산화적 인산화
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산화적 인산화(酸化的燐酸化, 영어: oxidative phosphorylation)는 전자전달과 화학삼투를 통한 ATP의 합성과정이다. 대부분의 진핵생물에서 산화적 인산화는 미토콘드리아에서 일어난다. 거의 모든 산소 호흡을 하는 생물들은 산화적 인산화를 수행한다. 산화적 인산화는 혐기적인 발효 과정과 비교했을 때 호흡 기질이 분해될 때 방출되는 에너지로 ATP를 합성하는 매우 효율적인 방법이기 때문에 자연계에 널리 펴져있다.
산화적 인산화가 일어나는 동안 전자는 산화환원반응을 통해 전자 공여체로부터 산소(O2)와 같은 전자 수용체로 전달된다. 이러한 산화환원반응으로 방출된 에너지는 ATP를 합성하는데 사용된다. 진핵생물에서 이러한 산화환원반응은 미토콘드리아 내막에 있는 일련의 단백질 복합체들에 의해 수행된다. 원핵생물에서는 이러한 단백질들이 세포막에 존재한다. 이렇게 연결된 일련의 단백질들의 세트를 전자전달계라고 부른다. 진핵생물에서는 5가지 주요 단백질 복합체가 관여하는 반면에 원핵생물에서는 여러 가지 전자 공여체와 전자 수용체를 사용하는 다양한 효소들이 존재한다.
이러한 전자전달계를 통해 전달되는 전자에 의해 방출된 에너지는 미토콘드리아 기질에서 막 사이 공간으로 H+(양성자)를 능동수송하는데 사용된다. 이것은 미토콘드리아 내막을 경계로 H+의 농도 기울기와 전위 차이의 형태로 위치 에너지를 발생시킨다. 미토콘드리아 내막을 경계로 생성된 H+의 전기화학적 기울기에 의해 H+가 ATP 생성효소를 통해 막 사이 공간에서 미토콘드리아 기질로 확산될 때 ATP가 합성되고, 이 과정을 화학삼투라고 한다. ATP 생성효소는 ADP를 ATP로 전환시키는 인산화 반응에 에너지를 사용한다. 이 과정에서 ATP 생성효소의 일부가 회전하는데 이 힘은 H+의 확산에 의해 제공된다.
산화적 인산화는 물질대사의 중요한 부분이지만, 초과산화물 및 과산화 수소와 같은 활성산소를 생성하여 자유 라디칼의 증가, 세포 손상을 유도하고, 질병 및 노화에도 영향을 미친다. 또한 산화적 인산화를 수행하는 효소들은 그 활동을 저해하는 많은 약물과 독소들의 표적이다.
산화적 인산화는 진핵생물에서 세포 호흡의 마지막 과정이며 높은 ATP 수율을 가지고 있다.