올리고마이신에 의한 전자전달계 저해에 대하여

[GT 이승후]

세포호흡의 전자전달 저해제 중 올리고마이신은 CF0-CF1 ATP 합성효소를 저해하는 저해제로 알고 있습니다.

올리고마이신이 처리되면 ATP합성효소의 CF0부분을 저해하여 미토콘드리아 막간공간의 수소이온을 바탕질로 빠져나가지 못하게 하기때문에 ATP가 합성되지 않고, 막간공간쪽에 수소이온이 농축되어 전자전달이 저해되는데요

물론 올리고마이신 같은 경우는 '로테논'이나 '안티마이신A'와 같이 전자전달를 직접적으로 저해하는 것이 아니기 때문에 산소의 소비가 아예 일어나지 않는 것은 아닙니다. 또한 막간강의 수소이온은 ATP합성효소로만 빠져나가는 것이 아니고 막간강의 무기인산을 바탕질로 옮겨주는 안산운반체에 의한 2차 능동수송에 사용되기 때문에 전자전달이 조금은 일어난다고 표현하는것이 정확한 것임을 알 수 있습니다.  

하지만 수업을 하는데 올리고마이신을 처리하면 막간공간쪽에 수소이온이 빠져나가지 못하고 농축되니까 전자전달은 일어나지 못한다. 라고 했더니, 수소이온이 막간공간쪽에 농축되면 전자전달이 왜 일어나지 않아요? 라고 질문을 하더라고요.

수소이온이 막간공간쪽으로 이동하는 원리는 전자에 이동에 의한 능동수송인데 막간공간쪽에 수소이온이 많아도 능동수송은 계속 될수 있는거 아니냐 라고 물어본다면 수소이온이 막간강쪽에 농축되어 전자전달이 일어나지 않는 원리를 명학하게 설명하지 못하겠더라고요.  선생님들의 도움을 요청합니다. ^^

[새벽기차]

산화 환원 반응 처럼 연계반응이므로 어떠한 것이 원인이라고 하는 것은 옳지 않다고 봅니다. 전자가 흐르기 때문에 능동수송이 일어나는 것이 맞지만 동시에 수소 이온이 수송되기 때문에 전자가 흘러갈 수 있는 것입니다. 수소 이온의 이동은 화학 삼투적 자유 에너지를 거스를 방향으로 일어나기 때문에 그 힘을 거스르는 자유 에너지가 제공되어야 합니다. 엽록체에서는 들뜬 반응 중심이 산화 되는 것이고 미토콘드리아에서는 NADH나 FADH2가 산화되는 것일 것입니다. 이 산화 에너지는 일반적인 pH차(대게 3~4정도)에서는 수소 이온을 능동수송하는 충분한 에너지가 되지만 pH차가 더 벌어지게 되면 능동 수송에 더 많은 에너지가 요구되고

[새벽기차]

그것을 충족하지 못하면 능동수송과 전자 전달은 중단되는 것이죠. 화학에서 평형 이동과 자유 에너지를 학생들이 공부한다면 더 잘 이해할 수 있을텐데 생물 공부하는 애들이 화학에 관심이 없어서 설명하기가 좀 어렵더라구요. 그런데 이게 바탕질이나 스트로마에 능동 수송할 수소이온이 부족해서다라고 설명하는 것은 아닌 것 같습니다. 그렇다면 속도가 느려져야 하는데 중단된다는 것은 수소 이온이 있어도 그것을 밀어올릴 에너지가 부족하다는 뜻이므로 양 지역에 pH차가 커져 능동 수송에 필요한 자유 에너지가 커졌다고 하는 것이 좀 더 맞을 것 같습니다. ^^

[깜찍이]

올리고마이신은 F0를 통한 수소이온의 흐름만 차단하여 ATP생성만 억제할 뿐 전자전달과 물의 합성은 그대로 진행되지 않을까요? 수소이온을 계속 퍼낸다 해도 물의 이온화도 진행되므로(르 샤틀리에의 법칙) 절대 수소 이온이 바탕질에서 모두 없어지진 않을 듯 해요. 새벽기차님 의견처럼 pH차이가 정상일 때보다 더 벌어지긴 하겠죠.

[박현묘]

저도 새벽기차님의 의견에 동의합니다. 실제 올리고마이신A에 의해 ATP 합성이 차단되었을 때, 전자전달계를 통한 전자 이동이 급격히 감소하기는 하지만 완벽히 차단되지는 않습니다. 그 이유는 proton leak나 짝풀림 단백질에 의한 proton의 촉진 확산으로 알고 있는데, 이로 인해 양 쪽의 pH차가 줄어듦으로써 NADH dehydrogenase complex1에서의 NADH산화, 전자전달, proton 능동수송 등의 작용이 가능해 지는 것으로 판단됩니다.

[노르웨이숲]

전자 전달이 완전히 차단되느냐 차단되지 않느냐는 세포에따라 다를 수 있다고 생각되네요 전공서적이나 구글에서도 조금씩 말이 다르네요^^