[세포생물학 - 세포의 물질대사]

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목차

1. 열역학의 법칙
2. 생물체 내에서 일어나는 두 가지 형태의 화학반응
3. ATP (adenosine triphosphate)
4. 발효
5. 혼합산 발효 및 Butylene glycol 발효
6. 호기성 호흡 (Aerobic respiration)
7. 혐기성 호흡 (Anaerobic respiration)

본문내용

acid cycle(TCA cycle) 또는 Kreb's cycle, citric acid cycle이라 한다.
1) 전자전달 인산화 (산화 인산화)
전자전달계를 통해 전자가 전달될 때 관련되는 전자전달 운반체의 환원전위가 단계적으로 감소하고, 감소된 환원전위 만큼에 해당하는 에너지가 방출된다.
2) 양자동력의 생성
전자전달계에 관여하는 전자운반체는 세포막의 지질층에 끼어 박혀있는데 이들 중 어떤 것은 외층에, 어떤 것은 내층에 위치한다. 세포막에 끼어 박혀있는 전자전달 운반체는 전자와 수소원자의 움직임이 서로 분리되도록 배열되어 있다.
세포내막에 있는 지질이나 수소운반체(즉, NADH)에서 제거된 수소원자는 세포외막에 운반되고 이러한 수소원자로부터 제거된 전자는 다른 전자운반체에 의해 세포내막으로 회송된다.
전자전달체의 최종 단계는 전자가 최종 전자수용체 전달됨으로써 전자수용체를 환원시키는 것이다. 호기성 호흡인 경우는 최종 전자수용체가 O2이며, 전자를 받아 H2O로 환원되고 협기성 호흡인 경우에는 NO3-, SO4-, S0같은 무기질이 최종 전자수용체의 역할을 한다.
7. 혐기성 호흡 (Anaerobic respiration)
전자전달계를 통해 NADH의 전자가 전달될 때 가장 보편적인 최종 전자수용체는 O2이지만 어떤 미생물에 있어서는 산소대신 무기물질이나 간단한 유기물질이나 전자수용체로 대용된다. 이렇게 산소의 관련이 없이 일어나는 전자전달계를 혐기성 호흡이라 한다.
혐기성 호흡에 있어 가장 대표적인 전자수용체는 질산염이온(NO3-)이며 전자를 받아들인 NO3-는, N2로 환원된다.
Nitrate가 전자를 받아들여 환원되는 과정을 탈질(denitrification)이라 하며 이에 관여하는 첫 번째 효소는 nitrate reductase로 이는 곧 cytochrome b 전자를 전달한다.
따라서 혐기성 호흡에 의해 전자가 전달될 때 생성되는 ATP는 2분자이다.
1) 탈질화(Denitrifying) 미생물은 산소가 없을 때만 NO3-를 전자수용체로 사용하기에 통성혐기성균(facultatice anaerobes)이라 한다.
2) 다른 전자수용체는 황산염이온(sulfate, SO42)으로 이는 전자를 받아들여 H2S로 환원된다. sulfate를 환원시키는 세균(황산염 환원균 : sulfate reducing bacteria)은 절대혐기성균으로 O2존재하에서 생장이 멈출 뿐만 아니라 사멸하기에 이른다. sulfate의 reduction potential은 nitrate의 reduction potenial보다 적어 sulfate가 전자 수용체로 사용될 때 생성되는 에너지의 양이 적으며 따라서 생장속도도 느리다.
3) 메탄생성세균(methanogenic bacteria)은 CO2를 메탄으로 환원시킨다. 즉, CO2가 전자수용체로 되는 것이다. 메탄생성균은 혐기성 환경에 널리 존재하며 메탄생성균에 있어 전자전달계에 관여하는 효소는 quinone이나 cytochrome계 화합물이 아닌 F420이라 불리는 청록색의 형광을 띠는 물질이다.

키워드

열역학의 법칙,   세포생물학,   세포의 물질대사,   물질대사,   세포호흡,   발열반응,   흡열반응,   발효