마인드 맵 갤러리 제7장 생물학적 산화
Chapter 7 생물학적 산화에 대한 마인드맵입니다. 주요 내용은 산화적 인산화, 미토콘드리아와 그 산화 시스템, 개요입니다.
2024-02-09 14:00:22에 편집됨이것은 (III) 저산소증-유도 인자 프롤릴 하이드 록 실라 제 억제제에 대한 마인드 맵이며, 주요 함량은 다음을 포함한다 : 저산소증-유도 인자 프롤릴 하이드 록 실라 제 억제제 (HIF-PHI)는 신장 빈혈의 치료를위한 새로운 소형 분자 경구 약물이다. 1. HIF-PHI 복용량 선택 및 조정. Rosalasstat의 초기 용량, 2. HIF-PHI 사용 중 모니터링, 3. 부작용 및 예방 조치.
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제7장 생물학적 산화
개요
생물학적 산화 개념
생물학적 세포 내에서 유기화합물(당, 지방, 단백질)이 산화 및 분해되어 CO2와 H2O를 생성하고 에너지를 방출하는 과정입니다.
3가지 주요 질문
세포는 화학적 변화를 통해 유기 화합물의 C를 어떻게 CO2로 변환합니까?
당, 지질, 단백질 등의 대사산물은 효소의 촉매작용 하에 일련의 탈수소화, 물첨가 등의 반응을 거쳐 카르복실기를 갖는 화합물로 전환되고, 이후 탈카르복실화 반응을 통해 CO2가 생성됩니다.
세포는 어떻게 O를 사용하여 유기 분자의 H를 H2O로 산화합니까?
대사산물의 H는 탈수소효소의 작용에 따라 제거되고 해당 수소 운반체(NAD, NADP, FAD, FMN 등)에 의해 수용된 다음 일련의 수소 전달체 또는 전자 전달체를 통해 산소로 전달됩니다. H2O를 생성하다
수확된 세포 내에서 유기 화합물이 산화될 때 에너지는 어떻게 방출됩니까?
전자전달계에서 방출되는 많은 양의 에너지는 인산화를 통해 ATP로 전환됩니다.
자유 에너지
자유 에너지 G: 시스템에서 유용한 작업을 수행하는 데 사용할 수 있는 에너지 부분을 나타내며 기호 G로 표시됩니다.
△G: 주어진 조건 하에서 자유 에너지 변화. △G<0은 반응이 자발적으로 진행되기 위한 필수조건이다. 효소는 △G가 음의 값을 갖는 반응만 촉매할 수 있다.
△G◦' : 표준조건에서의 자유에너지 변화, 즉 반응물의 출발농도는 1mol/L, 온도는 25℃, pH=7.0일 때의 △G는 이다. 각 화학 반응에는 고정된 값인 특정 표준 자유 에너지 변화(즉, △G◦')가 있습니다.
ΔG 계산
반응 A→B: ΔG = ΔG°′ RT ln[B]/[A]
반응 aA bB→cC dD:
반응 평형 상수 K'
[생성물]/[기질] 표준 조건에서 반응이 평형에 도달할 때. 특정 반응에 대한 K'는 상수입니다.
ΔG°'= -2.303 RT lgK'= -5706 lgK'(J/mol)
K'<1, ΔG°'는 양수이며 흡열 반응이므로 자발적으로 진행될 수 없습니다.
K'>1, ΔG°'는 음수이며, 에너지 방출 반응은 자발적으로 진행될 수 있습니다.
산화환원전위 E
환원제가 전자를 잃기 쉬운 정도(산화제가 전자를 얻기 쉬운 정도)를 나타내며,
E0: 표준 산화환원 전위
표준조건에서 표준수소전극과 얻은 전위차를 비교
E0′
pH=7에서 측정된 생물학적 산화환원쌍의 E0
ΔE0′: 전위 변화
ΔE0′= E0′ 고점 − E0′ 저점
ΔG0'과 ΔE0'의 관계
ΔG0'=-nF.
고에너지 인산염 화합물
가수분해 시 인산기 1몰당 25kJ 이상의 에너지를 방출할 수 있는 인산염 화합물입니다. 고에너지 결합은 ~로 표시됩니다.
분류
인-산소 결합 유형 -O~P
①아실포스페이트 화합물: 카르바모일포스페이트 등
② 에놀포스페이트 화합물 : 포스포에놀피루베이트 등
③ 피로인산염 화합물 : 피로인산염, ATP(아데노신삼인산염) 등
인-질소 결합형 -N~P: 크레아틴 인산염 등 체내 에너지를 저장하는 역할을 함
ATP
ATP 분자의 두 인산염 그룹(β, γ)의 가수분해와 절단에 의해 방출되는 자유 에너지는 각각 -32.2 KJ/mol 및 -30.5 KJ/mol입니다.
기능
이는 세포에서 에너지 생성 반응과 에너지 요구 반응을 위한 화학적 결합제입니다.
에너지 저장 물질이 아닌 살아있는 유기체의 에너지 통화
세포내 인산기 전달을 위한 중간 담체입니다.
미토콘드리아와 그 산화 시스템
미토콘드리아의 구조
외막증
내막
막간 공간
행렬
전자 수송 사슬
기본 사상
미토콘드리아 기질의 호흡 기질(대사산물)의 생물학적 산화 과정에서 기질 위의 H는 일련의 수소 운반체 또는 전자 운반체를 통해 전달되고 최종적으로 O2로 전달되어 H2O를 생성하기 때문에 전체 시스템을 전자 전달 사슬이라고 합니다. 그 기능 호흡과 직접적으로 관련되어 있으며, 호흡 사슬이라고도 알려져 있습니다.
유형
1. NADH 산화호흡사슬(대부분)
NADH → 복합체 I → CoQ → 복합체 III → Cyt c → 복합체 IV → O2
2. FADH2 호흡 사슬(몇몇, 숙신산, 지방 아실-CoA, α-글리세롤 인산염 등)
숙신산 →복합체 II →CoQ →복합체 III →Cyt c →복합체 IV →O2
산화적 인산화
개념
호흡 사슬의 전자 전달 과정에서 전자가 산화된 기질에서 산소로 전달될 때(즉, H가 산화되어 H2O를 형성함) 방출되는 자유 에너지는 ADP의 인산화를 유도하여 ATP를 생성합니다.
기본 메커니즘
중간대사산물인 NADH나 FADH2의 전자가 전자전달계를 통해 산소로 전달되어 물을 생성할 때 많은 양의 에너지가 방출되는데, 이 에너지 부분은 ADP와 Pi를 구동하여 ATP를 합성할 수 있다.
산화-인산화 결합
인 대 산소 비율 P/O
개념: 산화적 인산화 과정에서 소비되는 무기인(또는 ADP)의 몰수 또는 소비되는 산소 1몰당 생성되는 ATP의 몰수
NADH 호흡 사슬의 P/O는 2.5이고, FADH 호흡 사슬의 P/O는 1.5입니다.
커플링 사이트
커플링 메커니즘
화학 삼투 이론
① 호흡사슬에서는 온전한 미토콘드리아 내막에 수소전달체와 전자전달체가 교대로 배열되어 방향성 산화환원반응이 가능하다.
②전자전달계는 양성자 펌프의 기능을 갖고 있는데, 이는 미토콘드리아 내부막 내부에서 내부막 외부로 양성자를 펌핑할 수 있다.
③손상되지 않은 내부 미토콘드리아막은 이온을 선택적으로 투과할 수 있어 내부막 외부로 펌핑된 양성자가 자유롭게 내부막으로 되돌아가는 것을 허용하지 못하며, 이로 인해 막을 통과하는 양성자 농도와 전위의 차이가 발생하며 이것이 원동력이 됩니다. 양성자가 내부 막 내부로 돌아가는 것(양성자).
④막 외부의 양성자가 양성자 동적 전위에 의해 구동되어 내부 미토콘드리아 막에 내장된 ATP 복합 효소의 특수 채널 FO를 통과하면 자유 에너지가 방출되어 ADP와 Pi를 구동하여 ATP를 형성합니다.
ATPase(양성자 펌프 ATP 합성효소, F1F0-ATPase, 복합체 V)
F1의 기능은 ATP 생성을 촉매하는 것이고, F0의 기능은 양성자의 채널을 형성하는 것입니다.
산화적 인산화 조절
호흡 조절
ADP/ATP 비율의 변화가 산화적 인산화에 대한 조절 효과로 인해 호흡 조절이라 하며, 조절의 핵심 물질은 ADP입니다.
ADP/ATP 비율이 증가하면 산화적 인산화가 증가하고, ADP/ATP 비율이 감소하면 산화적 인산화가 느려집니다.
분리와 억제
분리제
전자 전달 과정에 의해 형성된 내막을 가로지르는 양성자 전기화학적 구배를 파괴하면 전기화학적 구배에 저장된 에너지가 열에너지의 형태로 방출되고 ATP 생성이 억제됩니다. 예: 디니트로페놀(DNP);
호흡 사슬 억제제
산화적 인산화의 전자 전달 과정을 차단합니다. 로테린 A와 같은 항마이신 A;
ATP 합성효소 억제제
이는 양성자가 F0 양성자 채널에서 역류하는 것을 방지하고 ATP 생산을 억제할 수 있습니다.
미토콘드리아 외 NADH의 산화적 인산화
알파-글리세롤 인산염 셔틀
말라테-아스파르트산 셔틀
NADH 산화 호흡 사슬은 10 H: 10/4=2.5(분자 ATP)를 배출합니다. FADH2 산화 호흡 사슬은 6H: 6/4=1.5(분자 ATP)를 배출합니다.
유비퀴논과 Cyt c는 4가지 복합체에 포함되지 않습니다(택배 역할)
n, 전자를 전달하는 물질의 양(mol); F, 패러데이 상수, 96.5 KJ/V.mol
전자는 항상 낮은 전위(E0' 낮음) 산화환원 쌍에서 높은 전위(E0' 높음) 산화환원 쌍(즉, 반응 방향)으로 흐릅니다.
온도(단위 K) T=섭씨 273 가스 상수 R=8.314
[핵심 포인트] 물질 대사 및 에너지 대사와 관련된 기본 지식을 습득하고, 생물학적 산화 호흡 사슬의 유형 및 구성을 숙달하고, 산화 인산화 및 기타 ATP 생성 방법을 숙지합니다.