[세포생물학] 세포 호흡 : 포도당의 이동, 이화 작용과 전자 전달의 설명

세포 호흡에서 포도당의 이동

세포 호흡은 혈중에 존재하는 포도당을 이용하여 발생합니다.

 

근육에 있는 GluT4로 포도당이 들어가면 g-6-p를 거쳐 글리코겐으로 저장합니다. (근육의 저장량이 가장 많음)

소장상피에 있는 포도당은 GluT2를 통해 혈관으로 나갑니다.

간에 있는 GluT2를 통해 포도당을 받아들이면 g-6-p를 거쳐 해당과정을 거치거나 글리코겐으로 저장합니다.

이자의 beta 세포에서도 GluT2를 통해 포도당이 들어가면 해당과정을 통해 ATP가 많아집니다.

  그러면 ATP 의존성 K+ 통로를 닫아 K+를 내보내지 않아 탈분극이 일어납니다.

  그러면 Ca2+ 채널을 열어 Ca2+를 받고 분비소낭을 방출시켜 인슐린을 분비시키고 이것이 근육의 GluT2를 자극하여 글리코겐을 근육에 저장합니다.

 

* 그 외 적혈구(GluT1)와 뇌(GluT3)는 포도당 친화도가 매우 높습니다.

* 포도당은 g-6-p를 거쳐 글리코겐 or 5탄당 인산화 or 해당과정을 거칩니다.

 

 

이화 작용

해당 과정은 산소를 필요로 하지 않습니다.

유산소호흡은 유기물을 완전 분해할 수 있다는 장점이 있습니다. (아세틸CoA, 전자전달계)

발효는 해당과정으로 만들어진 피루브산이 젖산이나 에탄올 등의 에너지원으로 전환되는 과정입니다. 산소가 없어서 포 도당이 완전 분해되지 않습니다.

 

 

세포 호흡 과정에서의 전자 이동

전자 전달은 전기음성도가 작은 물질부터 큰 물질까지 전달됩니다. (자발적인 과정)

호흡에서의 산화-환원 반응은 조효소 NAD+나 FAD 등이 전자운송체의 역할을 하여 일어납니다.

- NAD+와 NADH를 구별할 때는 분자 구조를 알 필요는 없고 수소 한 개가 더 붙어있는 것만 인지하면 됩니다.

- FMN(전자 전달계 복합체 I에 들어있음)과 FAD는 플라보 단백질에 붙어 있습니다.

유비퀴논(UQ)과 플라스토퀴논(PQ)도 H+ + e-를 운송합니다. (수소 개수를 세어보면 구별 가능)

탈수소효소는 H+과 동시에 e-를 방출시키므로 전자를 방출시키는 것이 주 목적임을 알 수 있습니다.

 

산화성 물질 = 산화체 = 남을 산화시킴 = 전자 수용체(운반체)

환원성 물질 = 환원체 = 남을 환원시킴 = 유기물

 

** 흡광도 암기 : 엽록소 670nm / Hb 560nm / 시토크롬 400nm

 

 

ATP에서의 에너지 전달 원리

ATP에서는 P가 전자를 O로부터 끌어당기면서 P 쪽에 전자가 치우치게 됩니다.

효소에 의해 인산에스테르 결합이 가수분해되면 이후 H2O에 의해 전자가 공급되고 (OH가 붙으면서 P와 붙어있는 O를 날려버림) 들뜬 전자는 바닥상태가 되면서 7.3kcal/mol의 에너지가 방출됩니다.

 

PEP도 에너지원으로 사용되는데, 피루브산과 Pi(고에너지 인산)를 내놓으면서 14.8kcal/mol의 에너지를 방출합니다.

 

 

화학삼투적 인산화

미토콘드리아는 막간 공간에서 기질(matrix)로 H+를 이동시키며 ATP를 생성합니다.

미토콘드리아를 pH 4에서 pH 8의 용액으로 이동시키면 ATP를 생성하지 못하다가,

반대로 pH 8에서 pH 4의 용액으로 이동시키면 ATP를 잘 생성합니다.

(pH 8에서 H+가 빠져나갔다가 pH 4에서 H+가 내부로 들어오니까 ATP 합성을 잘 하게 됨)

 

엽록체는 반대로 틸라코이드에서 스트로마로 H+를 이동시키며 ATP를 생성합니다.

엽록체는 pH 4에서 pH 8로 이동시키면 틸라코이드 외부로 H+가 유출되면서 ATP가 생성됩니다. (위 실험과 반대임)

* 엽록체는 pH 차이로 실험해도 실험 결과가 잘 안 나타나는데 이는 수소 이온이 틸라코이드 막까지 들어오기 어렵기 때문입니다. (실험하려면 더 높은 pH 기울기가 필요함)

 

* 박테리오로돕신의 광펌프는 전자전달계가 없는 화학삼투적 인산화에 해당합니다. (광인산화)