개요
시트르산 회로는 세포 호흡의 중심적인 대사 경로다. 아세틸 CoA의 2탄소 아세틸기가 4탄소 옥살아세트산과 결합하여 6탄소 시트르산을 형성한다. 이어지는 반응을 거쳐 옥살아세트산이 재생되므로 회로라고 부른다. TCA는 tricarboxylic acid의 약자다.
반응과 에너지 전달
회로는 산화·탈탄산 등의 반응을 포함하며 NADH와 FADH₂, 소량의 GTP 또는 ATP를 만든다. 환원된 전자 운반체는 전자 전달계와 연결된다. 회로 자체가 산소 분자를 직접 소비하는 반응인 것은 아니다. 진핵세포에서는 대부분의 회로 반응이 미토콘드리아 기질에서 일어나지만, 숙신산 탈수소효소는 내막에 위치한다.
회로도의 의미
교과서의 원형 그림은 반응의 연결 관계를 나타내는 도식이다. 세포 안에 원형 레일이 있고 탄소가 그 레일을 도는 모습을 그린 것이 아니다. 물질은 효소 반응으로 변환되며, 탄소의 일부는 이산화탄소로 방출된다. 새로 유입된 아세틸기의 탄소가 첫 회전에서 곧바로 모두 방출되는 것은 아니다.
발견과 측정
크렙스의 연구는 근육 조직의 산화 반응과 유기산의 관계를 조사하는 과정에서 발전했다. 1953년 노벨 강연은 비둘기 가슴 근육 시료에 소량의 유기산을 더했을 때 호흡이 크게 증가하는 등의 실험을 설명한다. 회로의 확립은 원자들의 이동을 일반 현미경으로 촬영한 결과와 구분된다.
현대의 대사 연구에서는 동위원소 표지와 질량분석 등을 이용하여 탄소가 어느 대사산물로 이동하는지 조사할 수 있다. 예를 들어 ¹³C로 표지한 영양분을 공급한 뒤 생성물에 포함된 표지를 분석한다. ¹³C는 방사성 동위원소가 아니라 안정 동위원소다. 표지 비율과 시간에 따른 변화를 측정하는 것과, 개별 탄소 원자의 이동을 동영상으로 직접 보는 것은 다르다.