전자전달계
전자전달 효소 복합체들로 구성된 체계 / From Wikipedia, the free encyclopedia
전자전달계(電子傳達系, 영어: electron transport chain, ETC[1])는 산화환원반응(산화와 환원이 동시에 일어남)을 통해 전자를 전자공여체로부터 전자수용체로 전달하고 이러한 전자전달을 막을 가로질러 양성자(H+ 이온)의 능동수송과 짝짓게 만드는 일련의 단백질 복합체들이다. 일련의 단백질들은 미토콘드리아 내막에 존재한다. 전자는 NADH와 FADH2로부터 4개의 다중 소단위체로 구성된 대형 효소 복합체와 2개의 이동 가능한 전자 운반체를 포함하고 있는 전자전달계로 전달된다. 전자전달계에 존재하는 많은 효소들는 막에 결합되어 있다.
전자전달계를 통한 전자의 흐름은 에너지 방출반응이다. 산화환원반응의 에너지는 아데노신 삼인산(ATP)의 합성을 유도하는 양성자의 전기화학적 기울기를 형성한다. 산소 호흡에서 전자전달의 최종 전자수용체는 산소(O2)이다. 무산소 호흡에서는 황산염과 같은 다른 전자 수용체가 사용된다.
전자전달계에서 산화환원반응은 반응물과 생성물의 깁스 자유 에너지의 차이에 의해 일어난다. 더 높은 에너지 상태의 전자공여체와 전자수용체가 더 낮은 에너지 상태의 생성물로 전환될 때 방출되는 자유 에너지는 전자가 더 낮은 산화환원전위에서 더 높은 산화환원전위로 이동하는 동안 전자전달계의 복합체들에 의해 H+ 이온의 전기화학적 기울기를 생성하는 데 사용된다. 이렇게 전자전달과 화학삼투에 의한 ATP의 생성을 짝지어서, 막을 경계로 형성된 H+ 이온의 농도 기울기를 이용하여 ATP를 생성한다.[2]
진핵생물에서 전자전달계와 ATP 생성효소는 미토콘드리아 내막에서 발견된다. 세포 호흡에서 환원된 전자 운반체(예: NADH 및 FADH2)에 저장된 에너지는 전자전달계에 의해 양성자(H+)를 막 사이 공간으로 능동수송하며 미토콘드리아 내막을 경계로 전기화학적 기울기를 형성하는 데 사용된다. 광합성 진핵생물에서 전자전달계는 틸라코이드 막에서 발견된다. 여기서 빛 에너지는 물로부터 공급받는 전자를 고에너지 전자로 만들어 전자전달계로 전달하고, 전자전달 과정에서 형성된 H+의 농도 기울기를 이용해 ATP를 생성한다. 세균에서 전자전달계는 종에 따라 다를 수 있지만, 전자전달을 통한 전기화학적 기울기 형성 및 ATP 생성효소를 통한 화학삼투와 ATP 합성을 짝을 짓는 산화적 인산화와 일련의 산화환원반응들은 공통적이다.[3]