★★★★★★★
- 자유에너지 변화 = 엔탈피 변화 - T엔트로피 변화
= 총열량 변화 - 무질서도 변화 - 자유에너지
- 계 안에서 반응이 일어날 때 반응을 일으키는데 필요한 에너지
- 엔탈피 변화 : 어떤 반응이 일어날 때 열량이 총체적으로 변한 에너지
- T엔트로피 변화 : 무질서도의 변화
- △Gº' = 표준 자유에너지변화
- △Gº' = -2.303 x R x T x logKeq
- △Gº'가 (-) 이면 Keq는 1보다 크다.
- 에너지 방출이 진행되고 자발적으로 이루어진다.
- △Gº'가 (+) 이면 Keq는 1보다 작다.
- 에너지 흡수가 진행되고 비자발적으로 이루어진다.
- Eo’ : 표준환원 전위
- Eo'(-) 의 의미 : 훨씬 더 전자를 잘 준다. 전자공여체이다.
- Eo'(+) 의 의미 : 훨씬 더 전자를 잘 받는다. 전자수용체이다.
- Gº' = -n × F × △Eo'
- n : 전달된 전자수
- F : 페러데이 상수
- △Eo' = Eo'(수용체) - Eo'(공여체)
- 표준 자유에너지 예제
- NADH에서 O2로 전자 2개가 이동할 경우 표준 자유에너지 변화는?
- -(전달된 전자수) x (페러데이 상수) x (수용체 O2의 Eo' - 공여체 NADH의 Eo')
- -2 x 23.052 x (0.82-(-0.32))
- 미토콘드리아의 NADH 탈수소효소 **
NADH로부터 전자를 빼서 넘겨주는 효소 - NAD+ 에 전자 2개와 양성자 2개가 들어가면
NAD+ = NADH + H- : 양성자는 하나만 받아서 하나가 남는다. - 조효소Q = 유비퀴논 = CoenzymeQ : 전자를 받는다. **
- 헴(heme) : 전자 1개만 운반 **
- 효소반응
- 효소기질 복합체 형성
- 효소가 활성화 에너지를 낮춘다. **
- 전이상태 복합체 형성
- 반응속도 증가
계와 주위가 있다.
에너지가 가장 근본적인 것에 해당한다.
에너지 변화 = 열량 변화 - 엔트로피 변화 ★★★★★★★
자유에너지
: 계 안에서 반응이 일어날 때 반응을 일으키는데 필요한 에너지
생성쪽 G - 반응쪽 G = △G
반응이 일어난다 라는건 일을 했다라는 뜻이다.
엔탈피 변화 : 어떤반응이 일어날 때 열량이 총체적으로 변한 것 = 열량 변화
T엔트로피변화 : 무질서도의 변화
총열량 - 무질서도 x T = △자유에너지
열량이 변화한 것에서 계 자체가 소모하는 에너지가 엔트로피이다.
엔트로피는 일을 하는데 기여하지 않았다.
엔트로피는 총열량에서 일을 하지 않는데 소모되는 에너지이다.
△Gº'
열역학 제 1법칙 : 에너지의 총량은 일정하다.
열역학 제 2법칙 : 모든 계의 반응은 무질서도(엔트로피)가 증가하는 방향으로 진행된다.
△Gº' = -2.303 x R x T x logKeq
△Gº' = 표준 자유에너지변화
정해진 pH, 정해진 압력에서 자유에너지 변화가 어떻게 되냐를 볼 때 표준 자유에너지 변화가 쓰인다.
A+B 가 C+D로 가는 반응에서
Keq는 네가지 성분의 농도에 의존한다.
A+B가 높으면 C+D로 가는 반응이 자꾸 진행된다.
반대로 C+D가 높으면 A+B로 가는 반응이 자꾸 진행된다.
A+B가 높을때
△Gº'가 (-) 일 수도 있고 (+) 일 수도 있다.
△Gº'가 (-) 이면 Keq는 1보다 크다.
에너지 방출이 진행되고 자발적으로 이루어진다. ★★★★★★★
△Gº'가 (+) 이면 Keq는 1보다 작다.
에너지 흡수가 진행되고 비자발적으로 이루어진다. ★★★★★★★
★★★★★★★
△Gº'는 0이거나 (-) 이거나 (+) 이다.
△Gº'가 0이면 어느쪽으로도 가지 않는다.
△Gº'가 (-) 이면
Keq는 1보다 크다. >> 반응이 자발적으로 일어난다.
△Gº'가 (+) 이면
Keq는 1보다 작다. >> 반응이 비자발적으로 일어난다.
세로축 A+B의 자유에너지 : 반응물
가로축 C+D의 자유에너지 : 생성물
현재 반응물쪽의 자유에너지가 높고 생성물쪽의 자유에너지가 낮다.
그러므로 △Gº'를 구하면 C+D에서 A+B를 빼면 (-)가 된다. 이 반응은 자발적으로 된다.
거꾸로 올라가는 반응을 생각해보면
A+B가 생성물이고 C+D가 반응물이라고 생각했을 때
생성물에서 반응물의 자유에너지를 빼면 (+)가 된다.
이는 비자발적이고 에너지 흡수 반응이다.
ATP
에너지는 ATP에 저장돼서 사용된다.
자유에너지를 방출한다 혹은 흡수한다를 생각해보자.
A+B 가 반응물, C+D 가 생성물일 때
자발적으로 가지 않는다.
자유에너지가 흡수되어야 갈 수 있다.
화살표의 길이가 자발적반응인지 비자발적 반응인지 알 수 있다.
자발적 반응은 에너지 방출 반응이다. ★★★★★★★
ATP에서 자발적으로 ADP + P 로 분해되면 자발적 에너지 방출 반응이며
△Gº' 는 (-) 이다.
고에너지 인산화 화합물 : 인산화가 많이 있어서 에너지가 많다.
포스포엔올피루브산은 ATP의 2배의 에너지를 가지고 있다.
산화 환원
태양에너지 획득하고 ATP 만들면서 전자가 흐른다.
Eo' : 표준환원전위 ★★★★★★★
: 음성에서부터 양성으로 배열된다.
양성자가 전자를 받아서 수소가 되었다.
Eo'(-) 의 의미 : 훨씬 더 전자를 잘 준다. 전자공여체이다.
Eo'(+) 의 의미 : 훨씬 더 전자를 잘 받는다. 전자수용체이다.
Gº' = -n × F × △Eo' ★★★★★★★
n : 전달된 전자수
F : 페러데이 상수
△Eo' = Eo'(수용체) - Eo'(공여체)
전자가 흘러간다. >> 에너지가 생긴다.
표준 자유 에너지 예제 ★★★★★★★
NADH는 전자 운반체이다. 이것이 산소로 이동했다면 Eo' 은 얼마인가?
- (전달된 전자수) x (페러데이 상수) x (수용체 O2의 Eo' - 공여체 NADH의 Eo')
-52.5585 kJ/mole은 ATP 한분자가 만들어지고도 남는 에너지이다.
크리스테에 전자전달계가 박혀있다.
NADH 탈수소효소부터 전자가 흘러간다.
NADH 탈수소효소 : NADH로부터 전자를 빼서 넘겨주는 효소 ★★★★★★★
표 8.2의 표준환원 에너지를 보면
시토크롬 b = 0.08, c = 0.25, a = 0.29, a3 = 0.35 로 큰 쪽으로 흘러간다.
F : FAD를 가지고 있는 조효소
전자를 킵했다가 빼준다.
Q : 유비퀴논
C : 시토크롬 c
시토크롬을 볼때마다 철을 생각해야한다.
시토크롬은 철을 가지고 있다.
시토크롬은 헴 철 단백질이다.
세균의 전자전달계
세균은 원형질막이 있다.
세균에서는 원형질막에 전자전달사슬(ETC)이 있다. ****
미토콘드리아의 내막의 역할을 하는 것이 세균의 원형질 막이다.
그람음성은 외막이 두개이다.
그람음성의 외막에는 전자전달계가 없다.
전자를 전달하는 운반체 2개 : NAD+, NADP+, FAD
양성자와 전자는 원래 동시에 같이 다닌다. 동면의 양면처럼
NAD+ 에 전자 두개와 양성자 두개가 들어가면 ★★★★★★★
NAD+ 가 NADH 가 되고 양성자(H-) 하나만 남는다.
이 말은 전자 두개와 양성자 하나만 들어갔다. 다른 양성자 하나는 방출된다.
그래서 NAD+ 는 전자를 두개를 받을 수 있다. 대신 양성자를 하나만 받는다. 이것이 중요하다.
NADP+
FAD는 전자 2개와 양성자 2개를 모두 받는다.
이중결합이 재배열이 된다.
FMN도 마찬가지이다.
조효소 Q = 유비퀴논 = coenzymeQ & 시토크롬
조효소Q = 유비퀴논 = CoenzymeQ ★★★★★★★
긴 체인이 막에 박혀있다.
전자를 두군데서 받음
시토크롬은 헴을 가지면서 철이 있다.
헴구조에 철이 들어가 있다.
헴은 특별한 구조이다.
중요한 것은 Fe(철)이 +3가에서 +2가로
전자가 1개만 운반된다. ★★★★★★★
효소를 얘기할 때 holoenzyme이라고 한다. 이것은 완전효소이다.
그러면 완전 효소는 뭐냐?
아포효소(apoenzyme) + 보조인자(cofactor)가 같이 있을 때를 얘기한다.
아포효소에 공유결합된 보조인자는 보결분자단(prosthetic group)이라고 한다.
아포효소에서 떼어진 보조인자는 조효소(coenzyme)라고 한다.
효소 반응
넘어야 될 산에 해당하는 에너지 값 = 활성화 에너지 ★★★★★★★
AB+ : 전이-상태 복합체 (transition state complex)
= 무언가를 이루어야할 상태
효소가 하는 일이 뭐냐? : 활성화 에너지를 낮춘다. ★★★★★★★
Enzyme's conformation change
효소는 active site가 고정되어 있지 않고 맞추어지도록 변한다.
마이켈리스-멘텐 방정식 ★★★★★★★
Vmax가 되는 이유 : 효소가 포화 되어서.
그래서 반응속도가 더 늘어나지 않는다.
Vmax의 절반이 될때의 기질 농도 = Km >> 마이켈리스 상수
Km은 효소와 기질의 친화도에 반비례한다.
잘 붙으면 친화도가 크다.
잘 안붙으면 친화도가 작다.
Km 값이 매우 크게 나왔다면 친화도는 낮다는 뜻이다.
Km 값이 매우 작았다면 효소와 기질이 붙는 친화도가 크다는 뜻이다.
효소의 active site에 기질이 붙는다.
affinity가 높으면 기질농도가 낮아도 잘 붙는다.
affinity가 작으면 기질농도가 많아야 잘 붙는다.
효소활성의 경쟁적 억제 -> active site에 붙어서 기질과 경쟁한다.
Allosteric enzyme : 다른자리입체성 효소
공유결합으로 변형이 됐다 = 공유변형
붙었다 떼어졌다 할 수 있다 = reversible
붙으면 붙을수록 효소의 활성 정도가 떨어진다.
가역적으로 공유변형이 되면서 효소의 활성 정도가 높아질 수도 있고 낮아질 수도 있다.
인산이 붙거나 메틸이 붙거나 아데닐이 붙으면서 공유변형이 일어난다.
Q와 P의 기질은 A이고 inhibition 한다.
P가 F를 inhibition 한다.
Q가 G를 inhibition 한다.
첫번째 반응을 inhibition 하는 것이 가장 일반적이다.
라이신은 옥살로아세트산을 inhibition 한다.
마지막껄 떼내려면 -3.4인데 왜그러냐면 P-C의 결합이므로
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