Life & Food Sciences - KNUapp-mic/resources/lecture/animal-food... · 2015-08-31 · Life & Food Sciences 1부생명체의특성 |Û x ò llÀ W| |Ô 2. 세포의에너지획득-모든생물은해당과정(glycolysis)를통해1차적으로에너지를얻음

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1부 생명체의 특성

1. 숨쉬기와 호흡

- 숨쉬기 = 호흡 -> 식물, 미생물, 버섯 ?

- 세포호흡(cellular respiration) : 세포수준에서 일어나는 호흡

☞ 숨쉬기 : 산소를 취해 혈액에 공급

이산화탄소를 배출

☞ 호흡 : 영양물질에 저장된 에너지를

사용가능한 형태로 변환시키는 과정

- 산소 필요

-> 분해되는 탄소원자와 결합 CO2형성

-> 전자전달계의 최종 수용체

산소가 없다면?



2. 세포의 에너지 획득

- 모든 생물은 해당과정(glycolysis)를 통해 1차적으로 에너지를 얻음

☞ 해당과정 : 고분자의 glucose를 pyruvate로 분해하면서 에너지를 생산하는 과정

☞ 해당과정 후의 pyruvate 운명

1. 유산소호흡(aerobic respiration) : CO2를 최종산물로 만들며 다량의 에너지 생성

2. 발효(fermentation) : 더 이상의 에너지 생성 없이 최종산물로 변환

3. 무산소호흡(anaerobic respiration) : 산소이외의 물질이 전자수용체 역할



1) 세포호흡 개괄

- 포도당(glucose) : 높은 에너지 함유 ->종이 태우기

- 점진적 다단계반응 거쳐 분해 -> 에너지 방출

-> 효소촉매반응으로 속도 조절

-> 해당과정(glycolysis) : pyruvate (세포질)

-> pyruvate -> acetyl-coA (mitochondria)

-> Krebs cycle

-> 전자전달계(electron transport system)

Products : NADH, ATP, CO2





2) ATP 합성과 사용

- ADP의 인산화(phosphorylation)를 통해 합성



☞ ATP 합성

- 기질수준인산화(substrate-level P) :

-> 고에너지분자의 분해에너지 직접 이용

- 산화적인산화(oxidative P) :

-> 분해에너지 이용 NADH, FADH2 생성

-> NADH, FADH2에 결합된 에너지 이용

수소 농도구배 형성 => 전자전달계

-> 농도구배를 이용한 ATP 생성




3. Glycolysis (해당과정)

- 포도당이 두 분자의 pyruvate로 분해되는 과정

- 모든과정은 세포질에서

- 총 10단계 과정 : 활성화 단계(5) + 에너지 생성단계(5)






4. 유산소호흡 (aerobic respiration)

- pyruvate의 분해과정

- mitochondria 내에서 acetyl-coA로 변환 후 크렙스회로에 투입

1) 크렙스 회로 : acetyl-coA의 분해로 두 분자의 이산화탄소 생성

-> 총 8단계

-> NADH, FADH2, ATP 생성

-> 중간산물은 생체고분자합성의 전구체

-> 다량의 이산화탄소 방출




2) 전자전달계(electron transport system)와 ATP 합성

- 막단백질과 electron carrier로 구성

- 인접된 carrier로 전자전달 -> 수소이온 pumping out

- 높은 에너지준위에서 낮은 에너지준위로

- proton gradient 형성

- 단계적 과정을 거쳐 에너지수율을 높힘



☞ 전자전달계 분자들의 에너지준위




3) ATP 합성

- ATP 합성효소에 의해 합성

-> proton 이동통로 형성

-> ADP 인산화




4) 세포호흡의 조절

- 크렙스회로와 해당과정의 상호연계 필요

- Phosphofructokinase(PFK) 의 음성피드백조절


5) 단백질과 지질로부터 에너지 생산

- 아미노산, 지방산으로 분해 후

- 크렙스회로와 전자전달계를 이용


대사 조절대사 조절



5. 발효 (fermentation)

- 혐기성 생물(anaerobe) : 산소를 이용하지 않고 에너지 생성

- NADH를 NAD+로 산화시키는 기작

- 해당과정이 지속적으로 일어나도록 작동

- 유산소호흡에 비해 비효율적이나 빠르게 ATP 생산

- 발효산물에 따라 다양


발효과정발효과정


다양한 형태의 발효과정

*공통특징 : - NADH는 NAD+로 산화- Pyruvate나 그 유도체가 전자수용체

1: lactate 발효- homolactic:모든 pyruvate를 lactate로- heterolactic: lactate 이외의 산물 생산

2: alcohol 발효3: propionate 발효4: butanediol 발효5: formic acid 발효6: acetate 발효



6. 무산소호흡 (anaerobic respiration)

- 많은 세균 : O2 대신 전자수용체로 작동할 수 있는 전자전달계를 가짐



전자이동과 환원전위


에너지대사 회로에너지대사 회로

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