산화 적 인산화 란 무엇입니까?

많은 사람들이 알고 있듯이, 유용한 에너지를 만드는 것은 인체의 거의 모든 세포에서 가장 중요한 기능 중 하나입니다. "유용한 에너지"는 ATP (아데노신 트립 포스페이트) 형태로 제공되며, 산소 (산소의 존재하에) 및 혐기성 (산소 부족) 공정을 모두 포함 할 수있는 일련의 대사 경로 인 세포 호흡을 통해 생성됩니다.

세포 호흡에는 해당 분해, 지방산 산화, Krebs '주기 (또는 시트르산 사이클) 및 전자 수송 체인의 네 가지 주요 단계가 있습니다. 처음 세 단계는이 기사 에 자세히 설명되어 있습니다. . 그러나, 전자 수송 체인은 최종 단계는 산화 적 인산화가 발생하는 곳이며, 세포 호흡의 중요한 과정에서 대다수의 에너지가 활용되는 곳입니다.

(사진 크레디트 :Regisfrey/Wikimedia Commons)

산화 적 인산화 란 무엇입니까?

정의에 따르면, 산화 적 인산화는 세포의 에너지 요구에 대해 ADP로부터 ATP를 생성하기 위해 NADH 및 FADH2로부터의 전자가 일련의 전자 담체/단백질 복합체를 통해 O2 분자로 전달되는 과정이다. 그 정의는 간결 할 수 있지만,이 에너지 생성이 발생하는 단계는 거의 간단하지 않습니다. 산화 인산화 (전자 수송 사슬)의 복잡성을 이해하는 것은 수십 년 동안 생화학에서 중요한 도전이었습니다. 사실, 연구원들은 모든 세포 호흡 조각을 정확하게 배치하는 데 1 세기 이상 걸렸습니다.

산화 인산화 과정

산화 인산화의 원료는 당분 해 및 Krebs의주기 동안 생성 된 NADH 및 FADH2 분자입니다. 산화 적 인산화의 사건은 미토콘드리아에서,보다 구체적으로 미토콘드리아 매트릭스와 막 간 공간 사이의 공간을 연결하는 5 가지 유형의 단백질 복합체에서 발생합니다. 이 단백질 복합체는 전자 캐리어이며 일부는 이온 펌프 역할을합니다. 산화 인산화는 산화 단계와 에너지 생성 사건의 두 가지 기본 부분으로 나눌 수 있습니다.

산화 반응

전자 수송 체인의 시작시, NADH 및 FADH2는 미토콘드리아 내부에 존재하며, 둘 다 고 에너지 분자를 운반합니다. NADH는 단백질 복합체 1에 대한 산화 반응에서 고 에너지 분자 (H+)를 떨어 뜨립니다. FADH2는 단백질 복합체 2에서 유사한 산화 반응 동안 전자를 잃어 버립니다. NADH는 NAD+가되고 FADH2는 FAD가됩니다. 기본적으로, 전자의 에너지는 미토콘드리아 매트릭스로부터 멀리 떨어진 양자 (H+)를 막 횡단 공간으로 펌핑하는데 사용된다. 이것은 미토콘드리아 내부보다 막 횡단 공간에서 더 높은 농도의 양성자를 생성합니다. 이 그라디언트는 사용하기 전에 변형 된 에너지를위한 임시 저장소 역할을합니다.

이어서, NADH 및 FADH2의 산화 반응 동안 손실 된 전자는 코엔자임 Q에 의해 보조되는 전자 수송 체인을 따라 단백질 복합체 3으로 옮겨진다. 단백질 복합체 3은 전자를 사용하여 미토콘드리아에서 더 많은 수소 이온을 펌핑하는 다른 이온 펌프이다. 시토크롬 C는 전자를 단백질 복합체 3에서 단백질 복합체 4로 전달한다.

수많은 단백질 복합체를 통과하고 다양한 반응을 연료로 연료화 한 후, 전자는 단백질 복합체 4를 통과 할 때까지 훨씬 낮은 에너지 수준에있다.이 시점에서, 전자는 미토콘드리아의 양성자 및 산소와 결합하여 물 (H2O)을 형성한다. 이것은 이전의 단백질 복합체에서 발생한 산화 반응과는 달리 환원 반응이다. 산소는 산화 적 인산화의 마지막 전자 수용체입니다. 이 전체 과정은 호기성 호흡의 일부입니다. 산소가 있어야한다는 의미입니다. 산소가 없으면 위에서 설명한 단계 중 어느 것도 발생하지 않았을 것입니다.

에너지 생성

전자는 양성자를 막 공간으로 밀어내는 데 사용되었으므로 전기 화학적 구배가 확립되었습니다. 미토콘드리아 외부에는 내부에있는 것보다 더 높은 양전하가 있습니다. 이 구배는 산화 인산화를 통해 사용 가능한 에너지 생성을 허용하는 최종 촉매가 될 것입니다.

산화 인산화에 관여하는 최종 단백질 복합체는 ATP 신타 제이며, 본질적으로 모든 대사 과정 및 화학적 경로의 기본 에너지 단위 인 ATP를 생성하는 모터 또는 공장 - 세포 생존을위한 연료입니다. 미토콘드리아 막의 외부에 축적 된 양성자는 이제 ATP 신타 제를 통과하여 양성자가 통과함에 따라 회전합니다. 특정 분자가 ATP 신타 제를 선택적으로 통과 할 수있는이 마지막 단계를 화학 물질증이라고합니다. 이러한 양성자의 움직임은 ADP가 다른 무기 인 분자에 결합하여 ATP의 형성을 초래할 것이다! 다른 분자에 대한 인 그룹의 결합은 인산화로 알려져있다.

(사진 크레딧 :CNX OpenStax/Wikimedia Commons)

따라서이 기사의 제목 과이 중요한 과정의 이름을 보면 많은 의미가 있습니다! 산화 반응은 양성자 구배를 만들고 전자에서 유래 한 에너지를 사용하는 반면 인산화 사용 가능한 에너지를 만드는 마지막 단계입니다.

산화 인산화의 어두운면?

세포 호흡 의이 마지막 단계는 진핵 생물에서 중요한 단계이지만, 다수의 반응성 산소 종을 생성합니다. 건강 전문가들이 산화 스트레스와 자유 라디칼에 대해 이야기 할 때, 그들은 일부 최종 제품 및 산화 인산화 결과를 언급하고 있습니다. 이러한 물질의 생산, 즉 과산화수소 및 과산화수소는 신체에서 피할 수 없으며 암, 염증 및 만성 질환의 위험을 증가시킬 수 있습니다. 이 손상에 대응하기 위해 산화 방지제는 다양한 음식, 특히 과일과 채소에서 찾을 수 있습니다.

최종 단어

산화 인산화는 세포에서 에너지를 생성하는 가장 효율적인 수단이지만, 만이 아닙니다. 방법. 예를 들어, 기질 인산화는 당분 해 및 Krebs의주기에서 발생하며, 둘 다 화학 모스 또는 양성자 구배에 의존하지 않고 ATP의 두 분자를 생성한다. 또한, 산소가없는 경우, 발효 또는 혐기성 호흡을 통해 에너지를 생성 할 수 있지만,이 두 과정 모두 덜 효율적이고 젖산과 같은 원치 않는 부산물을 생성 할 수 있습니다.