생명과학 ② 5-1. 세포호흡

▎생명과학 ② 5-1. 세포호흡

1. 세포호흡

생명체는 살아가는데 필요한 에너지를 세포 호흡을 통해 얻는다. 이것은 유기 영양소를 분해하여 에너지를 얻는 반응으로, 모든 생명체에서 공통적으로 일어난다.

1) 광합성과 세포 호흡의 관계

광합성은 에너지를 유기 영양소 형태로 만드는 과정이며, 세포 호흡은 유기 영양소를 다시 분해하여를 합성하는 과정이다.

2) 세포 호흡의 전 과정

세포 호흡은 유기 영양소가 세포 내에서 여러 단계의 산화 과정을 거쳐 분해되는 복잡한 과정이며 크게 해당과정, 회로, 전자 전달계로 나뉜다.

☺세포 호흡의 과정 중회로는 미토콘드리아 기질에서, 전자 전달계는 내막에서 일어난다.

① 세포로 들어간 포도당은 세포질에서 해당 과정을 거친 후 미토콘드리아로 들어가 완전 분해된다.

② 해당과정은 산소 없이 일어나고, 회로와 전자 전달계는 산소가 필요한 과정이다.

3) 세포 호흡에 사용되는 효소

포도당과 같은 호흡 기질로부터 수소와 이산화탄소를 분리하고, 전자를 전달하기 위해서는 효소가 필요하다.

☺ 호흡 기질 : 세포 호흡의 재료가 되는 유기 영양소이다. 탄수화물, 지방, 단백질이 소화 과정을 거쳐 세포로 흡수되어 기질로 이용되며, 가장 많이 이용되는 것이 포도당이다.

① 탈수소 효소

ⓐ 호흡 기질에서 수소와 전자를 분리시켜 호흡 기질을 산화시킨다. 분리된 수소와 전자는 탈수소 효소의 조효소에 결합되어 전자 전달계까지 운반된다.

ⓑ 탈수소 효소의 조효소에는등이 있다.

② 탈탄산 효소

ⓐ 호흡 기질의 카르복시기에서를 분리시키므로 탈탄산 효소를 거치면 탄소 수가 한 개씩 줄어든다.

ⓑ 탈탄산 효소의 조효소에는 비타민, 카르복실나아제가 있다.

③ 전자 전달계 효소

ⓐ 탈수소 효소의 조효소가 운반해 온 수소로부터 고 에너지 전자를 분리하여 운반하며, 이때 방출된 에너지가에 저장된다.

ⓑ 전자전달계 효소의 특징 : 전자에 대한 친화력이 작은 효소에서부터 친화력이 큰 효소까지 순서대로 분포하므로 전자가 이동할 수 있다. 철을 함유한 시토크롬계 효소(시트크롬)가 여기에 속하며, 효소가 전자를 받았다가 다시 방출하는데 철 이온이 중요한 역할을 한다.

☺ 중성 상태의 원자나 분자에서 음이온 상태가 될 때 방출되는 에너지를, 전자 친화력이라 부른다. 할로겐 원소라 불리는 염소나 브롬 등의 원자는 전자 친화력이 커, 등의 음이온이 되기 쉽다.

[호흡 효소의 작용]

다음 그림은 호흡 기질인 포도당이 분해되는 과정을 나타낸 것이다.

① 수소가 분리되는(가), (나), (다) 과정에 탈수소 효소가 관여한다.

②가 분리되는 (나), (다) 과정에 탈탄산 효소가 관여한다.

③ (라) 과정에는 탈수소 효소의 조효소에 의해 운반된 전자를 전달하는 전자 전달계 효소가 존재한다. 전자 전달계 효소는 전자 친화력이 적은 효소에서부터 전자 친화력이 큰 효소의 순서로 분포되어 있으며, 가 전자의 최종 수용체이다.

결론 : 포도당이 물과로 분해될 때 탈수소 효소, 탈탄산 효소, 전자 전달계 효소의 작용이 필요하며, 대부분의는 전자 전달계에서 생성된다.

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