생명과학2 - 세포호흡 문제 4편 : 산화적 인산화의 5가지 핵심

생명과학2 세포호흡 문제 4편입니다.

 
 
[3편 바로가기]

[생명과학2] 세포호흡 문제 3편 : 위치를 잘 구분하자

반응형

728x90

.
.
 
개념이 방대하게 느껴질 수 있습니다.
 
그럴수록 핵심을 먼저 파악하고 부연설명들을 붙여나가야 합니다.
 
산화적 인산화의 핵심은 아래 5가지입니다.
 
1. NADH와 FADH2는 H+와 고에너지 전자를 내놓는다.
 
2. 고에너지 전자는 전자전달계를 따라 이동하며 마지막에 미토콘드리아 기질에 있는 H+와 O2와 만나 물을 생성한다.
 
3. 고에너지 전자는 자신의 에너지를 활용하여 H+를 기질에서 막사이 공간으로 옮겨버린다.
 
4. H+는 막사이 공간에서 고농도 / 미토콘드리아 기질에서 저농도가 된다.
 
5. H+가 ATP 합성 효소를 통해 확산하면서 ATP가 합성된다.
 

출처 : 미래엔 생명과학2 교과서 P86

 
 
핵심을 떠올리면서 문제를 살펴봅시다!
 

 
.
.
 

 
[해설] NADH는 막을 가로지르는 단백질 / FADH2는 내막 쪽으로만 튀어나온 단백질
 
에서 산화된다고 생각해주면 됩니다.
 
따라서 ㉡이 FADH2 / ㉢이 NADH 입니다.
 
.
 
1분자의 NADH는 2개의 전자를 방출할 수 있습니다.
 
NADH -> NAD+ + H+ + 2e-
 
따라서 H20(㉠)는 1분자 만들어질 수 있습니다.
 
ㄴ은 틀린 보기입니다.
 
.
 
X를 처리하면 H+의 농도차가 점점 줄어들기 때문에
 
단위 시간당 ATP 생성량은 감소하게 됩니다.
 
ㄷ은 틀린 보기입니다.
 
.
 
위 문제의 답은 ㄱ 입니다.
 
.
.
 

 
[해설] NADH 또는 FADH2에서 방출된 고에너지 전자는
 
자신의 에너지를 활용하여 H+를 기질에서 막사이 공간으로 옮겨버립니다.
 
그러므로 II가 기질 / I이 막사이공간 입니다.
 
.
 
(가)는 NAD+에서 NADH가 합성되는 반응입니다.
 
II는 미토콘드리아 기질로 TCA 회로가 일어나는 곳입니다.
 
TCA 회로를 통해 NADH가 만들어지므로 ㄴ은 맞는 보기입니다.
 
.
 
(나) 반응을 통해 NADH / FADH2 에서 방출된 전자를 회수하게 됩니다.
 
(나) 반응이 억제되면 방출된 전자들이 회수되지 않아 ATP 생성량은 점점 감소할 것입니다.
 
.
 
위 문제의 답은 ㄴ 입니다.
 
 
.
.
 
 

 
 
[해설] 피루브산 한 분자는 피루브산의 산화 / TCA 회로를 통해
 
3CO2 / 4NADH / 1FADH2 / 1ATP 를 만들어내게 됩니다.
 
이때 문제에서 NADH 1분자로부터 2.5ATP / FADH2 1분자로부터 1.5ATP가 만들어짐을 알 수 있습니다.
 
그러므로 피루브산 한 분자로부터 만들어지는 ATP는 4 x 2.5 + 1 x 1.5 + 1 = 12.5ATP 입니다.
 
(가)는 피루브산 2 분자 기준이므로 ㉣은 25ATP 입니다.
 
.
 
NADH 1분자로부터 2개의 전자가 방출되고
 
FADH 1분자로부터 2개의 전자가 방출됩니다.
 
물 분자 하나가 만들어질때 2개의 전자가 필요하며 0.5개의 O2 분자가 필요합니다.
 
2H+ + 2e- + 1/2 O2 -> H2O
 
그러므로 피루브산 1분자 기준, 물은 5분자 생성되고 O2는 2.5 분자가 필요합니다.
 
따라서 ㉡은 5 / ㉢은 10 입니다.
 
ㄱ은 맞는 보기입니다.
 
.
 
(나)에서 H+는 막사이 공간에서 미토콘드리아 기질로 확산되므로
 
II가 미토콘드리아 기질입니다.
 
(나)의 막은 미토콘드리아의 내막입니다.
 
.
 
위 문제의 답은 ㄱ, ㄷ 입니다.
 
 
.
.
 
 
마지막 문제의 분자 수 계산이 까다로울 수 있습니다.
 
이럴 때 암기하고 싶은 충동이 들 수 있지만,
 
한번 제대로 계산해보면 두렵지 않습니다.
 
조금만 시간투자 해보시길 바랍니다.
 
.
 
수고하셨습니다!
 

 

 

[5편 바로가기]

 

[생명과학2] 세포호흡 문제 5편 : 호흡률이 무엇일까?