전자 수송 사슬 (ETC)은 호기성 유기체에서 대부분의 세포 연료를 생산하는 생화학 적 과정입니다. 이것은 세포 반응의 주요 촉매 인 ATP의 생성을 허용하는 양성자 원동력 (PMF)의 축적을 포함합니다. ETC는 전자가 반응물에서 미토콘드리아 단백질로 전달되는 일련의 산화 환원 반응입니다. 이것은 단백질에게 전기 화학적 구배를 통해 양성자를 이동시켜 PMF를 형성하는 능력을 부여합니다.
구연산 회로는 ETC로 공급됩니다
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ETC의 주요 생화학 반응물은 전자 공여체 석시 네이트와 니코틴 아미드 아데닌 디 뉴클레오타이드 수화물 (NADH)입니다. 이들은 구연산 회로 (CAC)라는 과정에 의해 생성됩니다. 지방과 설탕은 피루 베이트와 같은 단순한 분자로 분해되어 CAC로 공급됩니다. CAC는 이러한 분자에서 에너지를 제거하여 ETC에 필요한 전자 밀도 분자를 생성합니다. CAC는 6 개의 NADH 분자를 생성하고 다른 생화학 반응물 인 석시 네이트를 형성 할 때 적절한 ETC와 겹칩니다.
NADH 및 FADH2
니코틴 아미드 아데닌 디 뉴클레오타이드 (NAD +)라고하는 전자가 부족한 전구체 분자와 양성자의 융합은 NADH를 형성합니다. NADH는 미토콘드리아의 가장 안쪽 부분 인 미토콘드리아 기질 내에서 생성됩니다. ETC의 다양한 수송 단백질은 매트릭스를 둘러싸는 미토콘드리아 내막에 있습니다. NADH는 복합 I로도 알려진 NADH 탈수소 효소라고하는 ETC 단백질 클래스에 전자를 기증합니다. 이것은 NADH를 다시 NAD +와 양성자로 분해하여 4 개의 양성자를 매트릭스 밖으로 이동시켜 PMF를 증가시킵니다. 플라 빈 아데닌 디 뉴클레오타이드 (FADH2)라는 또 다른 분자는 전자 공여체와 유사한 역할을합니다.
석시 네이트 및 QH2
석시 네이트 분자는 CAC의 중간 단계 중 하나에 의해 생성되고 이후에 푸마 레이트로 분해되어 디 하이드로 퀴논 (QH2) 전자 공여체를 형성하는 데 도움이됩니다. CAC의이 부분은 ETC와 겹칩니다. QH2는 Complex III라는 수송 단백질에 전력을 공급하여 미토콘드리아 매트릭스에서 추가 양성자를 배출하여 PMF를 증가시킵니다. Complex III는 Complex IV라는 추가 복합물을 활성화하여 더 많은 양성자를 방출합니다. 따라서 숙시 네이트가 푸마 레이트로 분해되면 두 개의 상호 작용하는 단백질 복합체를 통해 미토콘드리아에서 수많은 양성자가 배출됩니다.
산소
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세포는 일련의 느리고 제어 된 연소 반응을 통해 에너지를 활용합니다. 피루 베이트 및 석시 네이트와 같은 분자는 산소가있는 상태에서 연소 될 때 유용한 에너지를 방출합니다. ETC의 전자는 결국 산소로 전달되어 물 (H2O)로 환원되어 그 과정에서 4 개의 양성자를 흡수합니다. 이러한 방식으로 산소는 말단 전자 수취인 (ETC 전자를 얻는 마지막 분자 임)과 필수 반응물로 작용합니다. ETC는 산소가 없으면 발생할 수 없으므로 산소 결핍 세포는 매우 비효율적 인 혐기성 호흡에 의존합니다.
ADP 및 Pi
ETC의 궁극적 인 목표는 생화학 적 반응을 촉매하는 고 에너지 분자 인 ATP (Adenosine Triphosphate)를 생산하는 것입니다. ATP, 아데노신 디 포스페이트 (ADP) 및 무기 인산염 (Pi)의 전구체는 미토콘드리아 매트릭스로 쉽게 유입됩니다. PMF가 작동하는 ADP와 Pi를 결합하려면 높은 에너지 반응이 필요합니다. 양성자가 매트릭스로 다시 들어가도록 허용함으로써 작동 에너지가 생성되어 전구체로부터 ATP가 형성됩니다. 3.5 개의 수소가 각 ATP 분자의 형성을 위해 매트릭스에 들어가야하는 것으로 추정됩니다.