전자전달계

이론과 하이라이트 히스토리를 확인 할 수 있어요.

전자전달계 억제제가 운반 사슬 중 어떤 복합체를 억제하는지 물어보는 문제가 빈출되므로 각 복합체 별 억제제의 종류를 기억하는 것이 중요하다.

1. Malate-Aspartate shuttle

1) 의의: 세포질에서 생성된 NADH+H⁺에 있는 전자를 미토콘드리아 내부로 전달

2) 과정: OAA → Malate → OAA → Aspartate → OAA

① 세포질에서 당질, 지질, 단백질 대사의 결과 NAD⁺가 NADH + H⁺로 전환

② OAA(Oxaloacetate)는 NADH+H⁺에게 전자를 받아 Malate로 환원

③ 전자를 받은 Malate가 미토콘드리아 내막 통과

④ 미토콘드리아 기질에서 Malate가 NAD⁺에게 전자를 주며 OAA로 산화

(NAD+는 전자를 받아 NADH + H⁺가 되어 전자전달계에 전자를 제공함 → Net transfer

⑤ OAA는 Glutamate로부터 아미노기를 받아 Aspartate가 됨

⑥ Aspartate가 미토콘드리아 내막을 통과해 세포질로 나가 탈아미노화 반응으로 다시 OAA가 되며 반복

3) NADH + H⁺: NAD⁺가 전자(H⁺) 두 개를 받아 들고 다니는 형태

2. 전자전달계

1) 위치: 미토콘드리아 내막

2) 구성

Complex	Component
Complex Ⅰ	NADH dehydrogenase
Complex Ⅱ	Succinate dehydrogenase
Q	Coenzyme Q
Complex Ⅲ	Cytochrome bc₁
CytC	Cytochrome C
Complex Ⅳ	Cytochrome Oxidase

3) 작용 (전자의 이동)

(1) NADH+H⁺ → Complex Ⅰ → Q → Complex Ⅲ → Cyt c → Complex Ⅳ → O₂

• NADH+H⁺ 기원: Malate-Aspartate shuttle, TCA cycle, ketone body

(2) FADH₂ → Complex Ⅱ → Q → Complex Ⅲ → Cyt c → Complex Ⅳ → O₂

• FADH₂기원: Glycerol-phosphate shuttle, TCA cycle, Fatty acyl CoA

(3) 최종 전자 수용체: O₂: Complex Ⅳ에서 전자를 받아 H₂O로 환원

4) 억제제

Target	Inhibitor
Complex Ⅰ	Rotenone, Amytal, Ptericidin
Complex Ⅲ	Antimyin, Myxothiazol, Stigmatellin
Complex Ⅳ	N₃, CN^-, CO
ATP synthase	Oligomycin, Venturicidin, Aurovertin, DCCD
ATP/ADP translocase	Atractyloside, Bonkrekic acid

3. 산화적 인산화

1) 정의: 산소를 소모해 ATP를 합성하는 과정

2) H⁺ gradient

(1) 형성: 전자전달계를 통해 전자가 전달되는 과정에서 Complex Ⅰ, Ⅲ, Ⅳ가 H⁺를 미토콘드리아 기질에서 막 간 공간으로 뿜어냄

(2) 해소: F₁-ATPase(ATP synthase)가 이를 해소하며 ATP 합성

(3) 의미: ATP 합성의 원동력

3) Chemiosmotic-coupling mechanism: 전자전달계(호흡)와 ATP 합성은 Coupling되어 있음

(1) 전자전달계 X → proton gradient X → ATP 합성 X

(2) ATP 합성 X → proton gradient ↑ → proton pumping ↓ → 전자전달계 X

4. Uncoupling protein 1(UCP1)

1) 역할: Chemiosmotic-coupling 해소; 전자전달계와 ATP 합성 사이를 uncouple

2) 기전: H⁺가 F₁-ATPase가 아닌 UCP 통과하며 proton gradient 해소

3) 결과: ATP 합성 대신 열에너지 발생 → 체온 유지

4) 이용: 신생아의 갈색지방조직, 겨울잠을 자는 동물들

5) Futile cycle

(1) 기전

① 미토콘드리아 기질에서 ATP 합성

② ATP가 아데닌 ADP/ATP antiporter(AAC)를 통해 막간 공간으로 이동

③ ATP가 크레아틴을 인산화하여 인산크레아틴과 ADP 생성

④ ADP가 AAC를 통해 기질로 다시 운반됨

⑤ 인산크레아틴의 가수분해로 순환 완료

(2) 결과: 에너지 생산 없이(futile) UCP1의 열 발생 작용 보조

Reference

• Lehninger Principles of Biochemistry 8th ed, pp. ,2367-2459