생화학4주차

"TCA 회로는 에너지를 생성하는 역할 외에도 생합성 반응을 위해 중간 대사물질을 끊임없이 제공하여 채워 넣는 역할을 한다. 이러한 보충 반응을 무엇이라고 하는가?","Anaplerotic reaction (아나플레로틱 반응) (해설: TCA 회로가 중간 대사물질들을 합성 반응에 내어주면서도 계속 회전할 수 있도록 빈자리를 채워주는 반응입니다.[span_0](start_span)[span_0](end_span))"

"PDHC(Pyruvate Dehydrogenase Complex)를 구성하는 3가지 효소 중, 조효소 TPP를 사용하여 파이루브산(Pyruvate)에서 이산화탄소(CO2)를 제거하는 첫 번째 효소(E1)의 이름은 무엇인가?","Pyruvate decarboxylase (해설: PDHC의 E1 효소로, TPP를 조효소로 사용하여 탈탄산 반응을 일으킵니다.[span_1](start_span)[span_1](end_span))"

"비타민 B1(Thiamine) 부족으로 인해 PDHC가 비활성화되어 뇌세포에 충분한 ATP가 공급되지 못할 때 발생하는 심각한 중추신경계 질환(뇌병증-정신병 증후군)의 이름은 무엇인가?","Wernicke-Korsakoff 증후군 / 베르니케-코르사코프 증후군 (해설: 비타민 B1이나 B3 부족 시 뇌세포의 TCA 회로 가동이 중단되어 발생하며, 주로 알코올 중독자에게서 관찰됩니다.[span_2](start_span)[span_2](end_span))"

"비소(Arsenite) 중독 시, 3가 비소가 영구적으로 결합하여 효소 활성을 억제하게 만드는 PDHC E2 효소의 보결분자단(조효소)은 무엇인가?","Lipoic acid / 리포산 (해설: 3가 비소는 Lipoic acid의 -SH 그룹과 안정적인 복합체를 형성해 유연한 팔의 역할을 영구적으로 망가뜨립니다.[span_3](start_span)[span_3](end_span))"

"체내 에너지가 충분할 때(ATP 농도 증가) 활성화되어, PDHC에 인산기를 붙임으로써 효소의 작동을 멈추게(비활성화) 만드는 조절 효소는 무엇인가?","PDH kinase (해설: ATP, NADH 농도가 높아 에너지 과잉 상태일 때 PDHC를 인산화하여 비활성 상태로 스위치를 끕니다.[span_4](start_span)[span_4](end_span))"

"간 실질세포와 췌장 베타세포에 주로 존재하며, 식후 대량으로 들어오는 포도당을 감지하고 빠르게 처리하기 위해 포도당 친화도는 낮지만(높은 Km) 최대 반응 속도(높은 Vmax)를 가지는 포도당 인산화 효소는 무엇인가?","Glucokinase / 글루코키나아제 (해설: 폭발적으로 들어오는 포도당에 쉽게 포화되지 않고 빠르게 처리할 수 있도록 높은 Km과 Vmax를 가져 혈당 센서 역할을 합니다.[span_5](start_span)[span_5](end_span))"

"해당과정(Glycolysis) 전체에서 가장 중요한 속도 조절 효소(Rate-limiting enzyme)로, 세포 내 ATP 농도가 높을 때는 억제되고 AMP 및 Fructose 2,6-bisphosphate에 의해서는 강력하게 활성화되는 이 효소는 무엇인가?","Phosphofructokinase-1 / PFK-1 (해설: 해당과정의 가장 핵심적인 비가역적 속도 조절 효소로 대사 흐름의 제어 단계를 담당합니다.[span_6](start_span)[span_6](end_span))"

"산소가 부족한 혐기성 조건의 근육에서 파이루브산이 젖산(Lactate)으로 환원될 때, 해당과정이 멈추지 않도록 젖산 발효를 통해 지속적으로 재생성(공급)해 주어야 하는 물질(빈 바구니 조효소)은 무엇인가?","NAD+ (해설: 젖산 발효의 진정한 생리학적 목적은 혐기성 대사 시 부족해진 NAD+를 재생성하여 2 ATP라도 얻을 수 있는 해당과정을 멈추지 않게 하는 것입니다.[span_7](start_span)[span_7](end_span))"

"막 능동 수송이나 근육 수축 시 막대한 에너지가 소모되므로, 세포질 내 농도가 급증하면 PDH phosphatase를 자극해 PDHC를 활성화시키는 이온은 무엇인가?","칼슘 이온 / Ca2+ (해설: 근육 수축 시 급증하는 칼슘 이온은 강력한 에너지 소모 신호로 작용해 PDHC와 TCA 회로의 핵심 효소들을 자극합니다.[span_8](start_span)[span_8](end_span))"

"포도당 1분자가 혐기성 해당과정만을 거칠 때와, 호기성 조건에서 미토콘드리아 호흡을 모두 거칠 때 생성되는 최종 ATP 개수는 각각 몇 개인가?","혐기성 조건: 2 ATP / 호기성 조건: 36 ATP (해설: 산소가 없을 때는 해당과정의 순수 2 ATP가 전부이나, 미토콘드리아 대사를 완전히 거치면 산화적 인산화를 통해 총 36 ATP를 얻습니다.[span_9](start_span)[span_9](end_span))"

"다음 중 TCA 회로에서 NADH가 생성되지 않는 반응 단계는? 1) Isocitrate -> a-Ketoglutarate 2) a-Ketoglutarate -> Succinyl CoA 3) Succinyl CoA -> Succinate 4) Malate -> Oxaloacetate","3) Succinyl CoA -> Succinate (해설: 3번 단계에서는 NADH가 아닌 기질 수준 인산화를 통해 GTP 또는 ATP가 생성됩니다.[span_10](start_span)[span_10](end_span))"

"아세틸 CoA(Acetyl CoA) 1분자가 TCA 회로를 한 바퀴 돌 때 생성되는 총 조효소 및 에너지 수율로 옳은 것은? 1) 2 NADH, 2 FADH2, 1 GTP 2) 3 NADH, 1 FADH2, 1 GTP 3) 3 NADH, 1 FADH2, 2 GTP 4) 4 NADH, 0 FADH2, 1 GTP","2) 3 NADH, 1 FADH2, 1 GTP (해설: 1분자의 Acetyl CoA가 2분자의 CO2로 산화될 때 얻는 산물이며, 전자전달계를 거치며 총 12 ATP에 해당하는 에너지를 냅니다.[span_11](start_span)[span_11](end_span))"

"다음 중 TCA 회로의 간접적 조절(Indirect regulation) 기전으로 가장 알맞은 것은? 1) ATP가 특정 효소에 직접 결합하여 활성을 억제한다. 2) 산화적 인산화(전자전달계)가 멈추면서 NAD+가 고갈되어 회로가 중단된다. 3) 반응 산물인 NADH가 효소에 물리적으로 결합하여 효소의 구조를 변형시킨다. 4) 칼슘 이온(Ca2+)이 Isocitrate dehydrogenase의 활성을 직접 자극한다.","2) 산화적 인산화(전자전달계)가 멈추면서 NAD+가 고갈되어 회로가 중단된다. (해설: 뒤쪽 공정이 멈춰 재료인 NAD+가 고갈됨으로써 연쇄적으로 멈추는 간접적 조절 방식입니다.)"

"글루카곤이 세포막의 GPCR 수용체에 결합한 후 일어나는 이차전령계(Second messenger system)의 순서로 알맞은 것은? 1) G단백 활성화 -> Phospholipase C 활성화 -> IP3 생성 2) G단백 억제 -> Adenylyl cyclase 억제 -> ATP 감소 3) G단백 활성화 -> Adenylyl cyclase 활성화 -> cAMP 생성 -> Protein Kinase A 활성화 4) G단백 활성화 -> cGMP 생성 -> Protein Kinase G 활성화","3) G단백 활성화 -> Adenylyl cyclase 활성화 -> cAMP 생성 -> Protein Kinase A 활성화 (해설: 글루카곤이 결합하면 세포막의 Gs 단백질과 Adenylyl cyclase를 거쳐 cAMP가 형성되고, 최종적으로 PKA를 활성화합니다.[span_12](start_span)[span_12](end_span))"

"포도당 수송체(Glucose Transporter, GLUT)에 대한 설명으로 틀린 것은? 1) GLUT-1은 뇌 신경세포(BBB)와 적혈구에 주로 존재한다. 2) GLUT-2는 간, 신장, 췌장 베타세포에 존재한다. 3) GLUT-4는 뇌와 간에 주로 존재하며 인슐린의 조절을 받지 않는다. 4) GLUT-4는 지방 조직과 골격근에 존재하며 인슐린에 의해 조절된다.","3) GLUT-4는 뇌와 간에 주로 존재하며 인슐린의 조절을 받지 않는다. (해설: 인슐린에 의해 강하게 조절받는 GLUT-4는 뇌와 간이 아닌 지방 조직과 골격근에 존재합니다.[span_13](start_span)[span_13](end_span))"

"다음 중 혐기성 대사와 관련된 설명으로 옳지 않은 것은? 1) 적혈구, 각막, 신장 수질 등은 미토콘드리아가 부족해 젖산 발효에 에너지를 크게 의존한다. 2) 효모(Yeast) 등 미생물은 파이루브산을 젖산으로 환원시키며 이 과정을 발효라고 한다. 3) 격렬한 운동 시 근육에는 젖산이 대량 축적되며, 이는 유산산증(Lactic acidosis)을 유발할 수 있다. 4) 젖산 환원 과정은 NADH의 전자를 소모하여 해당과정에 필요한 NAD+를 재생성하는 핵심 역할을 한다.","2) 효모(Yeast) 등 미생물은 파이루브산을 젖산으로 환원시키며 이 과정을 발효라고 한다. (해설: 효모는 혐기성 조건에서 파이루브산을 젖산이 아닌 에탄올로 환원시키는 알코올 발효를 수행합니다.[span_14](start_span)[span_14](end_span))"

"해당과정의 조절 인자에 대한 설명으로 옳은 것은? 1) PFK-1은 세포 내 ATP 농도가 매우 높을 때 활성화된다. 2) Fructose 2,6-bisphosphate는 PFK-1의 작용을 강력하게 억제한다. 3) 인슐린 분비 시 PKA 활성이 감소하여 PFK-2가 활성화되고 결과적으로 해당과정이 촉진된다. 4) Hexokinase는 기질인 포도당에 의해 강력하게 억제된다.","3) 인슐린 분비 시 PKA 활성이 감소하여 PFK-2가 활성화되고 결과적으로 해당과정이 촉진된다. (해설: 인슐린이 분비되면 PFK-2가 활성화되며 생성된 Fructose 2,6-bisphosphate는 오히려 PFK-1을 강력히 활성화시킵니다.[span_15](start_span)[span_15](end_span))"

"기질 수준 인산화(Substrate-level phosphorylation) 방식으로 에너지를 생성하는 반응이 아닌 것은? 1) Phosphoenolpyruvate -> Pyruvate 2) 1,3-Bisphosphoglycerate -> 3-Phosphoglycerate 3) Succinyl CoA -> Succinate 4) Fructose 6-phosphate -> Fructose 1,6-bisphosphate","4) Fructose 6-phosphate -> Fructose 1,6-bisphosphate (해설: 4번 과정은 PFK-1 효소가 작용하여 에너지를 1분자 소모(투자)하는 반응입니다.[span_16](start_span)[span_16](end_span))"

"파이루브산(Pyruvate)이 산소가 풍부한 호기성 조건에서 미토콘드리아로 들어갈 때 겪게 되는 주요 반응은 무엇인가? 1) 효소 촉매를 통한 젖산으로의 환원 반응 2) PDHC에 의한 산화적 탈탄산 반응 (Acetyl CoA 생성) 3) 카복실화 반응을 통한 옥살로아세트산 생성 4) 알데하이드로의 이성질화 반응","2) PDHC에 의한 산화적 탈탄산 반응 (Acetyl CoA 생성) (해설: 호기성 조건에서 파이루브산은 이산화탄소를 잃는 산화적 탈탄산 반응을 거쳐 TCA 회로 진입용 연료인 Acetyl CoA가 됩니다.[span_17](start_span)[span_17](end_span)[span_18](start_span)[span_18](end_span))"

"TCA 회로의 핵심 조절 효소 중 하나인 Isocitrate dehydrogenase에 대한 설명으로 옳은 것은? 1) 세포 내 에너지가 부족할 때 농도가 높아지는 ADP에 의해 알로스테릭하게 활성화된다. 2) 체내 에너지가 풍부하여 NADH와 ATP 농도가 높을 때 활성이 강력히 촉진된다. 3) 옥살로아세트산을 시트르산(Citrate)으로 변환시키는 역할을 한다. 4) FADH2를 생성하는 핵심 단계이다.","1) 세포 내 에너지가 부족할 때 농도가 높아지는 ADP에 의해 알로스테릭하게 활성화된다. (해설: 에너지가 고갈되었음을 나타내는 ADP 신호는 Isocitrate dehydrogenase의 강력한 알로스테릭 활성 촉진제로 작용합니다.[span_19](start_span)[span_19](end_span))"