전자전달계

위키백과, 우리 모두의 백과사전.
이동: 둘러보기, 검색

전자전달계(電子傳達系, Electron Transport System)란 생명체의 광합성호흡과정 중 고에너지 전자가 연쇄적인 산화-환원을 거치며 이동하는 반응계를 뜻한다. 고에너지 전자는 전자전달계를 타고 이동하면서 미토콘드리아의 막간 강이나 엽록체틸라코이드 루멘으로 양성자를 펌핑함으로써 농도 기울기를 형성한다. 이로 인해 발생하는 양성자 동력(Proton Motif Force, PMF)은 화학 삼투적인 방법으로 ATP를 생성하는데 이용된다.

광합성에서의 전자전달계[편집]

광합성에 관여하는 전자전달계는 엽록체의 틸라코이드에 있는 막단백질들에 의해 형성된다.

광계Ⅱ의 전자전달계[편집]

광계Ⅱ의 반응중심인 P_{680}이 빛 에너지를 흡수하면 전자가 들뜬 상태가 된다. 들뜬 상태의 전자는 페오피틴(pheophytin, Pheo)과 플라스토퀴논A(plastoquinone, Q_A) 및 플라스토퀴논B(plastoquinone, Q_B)를 거쳐 시토크롬 b_6f 복합체로 전달된다. 시토크롬 b_6f 복합체에서는 전자가 가진 에너지를 이용하여 전자 2개 당 4개의 양성자를 틸라코이드 내강으로 수송한다. 에너지를 소진한 전자는 플라스토시아닌(plastocyanine, PC)을 거쳐 광계Ⅰ으로 전달된다. 광계Ⅱ는 물을 광분해하여 얻은 전자를 통해 손실된 전자를 보충한다.

광계Ⅰ의 전자전달계[편집]

광계Ⅰ의 반응중심인 P_{700}이 빛 에너지를 흡수하면 광계Ⅱ와 마찬가지로 전자가 들뜬 상태가 되며, 들뜬 전자는 최종적으로 페레독신(ferredoxin, Fd)에 전달되며 중간 과정에서 틸라코이드 내강으로의 양성자 펌핑이 일어난다. 페레독신으로 전달된 전자는 페레독신-NADP 환원효소(FNR)로 전달되어 NADP^+를 NADPH로 환원시키거나, 혹은 P_{700}으로 되돌아오는 전자 순환 반응이 일어난다.

호흡에서의 전자전달계[편집]

호흡에 관여하는 전자전달계는 미토콘드리아의 내막에 있는 막단백질들에 의해 형성된다.

NADH 탈수소효소 복합체로부터 호흡에서의 전자전달계가 시작된다. NADH + H^+는 NADH 탈수소효소 복합체 에서 NAD^+ 와 2개의 H^+로 분해된다. 이 과정에서 이탈된 전자는 유비퀴논(ubiquinone, UQ 또는 Coenzyme Q_{10})으로 전달되고 NAD는 호흡과정으로 돌아가 재활용된다. 이 과정에서 방출되는 에너지를 이용해 양성자 4개를 미토콘드리아의 막간 강으로 능동수송 한다. 호흡과정에서는 NADH 말고도 FADH2가 생성되는데 FADH2는 숙신산-Q-환원효소에서 FAD와 2개의 H^+로 분해된다. 2개의 전자는 역시 유비퀴논으로 들어가고 FAD는 호흡 과정으로 돌아간다.

유비퀴논은 전자를 시토크롬 b0f 복합체로 전달한다. 이 복합체를 통과하는 동안 전자의 에너지를 이용해서 양성자 4개를 막간 강으로 능동수송 한다. 시토크롬 b0f의 전자는 시토크롬 c로 전달되며 이는 다시 시토크롬 af 복합체로 전달된다. 이 곳에서 전자는 산소를 환원시킴으로써 물을 생성한다.

ATP의 합성[편집]

전자전달계에서 고에너지 전자가 이동되는 과정을 통해 양성자 농도 기울기가 형성되며, 이로 인해 발생하는 양성자 동력을 이용해 ATP가 합성된다. 양성자는 양성자 투과율이 낮은 지질막으로는 거의 확산되지 못하고 대부분 ATP 합성효소를 통해서만 확산된다. 이 때 ATP. 합성효소에서는 양성자가 확산되는 힘인 양성자 동력을 에너지원으로 하여 ADP의 인산화 반응을 촉매한다.

전자전달계에 작용하는 저해제[편집]

  • 동물의 미토콘드리아 막에는 짝풀림단백질이 박혀있기도 하다. 짝풀림단백질들은 양성자를 ATP 합성효소를 통하지 않고 막을 가로질러 확산되게 한다. 이때 양성자 동력은 열에너지의 형태로 방출되게 된다. 설치류에서 발견되는 갈색지방(써모제닌)에서 많이 볼수있으며 태아도 많이 가지고 있다고 한다.
  • 로테논은 NADH 탈수소효소 복합체에서 전자가 유비퀴논으로 전달되는 것을 방해한다.
  • 안티마이신은 유비퀴논으로 전자가 전달되는 것을 방해한다.
  • 시안화 이온(CN^-)은 전자전달계 마지막 과정에서 전자가 산소로 전달되는 과정을 방해한다.