 경로임을 이해해야 합니다.

관련 용어

1. 미토콘드리아 기질(Mitochondrial Matrix)
2. 탈수소 효소(Dehydrogenase)
3. 피루브산 탈수소효소 복합체
4. 산화적 인산화(Oxidative Phosphorylation)
5. 조효소(Coenzyme)