[생물 임용 노트]생체 에너지론 - 4) 산화와 환원

Glucose와 같은 환원력 있는 화합물이 전자를 제공하여, 산화 시 방출된 전자가 중간 운반체를 거쳐 친화성이 높은 물질로 이동한다. 전자의 흐름은 에너지를 방출하게 되는데, 여기서 생긴 기전력은 에너지 변환 기구를 거쳐 ATP 같은 에너지를 합성한다.

산화-환원 반응의 기술

• 예시1 : Fe²⁺ + Cu²⁺ ↔ Fe³⁺ + Cu⁺
  • half reaction으로 기술
  • Fe²⁺ ↔ Fe³⁺ + e^-
  • Cu²⁺ + e^- ↔ Cu⁺
• 예시2 : R-CHO + 4OH^- + 2Cu²⁺ → R-COOH + Cu₂O + 2H₂O
  • half reaction으로 기술
  • R-CHO + 2OH^- → R-COOH + 2e^- + H₂O
  • 2Cu²⁺ + 2e^- + 2OH^- → Cu₂O + H₂O

전자의 이동 방식

• 직접 이동 : Fe²⁺ + Cu²⁺ ↔ Fe³⁺ + Cu⁺
• 수소원자 형태 : AH₂ ↔ A + 2e^- + 2H⁺
• 수소화물 형태 : NAD⁺ → NADH
• 산소 결합 형태 : R-CH₃ + 1/2O₂ → R-CH₂-OH

생물학적 산화 및 환원제

산화제는 전자를 공여하는 물질, 환원제는 전자를 수용하는 물질을 말한다.

• 탈수소 반응 : 탈수소효소(dehydrogenase)와 같은 경우 산화효소로 작용한다. 조효소와 보결 분자단에 기질의 수소와 전자를 전달한다.
• NAD⁺, NADP⁺ : 조효소로 기능하여 한 효소에 다른 효소로 용이하게 이동한다.
• FMN, FAD : flavo protein인 효소에 강하게 결합된 보결 분자단으로 작용한다. → 다른 효소로 이동하지 않는다.
• 유비퀴논(Q)과 플라스토퀴논(PQ) : 지용성으로 소수성 환경에서 전자를 받아 전달한다.
• 철-황 단백질(Fe-S protein) : 가역적인 산화와 환원을 하는 강하게 결합된 보결 분자단을 갖는 단백질로 전자 운반체로서 작용한다. 예> 사이토크롬