마인드 맵 갤러리 대사와 생물학적 산화
신진대사와 생물학적 산화, 유기체와 외부 환경 사이의 물질과 에너지 교환의 전 과정에 대한 마인드맵입니다. 물질이 생체 내에서 겪는 모든 화학적 변화를 물질대사라고 합니다.
2023-11-29 11:45:16에 편집됨대사와 생물학적 산화
대사
개념
대사:
유기체와 외부 환경 사이의 물질과 에너지 교환의 전체 과정입니다. 물질이 생체 내에서 겪는 모든 화학적 변화를 물질대사라고 합니다.
이화작용:
영양소를 생명 활동을 제공하는 데 필요한 에너지와 물질로 분해하는 것을 이화작용이라고 합니다.
동화작용:
작은 분자나 거대분자의 구조적 요소를 활용하여 자신에게 필요한 거대분자로 전환시키는 것을 동화작용이라고 하며, 생합성이라고도 합니다.
기능
환경에서 필요한 물질을 얻습니다.
유기체의 생명활동에 필요한 에너지를 공급
외부 세계에서 얻은 재료를 자체 구성의 구조적 원본으로 변환
구조적 요소를 유기체 특정 거대분자로 조립
유기체 내에서 다양한 특수 기능을 갖는 생체분자를 합성하거나 분해합니다.
기본 원칙과 규칙
대사 과정은 온화한 반응 조건에서 일련의 효소 반응에 의해 구동됩니다.
대사의 전반적인 프로필은 이화작용이 소수의 최종 생성물로 수렴되고 동화작용이 많은 생성물을 생성하는 특징이 있습니다.
동일한 물질의 이화 및 동화 경로는 단순한 가역 과정이 아니지만 공유된 대사 연결이 있습니다.
다양한 대사 경로가 세포의 여러 영역에 국한되어 있습니다.
신진대사는 물질 대사와 에너지 대사의 통합입니다. 에너지의 전환과 전달은 일부 보편적인 활성화 운반체에 의해 실현됩니다.
신진대사가 조절됩니다
다양한 유기체의 기본 대사 경로는 고도로 보존되어 있습니다.
연구방법
콘텐츠
각 대사 반응에 관여하는 효소와 조효소의 구조와 기능을 결정합니다.
대사 경로에서 기질, 중간 대사산물 및 최종 산물의 구조, 이름 및 반응 유형을 결정합니다.
효소 반응의 조절 메커니즘 결정
재료 : 초파리, 쥐, 쥐, 성게, 제노푸스, 비둘기, 토끼, 침팬지, 클로렐라, 옥수수, 대장균, 고초균, 사카로미세스 세레비시아, 레드 베이커 효소, 테트라히메나, 대장균 파지
수준
생체 내 연구
전체 유기체, 전체 기관 또는 미생물 세포 그룹 등을 사용합니다.
생체 외 연구
장기 또는 조직의 절편, 균질화물 또는 추출물 사용
방법:
동위원소 추적 방법
효소 억제제
유전성 대사 결함
NMR 분광학
가스 측정 방법
크로마토그래피-질량분석법
유전 공학
대사체학과 대사체학
유전체학
게놈
유기체의 모든 DNA
전사체
유기체의 모든 RNA
프로테옴
생명체의 모든 단백질
대사체
특정 생리학적 기간 동안 유기체의 모든 저분자량 대사산물
연구방법
시료 채취, 시료 전처리, 대사산물 분리 및 검출, 데이터 전처리, 데이터 분석
생물학적 산화
기본 사상
개념
생명체 내 물질이 산화되는 과정을 생물학적 산화라고 하며, 주로 체내에서 당, 지방, 단백질 등이 분해되면서 에너지가 점차 방출되어 최종적으로 CO2와 H2O가 생성되는 과정을 말한다.
단계
설탕, 지질, 단백질은 기본 구성 요소(포도당, 지방산, 글리세롤, 아미노산)로 분해됩니다. 이 단계에서는 더 적은 양의 에너지가 방출되어 총 에너지의 1% 미만이 되며, 대부분은 열에너지의 형태로 손실됩니다.
포도당, 지방산, 글리세롤 및 아미노산은 일련의 효소 반응을 거쳐 아세틸 CoA를 생성합니다. 이 단계에서 방출되는 에너지는 전체 에너지의 약 1/3을 차지하며, 그 중 일부는 고에너지 화합물에 저장됩니다.
아세틸 CoA는 트리카르복실산 회로에 들어가 완전히 산화되어 CO2를 생성하고 동시에 4번의 탈수소화 과정을 거칩니다. 제거된 수소는 호흡 사슬을 통해 산소로 전달되어 물을 생성하며 동시에 많은 양의 에너지가 방출됩니다. 시간 중 일부는 신체에서 사용하기 위해 ATP에 저장됩니다.
특징
산화환원 반응의 일반 규칙을 따르십시오(산소화, 탈수소화, 전자 손실).
효소 반응
온화한 반응 조건(체온, 중성 pH 근처)
점진적인 반응, 점진적인 에너지 방출
물이 생성되면 ATP가 생성됩니다(산화적 인산화).
호흡 사슬
개념
미토콘드리아 내부막에 있는 일련의 효소나 보조효소는 일정한 순서로 배열되어 수소나 전자를 전달하는데, 이를 전자전달계라고 합니다. 전자전달계는 세포호흡과 관련되어 있어 호흡사슬이라고도 불린다.
주요성분
니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드(NAD): 다양한 탈수소효소의 조효소로 대사산물에서 제거된 2H(2H 2e)를 받아들여 플라보단백질(FP)로 전달합니다.
플라보단백질(FP)
보결분자군: 플라빈 모노뉴클레오티드(FMN)
플라빈 아데닌 디뉴클레오티드(FAD)
기능: 대사산물의 탈수소화를 촉매하고, 제거된 수소는 FMN 또는 FAD에 의해 수용됩니다.
철-황 단백질(Fe-S)
철 원자와 황 원자를 포함하고 있으며, 한 번에 하나의 전자를 전달하며 단일 전자 전달체입니다.
철-황 단백질은 대부분 FP 또는 시토크롬과 복합체로 존재합니다. b.
유비퀴논(UQ, Q)
지용성 퀴닐은 측쇄에 여러 개의 이소프렌 단위(포유류 Q10)가 포함되어 있으며 전자 전달 사슬에서 유일한 비단백질 전자 운반체입니다.
시토크롬
보결분자단으로서 헴을 갖는 단백질
주요 유형: a, a3, b, C, C1
학사, p450
주문하다
복합체 I(NADH에서 유비퀴논으로)
NADH: Q 산화환원효소 또는 NADH 탈수소효소
플라보단백질(FMN), 철-황 단백질
기능: NADH에 의해 제거된 수소는 FMN 및 복합체 I의 Fe-S 단백질을 통해 Q로 전달됩니다(양성자 전달과 함께).
복합체 II
숙신산탈수소효소
기능: 숙신산에 의해 제거된 수소는 복합체 II의 FAD 및 Fe-S 단백질을 통해 Q로 전달됩니다.
콤플렉스 III
유비퀴논: 시토크롬 C 산화환원효소
시토크롬 bc, 복합체
포함: Fe-S, Cytb, Cytc,
역할: 환원된 Q에서 Cytc로 전자를 전달합니다(양성자 전달 포함).
복합체 IV
시토크롬 산화효소
포함: 시토크롬 a, a3 및 보결분자단으로 구리 이온을 갖는 효소
사이토크롬 C에서 1/2O2로 전자를 전달하고, 산소를 활성화하여 O2-를 생성하고, 최종적으로 미토콘드리아 기질의 2H+와 결합하여 H2O를 생성합니다.
미토콘드리아에서 ATP 합성
ATP
고에너지 인산염 결합을 포함하는 고에너지 화합물
생명체가 직접적으로 활용할 수 있는 에너지 물질
ATP가 생산되는 방법
기질 수준 인산화: 탈수소화 반응과 결합하여 고에너지 대사 산물 분자의 에너지를 ADP로 직접 전달하여 ATP 또는 GTP를 생성하는 과정입니다.
고에너지 화합물이 에너지를 방출할 때 ADP의 인산화를 동반하여 ATP를 생성합니다. 호흡 사슬의 전자 전달과 무관
산화적 인산화: 호흡 사슬의 전자 전달 과정에서 ADP 인산화를 결합하여 ATP를 생성하는 과정으로, 결합 인산화라고도 합니다.
대사산물은 산화적으로 탈수소화되어 호흡사슬을 통해 산소로 전달되어 물을 생성함과 동시에 에너지가 방출되어 ADP가 인산화되어 ATP를 생성하게 됩니다.
화학삼투 가설
내부 미토콘드리아 막의 전자 수송에는 양성자 펌프 기능이 있어 매트릭스 쪽에서 내부 막 외부로 양성자를 배출할 수 있습니다(복합체 I, III, IV).
내부 미토콘드리아 막은 양성자가 역류하는 것을 허용하지 않아 막 내부와 외부에 전기화학적 구배(막횡단 양성자 구배 및 전위 구배)가 생성됩니다.
막 내부와 외부의 전기화학적 구배는 특수 채널의 양성자를 내부 막 매트릭스로 다시 이동시킵니다. 막횡단 과정은 에너지를 방출하고 ATP 합성(ATP 합성효소)을 유도합니다.
조정하다
산화적 인산화 속도는 주로 세포의 에너지 요구량(호흡 조절)에 의해 조절됩니다.
ATP 소비가 증가하면 ADP 농도가 높아지고 산화적 인산화가 촉진됩니다.
ATP/ADP 비율은 산화적 인산화 속도를 조절하는 중요한 요소입니다.
갑상선 호르몬의 조절
갑상선 호르몬은 다양한 조직의 세포막에서 Na-K-ATPase를 활성화합니다.
갑상선 기능 항진증(갑상선 기능 항진증) 환자는 기초대사량이 높습니다.
억제제
호흡 사슬 억제제
호흡 사슬의 특정 부분에서 전자 전달을 차단하여 산화를 방해합니다.
ATP 합성효소 억제제
ATP 합성을 억제하고 호흡 사슬의 전자 전달에 영향을 미칩니다.
분리제
전자 전달과 ATP 형성의 두 가지 결합 과정을 분리하여 ATP 합성만 억제하고 전자 전달은 억제하지 않습니다.
비미토콘드리아 산화 경로
미세소체 산화 시스템
모노옥시게나제 시스템(혼합 기능성 산화효소, 수산화효소)
촉매된 O2의 한 산소 원자는 기질 분자에 추가되고(수산화), 다른 산소 원자는 H에 의해 H2O(NADPH H에서 H)로 환원됩니다.
퍼옥시솜 산화 시스템
옥시소솜: 동물의 간, 신장, 소장 점막 세포에서 발견됩니다.
H2O2 생성을 촉매하는 다양한 효소를 함유하고 있으며, H2O2를 분해하는 효소도 함유하고 있습니다.
미토콘드리아 질환
미토콘드리아 유전자 돌연변이
미토콘드리아와 활성산소종
미토콘드리아와 세포사멸
미토콘드리아와 노화