7. 세포호흡 Flashcards
전반적인 포도당 흡수 및 수송 과정을 설명하여라
(소장->이자B세포->골격근->간)
GLUT의 종류 1,2,3,4가 각각 어디에 분포하고 어떤 특징이 있는지 설명하라
GLUT1 : 뇌를 포함한 모든 세포에 분포한다. Kt=1~2mM로 낮은데 이는 혈당이 낮아도 뇌가 포도당을 공급받도록 하기 위해서이다. 그리고 GLUT1은 세포호흡을 유지하기 위한 기본적인 포도당 수송에 관여한다.
GLUT2 : 간, 이자 B세포, 시상하부, 소장 상피세포 기저면에 존재한다. Kt=15~20mM로 높아서 간은 혈당이 높을 때만 포도당을 저장한다.
GLUT3 : 신경, 태반, 정소에 분포한다. Kt = 1mM으로 높은 친화력을 가져 포도당이 낮을 때에도 수송이 가능하다.
GLUT4 : 근육(골격근, 심장근), 지방세포에 분포한다. Kt=5mM로 인슐린 자극에 의해서만 발현되어 막에 생기게 된다.
해당과정 암기법을 이용하여 해당과정을 모두 나열하여라(그 엑소랑 골 프친 p 양 도 피, 나 이는 3 2 페 루 로도망)
D-글루코스가 헥소카이네이스에 의하여 D-6인산 글루코스(G-6-p)가 된다.
이후 D-6-인산 프럭토스(F-6-P)가 된다. 다음으로 포스포프럭토카이네이스-1(PFK-1)에 의해서 D-1,6-양인산 프럭토스(FBP)가 된다. 이는 각각 인산 다이하이드록시아세톤(DHAP), 3-인산 글리세르 알데히드(PGAL)가 된다.2분자의 PGAL은 NAD+를 NADH로 환원시키며 p를 사용하여 1,3-양인산 글리세르산(BPG)이 된다. 이후 3-인산 글리세르산(3-PGA)가 되는데 이때 ATP를 생성한다. 2-인산 글리세르산(2-PGA)가 된다. 또 이는 인산엔올피루브산 (PEP)가 된 후 피루브산 카이네이스에 의해서 피루브산이 되는데 이 과정에서 ATP가 생성된다.
다음은 해당과정의 전체 과정을 나타낸다. 빈칸을 채우고 해당과정에서 비가역 단계가 어디인지 설명하라
비가역 : 헥소카이네이스 , PFK-1, 피루브산 카이네이스가 작용하는 부분(음성피드백으로 대사 활성을 조절한다.)
기질 수준 인산화가 무엇인지 설명하고 그 예를 들어라
ATP 합성 방법 중 하나로, 효소가 기질을 산물로 바꾸면서 ATP를 합성하는 것이다. 해당과정에서 생성되는 4ATP역시 기질 수준 인산화를 통해 만들어진 것이다.
해당과정을 정리하여 한문장으로 설명하여라
포도당이 2피르부산으로 되는 과정으로 2ATP가 사용되어 4ATP가 생성되고, 2NADH가 환원되어 만들어진다.
해당과정에는 포도당만 사용되기 때문에 다른 많은 당들과 글리세롤은 해당과정에 합류하여 대사될 수 없다.
X ; 다른 많은 당들 및 글리세롤도 해당과정에 합류해 대사한다.
해당과정에 의해서 생성된 피루브산 2분자는 세포질에서 미토콘드리아로 이동한다. 이때 어떤 힘을 사용하는가?
H+의 농도 기울기 차를 이용해서 미토콘드리아로 이동한다.
TCA회로에서 각 단계 물질들의 이름을 나열하라
피루브산(3C)이 피루브산 디하이드로제네이스에 의해 아세틸-coA(2C)가 된다. 이후 회로의 옥살로아세트산(4C)을 만나서 시트르산 (6C)이 된후 이소시트르산(6C)이 된다. 이소 시트르산이 a-케토글루타르산(5C)가 되고, 이는 숙시닐 coA(4C)가 되어 숙신산 (4C)로 변한다. 또 이는 푸마르산(4C)이 된 후 말산(4C)이 된다. 그리고 이 말산이 옥살로아세트산(4C)으로 되는것이다.
TCA회로는 피루브산이 아세틸 coA로 바뀐뒤 회로의 옥살로아세트산(4C)를 만나 회로를 돌면서 3NADH, FADH, GTP, 2CO2를 배출한다. 이 4가지가 어디서 배출되는지 자세히 설명하여라.
- 이소시트르산(6C)->a-케토글루타르산(5C)
-NADH 생성
-CO2 생성 - a-케토글루타르산(5C)->숙시닐-coA(4C)
-NADH 생성
-CO2 생성 - 숙시닐-coA(4C)->숙신산(4C)
-GTP 생성, 이후 효소의 기질수준 인산화에 의해 ATP 생성 - 숙신산(4C)->푸마르산(4C)
-숙신산 디하이드로제네이스가 관여하며 FADH만들어짐 - 말산(4C)->옥살로아세트산(4C)
-NADH 생성
1분자의 피루브산(3C)가 _____________(2C)가 되는 과정에서 효소인_________________가 작용하고, _____________ 와 _______________가 각각 1분자씩 생성된다.
아세틸-coA, 피루브산 디하이드로제네이스, NADH, CO2
피루브산에서 아세틸-coA로 진행 시 필요한 비타민은 _______(비타민 ____)이다. 그리고 이것이 결핍되면 ___________________이 생긴다.
티아민, B1, 각기병(뇌기능 문제)
__________________는 미토콘드리아 내막에 박혀 있는 내재성 단백질(전자전달계 복합체2)로, _______이 경쟁적 저해제로 작용한다.
숙신산 디하이드로제네이스, 말론산
보충회로가 무엇인가?
TCA회로의 옥살로아세트산이 부족 시, TCA회로를 계속 진행하기 위해서 PEP(3C)나 피루브산(3C)을 말산(4C)이나 옥살로아세트산(4C)으로 바꾸는 것이다.
TCA회로와 전자전달계는 어디서 일어나는가?
TCA회로 : 미토콘드리아
전자전달계 : 미토콘드리아 내막
해당과정, TCA회로를 통해 생긴 NADH, FADH2, ATP, CO2의 분자의 개수를 구하여라
기질 수준 인산화에 의해서 4ATP, 6CO2, 8NADH, 2 FADH2
다음은 전자전달계와 여러가지 저해제를 나타낸 그림이다. 빈칸을 채워라
그래프를 CN-와 DNP의 특성으로 설명하여라.
우선 CN-는 CO와 같이 전자가 산소로 전달되는 과정을 막아 H+ 농도기울기의 형성을 막는다. 따라서 이는 ATP의 형성 억제로 이어진다. 하지만 이때 DNP를 처리하면 이는 짝풀림제이기에 내막 안팍의 H+의 농도 기울기를 파괴하고 ATP는 생성이 안되지만, 이 농도기울기를 극복하기 위해서 계속 전자 전달이 일어나기에 O2 소모량은 증가하고, 대사가 증가하여 열이 발생한다.
짝풀림 단백질의 한 종류로, 갈색 지방세포의 미토콘드리아에 존재하여 열을 발생하는 것은 무엇인가?
써모제닌
H+의 농도 기울기를 이용하는 예를 6가지 들어라
- FoF1 복합체를 통해 ATP 합성
- 세균 편모의 회전운동
- 미토콘드리아 기질로 피루브산 등을 공동 수송
- 세균의 세포막에서 젖당 투과효소가 젖당을 공동수송
- 써모제닌 등의 짝풀림 단백질로 열을 발생시킴.
해당과정에서 생긴 NADH가 셔틀을 이용해서 미토콘드리아에 들어가게 되는데, 이때 사용하는 셔틀 2가지를 설명하여라
- 말산-아스파르트산 셔틀 : 일반 조직(간, 심장, 신장)의 느린 에너지 획득 시 사용함
->생성된 NADH는 전자 전달계를 거쳐서 2.5 ATP를 만듦. - 글리세롤-3-인산 셔틀 : 뇌, 골격근 등에서 주로 관찰됨. 세포질 NADH의 전자가 미토콘드리아 내막의 바깥쪽에 붙어 있는 글리세롤 3 인산 디하이드로제네이스를 통해 FAD로 전달됨. ->생성된 FADH2는 전자 전달계를 거쳐 1.5 ATP를 만듦.
젖산 발효를 하는 두가지 세포는?
골격근과 적혈구
골격근 : 격렬한 운동 시 더 많은 산소 필요할 때 세포질에서 일어남
적혈구 : 세포질만 있기 때문에 오직 해당과정으로 에너지 얻음
다음은 발효에 대한 그림이다. 알맞은 효소의 이름을 써라.
젖산 디하이드로제네이스, 피르부산 디카복실레이스, 알코올 디하이드로제네이스
대사성 산증의 원인은 무엇인가?
격한 운동으로 젖산 발효를 하게 되고 이 젖산이 골격근에 쌓여있다가 혈액으로 배출되기 때문이다. 혈중 PH가 낮아진다.
젖산은 어디에서 회수되어 포도당 신생합성을 하는가?
간, 신장
산소 부채란 무엇인가?
간에서 젖산을 회수하여 신생합성을 하는데 더 많은 에너지가 필요한 것이다. 해당과정에서 얻는 ATP는 2개지만, 신생합성 시 ATP 6개 필요하다. 즉 더 많은 산소가 필요하다.
포도당 신생합성은 어떤 세포소기관을 거쳐서 일어나는가?
미토콘드리아, 세포질, 활면소포체
글리코겐 합성과 분해는 어디서 일어나는가?
세포질
글리코겐을 분해하는 간, 골격근, 뇌는 각각 어떤 이유에서인가?
간 : 혈당이 떨어지면 에피네프린, 글루카곤 신호에 의해 글리코겐 분해 후 방출해 혈당을 유지한다.
골격근 : 산소 부족 시 글리코겐을 분해해서 해당과정과 젖산발효를 계속 진행한다.
뇌 : 저장된 글리코겐을 필요할 때 분해해서 포도당을 대사하여 에너지 얻음.
글리코겐 합성시 사용하는 에너지는?
UTP
오탄당 인산 경로(PPP)는 어디서 일어나는가?
세포질
산화적 ppp와 비산화적 ppp의 차이점은 무엇인가?
우선 오탄당 인산 경로란 육탄당인 포도당으로 뉴클레오티드의 재료인 오탄당을 만드는 것이다. 산화적 ppp에서는 오탄당과 nadph를 합성하는 경로이다. 비산화적 ppp는 nadph만 필요할 때 일어난다.
6-인산 글루코스 디하이드로제네이스 결핍증은 무엇인가?
6인산 글루코스 디하이드로제네이스는 NADPH가 음성 알로스테리 조절을 하는 효소인데, 6인산 글루코스가 해당과정이 아닌 오탄당 인산 경로를 진행함을 결정한다. 이것이 결핍되면 H2O2등의 해독이 안된다. 그리고 이는 적혈구 세포막을 파괴해 빈혈을 일으킨다. 다만, 말라리아 기생충 역시 활성산소 때문에죽을 수 있기에 이 효소가 결핍된 사람들은 말라리아에 대한 저항성을 갖는다.
B-산화가 무엇인지 설명하시오
미토콘드리아 기질에서 지방산은 탄소가 두개씩 산화, 제거되면어 아세틸 -CoA를 만드는 것이다. 한번 끊어질 때 마다 FADH2, NADH가 한 개씩 생긴다.
미토콘드리아와 퍼옥시좀/글리옥시좀의 B-산화의 차이점은 무엇인가?
미토콘드리아 : 아세틸 coA를 TCA회로 진행해서 주로 에너지 획득
퍼옥시좀/글리옥시좀 : 다른 물질들 합성을 위한 전구체(이때 생성된 H2O2는 카탈라아제를 이용해서 제거할 수 있음)
식물세포는 퍼옥시좀/글리옥시좀에서 B-산화를 통해 얻은 아세틸 coA를 지질 합성 전구체로만 쓰고 에너지 획득에는 쓰지 않는 이유가 무엇인가?
빛 에너지로 부터 포도당 합성이 충분하기 때문이다
글리옥실산 회로에서 TCA회로와 차이나는 단계를 설명하시오
이소시트르산 분해효소와 말산신테이스가 있기 때문에 시트르산이 이소시트르산이 된 후 숙신산이 되지 않고 글리옥실산이 되고, 말산이 된다. 즉, 숙시닐 coa 숙신산 푸마르산 단계가 생략된다.
글리옥실산 회로의 장점은 무엇인가?
지방산으로부터 아세틸 coA를 얻는데 이때 co2 방출 없이 다양한 유기물질들을 합성할 수 있다.
케톤체가 무엇인가?
간의 미토콘드리아 기질에서 생성되는 아세톤, B-하이드록시부티르산, 아세토아세트산 이다. 이는 혈중 PH가 낮아지는 대사성 산증을 발생시킨다. 기아 또는 1형 당노병시(뇌의 포도당이 부족한 경우)일어나게 되는데, 뇌, 심장, 골격근 등 여러 조직들의 에너지원으로 사용이 된다. 아세틸 -coA 축적시 이를 케톤체로 바꿔서 혈액에 방출하고, coA-SH를 회수해서 간세포가 계속 지방산 B-산화로 에너지를 얻을 수 있게 한다.
요소회로는 어디를 경유하는가?
미토콘드리아와 세포질
동물의 질소 배출 형태 3가지를 말하여라
- NH4+ : 경골어류, 수생 무척추 동물, 올챙이, 장어
- 요소 : 포유류, 양서류, 연골어류
- 요산 : 곤충, 파충류, 조류
호흡률을 설명하시오
각 분자들의 완전 산화 시 co2 생산량/O2 소모량의 비율값으로, 포도당은 1, 지방산은 0.7, 아미노산은 0.8 이다.
퓨린, 피리미딘은 어떻게 합성하는가?
신생경로, 우회경로를 통해 합성된다. 이 과정에서 사람을 비롯한 영장류 에서는 요산이 생성된다. 만약 과량의 요산이 배출되지 못하고 관절에 축적이 되면 통풍이 발생한다.
