세포 호흡에 대해 이해하기!!!!

세포 호흡이란 무엇일까??

 

 

세포 호흡의 집합 대사에서 일어나는 반응 공정 및 세포의 미생물 변환 화학 에너지로부터 산소분자 또는 영양소로 아데노신삼인산(ATP)을 만드는 과정을 세포 호흡이라고 합니다. 그리고 노폐물을 배출, 호흡에 관여하는 반응은 이화 반응으로 큰 분자를 더 작은 분자로 분해하여 약한 고 에너지 결합, 특히 분자 산소에서 에너지를 방출합니다. 호흡은 세포가 세포 에너지를 방출하여 세포 활동에 연료를 공급하는 주요 방법 중 하나입니다. 전체 반응은 일련의 생화학 단계에서 발생하며, 그 중 일부는 산화 환원 반응입니다. 세포 호흡은 기술적으로는 연소 반응 이지만 일련의 반응에서 느리게 제어되는 에너지 방출로 인해 살아있는 세포에서 발생하는 경우 분명히 호흡과 유사하지 않습니다.

 

호흡에서 동물 및 식물세포에 의해 일반적으로 사용되는 영양소에는 설탕, 아미노산 및 지방산이 포함되며, 화학에너지의 대부분을 제공하는 가장 일반적인 산화제는 분자 산소(o2) 입니다. ATP에 저장된 화학에너지가 필요한 공정을 추진하는데 사용될 수 있습니다.

 

 

호기성 호흡

 

호기성 호흡에는 ATP를 생성하기 위해 산소가 필요합니다. 탄수화물, 지방 및 단백질이 반응물로 소비 되기는 하지만, 이는 당분해에서 피루베이트 분해의 바람직한 방법이며, 피루베이트가 TCA 사이클에 의해 완전히 산화되기 위해서는 미토콘드리아로 들어가야합니다. 이 공정의 산물은 이산화탄소와 물이지만, 기질 수준 인산화에 의해 세 번째 인산기가 ATP를 형성하기 위해 첨가됨에 따라 전달된 에너지는 ADP에서 결합을 끊는데 사용됩니다. 이 TCA 사이클에서 생성되는 산물로는 NADH 및 FADH2가 있습니다.

 

단순화 된 반응 : C 6 H 12 O 6 (s) + 6 O 2 (g) → 6 CO 2 (g) + 6 H 2 O (l) + 열 C 6 H 12 O 6 mol 당 ΔG = -2880 kJ 음의 ΔG는 반응이 자발적으로 발생할 수 있음을 나타냅니다.

 

NADH 및 FADH2의 전위는 말단 전자 수용체로서 산소 및 양성자를 갖는 전자 수송 사슬을 통해 더 많은 ATP로 전환됩니다. 호기성 세포 호흡에 의해 생성된 ATP의 대부분에 의해 이루어집니다. 산화 인산화 방출된 O2의 어너지는 막을 가로질러 양성자를 펌핑함으로써 화학 전위를 생성하는데 사용됩니다. 이 잠재력은 ATP 신타제를 추진하고 ADP에서 ATP를 생산하는데 사용됩니다. 생물학 교과서는 종종 세포 호흡 동안 산화된 포도당 분자 당 38개의 ATP분자가 만들어 질 수 있다고 기술하고 있습니다. 그러나 이 최대 수율은 상당히 인해잘 미토코노드리아 매트릭스로 피루베이트와 ADP 이동 비용만큼 누설막으로 인해 손실에 도달하지 않았을 가정하에 수치입니다. 실제로는 전자 전달계에서 생산되는 ATP는 29~30 ATP 입니다.

 

호기성 대사 15배 산소의 이중 결합이 있기 때문에 이중 결합 또는 단일 결합 쌍보다 높은 에너지입니다. 하지만 일부 혐기성 생물은 메탄을 계속 사용할 수 있는 혐기성 호흡 전자 수송 체인에 의존합니다. 최종 전자 수용체로서 높은 네너지 무기 분자를 이용하여 더 많은 ATP를 얻습니다. 그들은 해당 과정의 초기 경로를 공유하고 호기성 대사는 Krebs주기와 산화적 인산화로 계속됩니다. 당분해 반응은 진핵세포의 미토코노드리아 및 원핵세포의 세포질에서 일어납니다.

 

 

당 분해

 

당 분해는 모든 살아있는 유기체에서 서포의 시토졸에서 일어나는 대사 경로입니다. 당 분해는 말 그대로 산소의 존재 유무에 관계없이 가능한 당의 분해로 설명할 수 있습니다. 인간에서 호기성 조건은 피루베이트를 생성하고 혐기성 조건은 젖산염을 생성합니다. 호기성 조건에서 이 공정은 포도당 한 분자를 두 분자의 프루베이트로 변환하여 ATP의 두 순수 분자 형태로 에너지를 생성합니다. 포도당 한 분자당 4개의 ATP분자가 실제로 생성되지만 2개는 다음 단계를 위해 에너지원으로 사용합니다. 초기 효소 알 돌라 제에 의해 분자가 2개의 피루베이트 분자로 절단되기 위해서는 글루코스의 인산화가 반응성을 증가시키고 (안정성 감소) 필요합니다. 해당 분해의 지불 단계 동안, 4 개의 ATP를 만들기 위해 4개의 인산염기가 기질 수준 인산화에 의해 ADP로 옮겨지고 피루베이트가 산화될 때 2개의 NADH가 생성됩니다. 전체적인 반응은 다음과 같이 표현 될 수 있습니다.

 

포도당 + 2 NAD + + 2 P I + 2 → 2 ADP 피루브산 + 2 H + + 2 + 2 NADH ATP + 2 H + + 2 H 2 O + 에너지 포도당으로 시작하여 1 ATP를 사용하여 포도당에 인산염을 기증하여 포도당 6- 인산염을 생성합니다. 글리코겐은 글리코겐 포스포릴라제의 도움으로 포도당 6- 포스페이트로 전환될 수 있습니다. 에너지 대사 동안 포도당 6- 포스페이트는 과당 6- 포스페이트가됩니다. 추가의 ATP는 포스 포프 룩 토키나 제의 도움에 의해 프럭 토스 6- 포스페이트를 프럭 토스 1,6- 비스 포스페이트로 인산화하는데 사용된다. 과당 1,6- 바이 포스페이트는 3개의 탄소 사슬을 가진 2개의 인산화 된 분자로 분리되어 나중에 피루베이트로 분해됩니다.

 

 

 

ATP 생산 효율

 

아래 표는 하나의 포도당 분자가 이산화탄소로 완전히 산화될 때 관련된 반응을 설명합니다. 모든 환원된 코엔자임은 전자 수송 사슬에 의해 산화되고 산화적 인산화에 사용되는것으로 가정됩니다.

 

 

세포 호흡 동안 포도당 1분자당 38 ATP분자의 이론적인 수욜이 있지만, 프루베이트를 미토콘드리아로 이동시킬 때 사용하는 에너지와 같은 손실로 인해 이러한 조건은 일반적으로 실현되지 않습빈다. 모든것은 양성자 전기 화학구배에서 저장된 에너지를 이용하는 운반체를 사용하는 능동적으로 운반됩니다.

 

양성자 전기 화학적 구배를 사용하는 이러한 수송 과정의 결과는 1ATP를 만들기 위해 3H + 이상이 필요하다는 것입니다. 분명히 이것은 전체 공정의 이론적 효율을 감소시키고 가능한 최대값은 28-30 ATP 분자에 더 가깝습니다. 실제로 미토콘드리아의 내부 막이 양성자에게 약간 누출되기 때문에 효율이 훨씬 떨어질 수 있습니다. 다른 요인들도 분명히 새는 미토콘드리아 생성 양성자 구배를 해소 할 수 있습니다. 로 알려진 언 커플 링 단백질 thermogenin는 일부 세포 유형에서 발현되고, 프로톤을 수송 할 수 있는 채널이다. 이 단백질이 내부 막에서 활성화되면 전자 수송 사슬 사이의 결합을 단락시킵니다. 및 ATP 합성 . 양성자 구배의 잠재적 에너지는 ATP를 만드는 데 사용되지 않지만 열을 발생시킵니다. 이것은 신생아 및 동면 포유류의 갈색 지방 열 발생에서 특히 중요합니다.