[세포생물학] 세포 호흡 : 전자전달계 (유비퀴논/시토크롬/복합체 특징, 억제제, 연계 반응)

전자전달계 과정

전자전달계는 크게 위와 같은 과정으로 이루어져 있으며, 그림에 나와있지 않지만 중요한 것들은 다음과 같습니다.

 

복합체 I (NADH 탈수소효소 복합체)는 FMN(플라보단백질)과 Fe-S(시토크롬 복합체)를 포함하며 Fe2+과 Fe3+의 변환으로 전자가 전달됩니다.

복합체 II (숙신산 탈수소효소) 역시 Fe-S(시토크롬 복합체)를 포함하며 시트르산회로와 연계되어 있습니다.

유비퀴논(Q)는 소수성의 지용성 비타민입니다.

복합체 III (시토크롬 b/c1 복합체) 역시 Fe-S를 포함하며 시토크롬은 미토콘드리아 내막이나 엽록체 틸라코이드막, 세균 원형질막에 있는 헴 단백질입니다. Hb에도 헴이 있지만 시토크롬의 헴은 철 이온의 변환으로 전자가 전달된다는 차이가 있습니다.

시토크롬 c의 아미노산 배열의 유사성은 진화적 유연성 추정에 사용됩니다.

복합체 IV (시토크롬 a/a3 산화효소)는 헴과 Cu를 포함하고 있으며 Cu+와 Cu2+의 변환으로 전자가 전달됩니다.

* 복합체 IV와 PC(플라스토시아닌)만이 구리(Cu)를 포함하고 있습니다.

F0F1 복합체는 ATP 합성효소입니다.

* NADH = 3ATP > FADH2 = 2ATP

 

 

전자전달계 억제제와 연계 반응

올리고마이신은 ATP synathase인 F0F1 복합체를 억제합니다. (ATP 합성과 O2 소비를 모두 막습니다.)

DNP, 발리노마이신은 ATP 생성없이 양성자의 농도기울기를 감소시켜 산소호흡(O2 소비)를 증가시킵니다.

아미탈, 로테논은 전자전달계 초기 반응에서 NADH 탈수소효소를 억제합니다.

CN(청산가리)는 복합체 IV를 억제합니다.

** 올리고마이신을 처리한 뒤에 DNP를 처리해야 연계 효과가 나타납니다.

** 짝풀림제는 ATP 생성없이 전자가 O2에 전달되게 만드는 (= O2 소비 ↑) 물질입니다. (H+ 농도 기울기를 감소시킴)

 

참고로 숙신산과 ADP+Pi가 동시에 처리되어야만 산소 소모량이 급격히 증가합니다.

(숙신산 : 복합체 II 활성화, ADP + Pi : 복합체 IV 활성화)

 

 

전자전달계 복합체 순서 알아내는 법

전자는 전기음성도가 큰 쪽으로 이동하므로 복합체 I ~ 복합체 IV로 갈수록 전기음성도가 큽니다.

 

전자전달계 중간에 억제제를 처리하면 그 앞쪽은 전자를 제공해야 하는데 그러지 못해 환원 상태로 존자하게 되며, 뒤쪽은 전자가 제대로 전달되어 모두 산화 상태가 됩니다.

 

전자전달계에 갑자기 과량의 산소를 처리하면 뒤쪽 복합체부터 막히기 시작하여 환원비율이 복합체 IV, III, II, I의 순서로 높아지게 됩니다.