- TCA 회로
- TCA 회로가 일어나는 위치
- 진핵미생물 : 미토콘드리아 기질
- 세균, 고세군 : 세포질 ★
- 과정
- 아세틸CoA (C2) 가 처음으로 TCA회로에 들어간다.
- 아 - 시 - 아 - 숙 - 푸 - 마 - 옥
- 숙시닐-CoA 가 기질수준 인산화로 인해 ATP가 생기면서 숙신산이 된다.
- TCA 회로의 고에너지 화합물 = 숙시닐-CoA : 기질수준 인산화가 일어났기 때문에 ★
- MDP에서의 고에너지 화합물 = 1,3 이인산 글리세르산, 포스포에놀 피루브산 ★
- TCA 회로가 일어나는 위치
- 전자전달계
- 전자전달계 위치
- 진핵미생물 : 미토콘드리아 내막
- 세균, 고세균 : 원형질 막
- 전자전달계 특징
- FMN, FAD, CoQ는 전자와 양성자를 동시에 수송한다.
- FeS는 전자만 수송한다.
- NADH 가 산화되면 10개의 H+ 가 막간공간으로 이동한다. ★
- ATP합성효소는 막간공간에서 4개 H+를 흡입하여 1개의 ATP를 만든다. ★
- 3개의 H+는 ATP합성효소가 돌게 만들고 1개의 H+는 ADP가 활성 site에 붙는데 쓰인다.
- 1개의 NADH는 2.5개의 ATP를 만든다. ★
- FADH2 가 산화되면 6개의 H+가 막간공간으로 이동한다.
- 1개의 FADH2는 1.5개의 ATP를 만든다. ★
- 전자전달계 위치
- 대장균의 전자전달계
- FAD → FeS 과정에서 FeS는 전자만 수송하므로 남은 양성자를 바로 Q에 붙여준다. ★
- Q → QH2 : 전자 2개와 양성자 2개를 받아들임 ★
- 산소공급이 불충분할 때 : bd 가지 ★
- 산소공급이 충반할 때 : bo 가지 ★
- 대장균의 ETC는 총 5가지가 작동한다. ★
- Q회로 ★★
- Coenzyme Q는 여러가지 complex 사이에서 중간자 역할을 한다.
- 양성자 구동력을 만드는 역할
- 전자 하나를 받음 : Q → [1e] → Q-
- 남은 전자 하나와 양성자 2개를 받음 : Q- → [1e, 2개의 양성자] → QH2
- Q회로 : Q → [1e] → Q- → [1e, 2개의 양성자] → QH2 ★
TCA 회로
TCA회로는 미토콘드리아의 기질에서 돈다.
그러나 세균, 고세균에서는 세포질에서 작동한다. ★★★★★★★
진핵미생물에서는 미토콘드리아 기질에서 작동한다.
전자전달계(ETC) 위치
세균, 고세균 : 원형질 막
진핵미생물 : 미토콘드리아 내막
아세틸 CoA(C2)가 처음으로 TCA회로에 들어가는 분자다. ★★★★★★★
그리고 옥살로아세트산(C4)과 만난다.
그러면 시트르산(C6)이 생긴다.
.2
.
.
TCA회로의 숙시닐-CoA에서 기질수준 인산화로 인해 ATP가 생긴다.
TCA회로의 고에너지 화합물 = 숙시닐-CoA : 기질수준인산화가 일어났기 때문에 ★★★★★★★
MDP에서 고에너지 화합물 = 1,3 이인산 글리세르산 ,포스포에놀 피루브산 ★★★★★★★
tricarboxylic acid cycle(시트르산 회로)인 이유 : COO-가 시트르산에 3개 있어서
수용체 - 공여체 복합체이다.
막 단백질이다.
식을 통해서 ATP가 몇개 만들어지는지 알 수 있다.
O2의 환원전위 - NADH의 환원전위 = 표준환원전위 변화
표준환원전위 변화 x 페러다이 상수 x 전달된 전자수 = 자유에너지 변화
PMF(Proton Motive Force) = 양성자 농도 기울기, 양성자 구동력
PMF가 생긴다.
O2 (0.82) - NADH(-0,32) = 1.14 volt
표준환원전위 변화 = 1.14 volt
자유에너지 변화는 (-) 가 되므로 이 반응은 자발적으로 일어난다.
에너지가 방출된다.
그래서 ATP를 만든다.
진핵미생물의 전자전달계
복합체 4개가 있고 전자가 흘러가는 방향을 화살표로 표시했다.
최종적으로 전자가 산소로 가서 물이 된다.
막은 미토콘드리아 내막이다. 미토콘드리아 내막에 ETC가 있다.
ATP 합성효소도 있다.
미토콘드리아 기질 쪽을 향하고 있다.
ATP 합성효소의 ATP 합성은 기질에서 일어난다.
전자가 전자전달계로 흐르면서 양성자를 막간공간으로 방출하여 미토콘드리아의 막간공간에 양성자 기울기가 생긴다.
전자전달 운반체가 channel 역할을 하고 있다.
FMN, FAD는 전자와 양성자를 동시에 수송한다. ★★★★★★★
complex(1) FMN에서 FeS로 줄때 Fes는 전자만 받는다. 이때 양성자가 통로를 타고 빠져 나간다.
전자만 받은 Fes는 CoQ에 전자를 준다.
CoQ는 전자와 양성자를 동시에 받는데, 이때 양성자 2개는 막간공간에서 끌어오는게 아니라 기질에서 끌어온다.
QH2가 된 다음에 다시 Cyt에 전자를 준다. 그리고 양성자는 막간공간으로 빠져 나간다. 4H+ 중 2개는 여기에서 온다.
그 외에도 complex(1)에서 2개의 H+가, complex(3)에서 2개의 H+가 빠져 나간다.
cimplex(4)에서 물이 생성되면서 2H+가 빠져나간다.
그래서 NADH가 전자전달회로에서 산화가 될 때, 양성자 H+ 10개가 막간 공간으로 이동한다. ★★★★★★★
ATP 한 분자를 만들 때, ATP 합성효소는 막간공간에서 4개의 양성자를 흡입한다. ★★★★★★★
H+는 양성자 구동력(농도기울기)에 의해 들어오면서 ATP로 에너지가 저장이 될 수 있다. = 화학삼투설
3개의 H+ 는 ATP 활성효소가 도는데 쓰이고 1개의 H+는 ADP + Pi가 활성 사이트에 붙는데 쓰인다.
NADH는 10개의 H+를 내보내고 ATP 한 분자가 만들어질 때는 4개의 H+를 흡입하므로
1 개의 NADH는 2.5 개의 ATP를 만든다. ★★★★★★★
FADH2는 complex(2)로 들어갈 수 있다. 그러면 전자와 양성자 2개를 준다.
FADH2 한 분자에 의해 6개의 H+가 막간공간으로 빠져 나간다.
따라서 1 개의 FADH2는 1.5 개의 ATP를 만든다. ★★★★★★★
ATP합성효소는 막에 있는 막단백질이다.
sub unit이 굉장히 많다.
F0 와 F1로 나눈다.
F0는 양성자 이동 통로이고 F1은 Catalytic site이다.
Paracoccus의 산소호흡
CoQ와 Cyt c는 자리이동을 할 수 있다.
원핵미생물의 ETC는 세포막에 있다. 진핵미생물에서의 ETC는 미토콘드리아 내막에 있다. ★★★★★★★
원핵미생물에서는 사슬의 길이가 짧아서, PMF가 크지 않다. 따라서 만들어지는 ATP의 수도 적다. ★★★★★★★
대장균의 전자전달계
대장균의 전자전달계
FAD : 전자, 양성자 동시 수송
FeS : 전자만 수송
★★★★★★★
전자가 흘러가서 조효소 Q로 가는데 FeS는 전자만 수송하므로 떨어져 나와있던 양성자는 바로 Q로 가게 해야하기 때문에 Q가 붙어있다.
Q -> QH2 : 전자 2개와 양성자 2개를 받아들임
★★★★★★★
산소공급이 불충분할 때 : bd 가지 (cytocrom d 까지 전자가 전달된다)
산소공급이 충분할 때 : bo 가지
그림을 잘 살펴보면 PMF가 어디가 큰 지 알 수 있다.
대장균의 ETC는 총 5가지가 작동한다. ★★★★★★★
Q 회로
Q회로 ★★★★★★★
coenzyme Q는 여러가지 complex 사이에서 중간자 역할을 한다.
양성자 구동력을 만드는 역할을 한다.
자기가 가지고 있는 전자와 양성자를 따로 빼주면서 양성자 구동력을 만든다.
Q에서 전자 2개 양성자 2개를 받으면 QH2인 환원형이 된다.
QH2는 주변세포질로 2개의 양성자를 방출한다.
지금까지 Q → QH2 가 direct하는 것만 봤다.
실제로는 그 사이에 중간단계가 있을 수 있다. ★★★★★★★ Q회로 요약 시험
만약 전자만 먼저 하나 받았다면
Q → [1e] → Q- 로 된다.
Q가 전자를 하나 받고 양성자가 없으므로 (-)를 띠게 된다.
그 다음 남은 전자 하나와 양성자 2개를 받아 들이면 QH2가 된다.
Q- → [1e, 2개의 양성자] → QH2
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