ADP가 ATP로 합성될 때 쓰이는 에너지는 ATP라고 봐야하나요?

Question

생1을 공부하다가 의문점이 들어서 질문해봅니다

ADP가 ATP로 합성될때 인데요..

모의고사 해설지나 다른 참고서들에 제가

빨간색으로 색깔처리 해놓은 부분을 보시면

"미토콘드리아 안에서의 세포 호흡 과정에서 방출되는 에너지 중 일부는 ADP가 ATP로 다시 합성되는데 쓰인다" 라는 걸 알 수 있습니다.

세포호흡 과정에서 방출되는 에너지의 약34%는 ATP, 66%는 열에너지로 합100%인데,

그렇다면 ADP가 ATP로 합성될 때 흡수하는

저 에너지(즉, 세포 호흡할 때 방출되는 에너지의 일부)는 ATP로 봐야하나요?

그리고 만약 ATP로 보면 또 드는 의문은

생2에선 ADP가 ATP로 합성될 때

"ATP합성 효소란 것에 의한 농도차의 확산으로

합성되기에 ATP가 따로 필요하지 않다" 라고

쓰여있다고 알고 있거든요. <<- 이것도 정확하게는 모릅니다. 이거에 대해서도 짧게 나마 알려주시면 감사하겠습니다!

만약 제가 알고 있는 위의 내용이 맞다면 ADP가 ATP로 합성될 때 사용되는 에너지는

세포호흡 결과 생성된 에너지(ATP:34%, 열에너지:66%)라 하더라도 합성될 때 사용되는 에너지는 생성된 에너지 중 ATP가 아니라 그냥 단순 에너지이고, 그냥 단순 에너지가 사용되었기에 생2에서 ATP가 따로 필요하지 않다고 설명하는 걸까요??

질문이 좀 거창합니다 죄송해요 ㅠㅠ

근데 정말 알고 싶은 내용이라... 생1의 관점에서 설명해주시면 좋겠습니다ㅠㅠ

다만, 생2적 내용이 필수적이라면 생2 내용도

가미해서 알려주시면 완전 감사하겠습니다!

사진도 한 번 참고해주세용

Answer 1

안녕하세요. 박준혁 과학전문가입니다.

미토콘드리아에서는 당의 형태로 저장된 에너지를 ATP로 변환시켜주는 작용을 합니다.

간단하게 알고 싶으셔서 여기 질문했을 것이라고 생각하고 짧게 설명 드리겠습니다.

설명드리기에 앞서서, 미토콘드리아는 겉에 막 1개와 속에 쭈글쭈글한 막 1개를 가지고 있습니다. 이와 같은 구조가 에너지 생성을 돕습니다.

우선 미토콘드리아에 입수한 당을 넣기 전에,

6탄당(ex. 글루코오스)이든, 5탄당(ex.리보오스)이든 3탄당인 피루브산 형태로 만들어줍니다.

여기서도 소량의 에너지가 조효소*들에 H의 형태로, ADP에는 인산기의 형태로 저장됩니다.

피루브산은 미토콘드라 내부로 들어가고 조효소 A(Coenzyme A:CoA) 와 붙는 과정에서 탄소 하나가 떨어져나가 아세틸기가 되고, 주변의 조효소*들에 또 에너지가 전자의 형태(H)로 저장됩니다.

이 아세틸기는 TCA cycle 이라는 회로화된 화학반응을 통해 여러 효소와 인산기들로 버무려져서 이산화탄소로 쪼개지고, 담겨있던 에너지들을 소량의 ATP와 H달린 조효소들의 형태로 뱉어냅니다.

(수소를 전자로 보는 이유는, 마지막에 H+와 e-로 뜯어내서 던지기 때문입니다.)

자, 이제 세포호흡의 최종단계 입니다.

윗 단계는 미토콘드리아의 가장 안쪽 공간에서 일어난 일 입니다.

세포질로부터 받아온 당을 다 뜯어내고 거기서 소량의 ATP와 수많은 H가 붙은 조효소들을 만들어 냈습니다.

수많은 H는 아직 조효소*에 달려있습니다.

하지만, 내부막에는 이 H에서 전자만 휙 때서 2H+ + 1/2 O2 에게 전달시키고 물을 만들 수 있게 해주는 복합체가 있습니다.

이 복합체가 전자를 전달받아서 쭉 흘리는 과정에서 그 에너지를 사용해서 외막과 내막 사이 공간으로 H+를 펌핑해놓는 형식으로 저장을 합니다.

양성자 농도기울기 형태로 저장된 에너지는 마치 수력발전을 하는 댐처럼, 정해진 곳(H+ 농도 기울기를 이용해서 H+가 통과하면 ADP에 인산기를 붙여서 ATP를 만드는 곳)을 통해 빠져나가면서 ATP로 전환됩니다.

내막이 쭈글쭈글한 것은 ATP합성 과정이 주로 내막에서 이루어지기 때문입니다.

아마도, 생물체 내에서 에너지는 ATP로서 통용되는데, 그럼 ATP를 합성하는 에너지는 ATP로 ATP를 합성할 리는 없으니 다른 방식으로 공급하겠죠.

그런 맥락의 말이 아닐까 합니다.

물론 중간중간에 인산화 효소들로 ATP를 만들지만,

주된 합성은 마지막 단계가 차지하고,

마지막 단계에서는 H+ 농도 기울기를 사용하니,

농도차의 확산은 H+농도 기울기를 말하는 것 같구요.

궁금증이 잘 해결되었으면 좋겠습니다.

세포호흡 관련해서는

해당과정, TCA cycle, 산화적인산화.

키워드들이 도움될 것 입니다.