ATP(물질)

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개요

아데노신 삼인산(adenosine三燐酸, 영어: adenosine triphosphate, ATP)은 생명체의 주된 에너지 단위 공급원이다. 무기 인산 하나가 끊어질 때마다, 용수철마냥 압축되어 있던 6.9kcal의 에너지가 방출된다.

이게 도대체 뭔가?

동물의 몸에서 쓰는 화폐라고 보면 된다. 호흡과 식사는 이걸 만들려고 하는 행위고 만들어진 ATP는 생명 활동에 쓰이는데, 미토콘드리아가 이걸 합성한다.

그러니까 구체적으로 어떻게?

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생물체가 영양소를 분해하여 ATP를 만드는 활동을 세포호흡이라고 한다. 세포호흡은 탄수화물, 지방, 단백질을 이용하여 진행되며 그중에서 포도당이 가장 널리 쓰인다. ATP는 해당 과정과 TCA회로에서도 합성이 되지만 대부분은 미토콘드리아 막 사이 공간에서 합성된다.

ATP 합성에 필요한 원동력은 pH 차이이며, 미토콘드리아 기질보다 막 사이 공간의 pH가 높으면 수송 단백질에 의해, 해당 과정과 TCA에서 주야장천 만들어 놓은 NADH나 FADH2 같은 전자 운송체에서 전자와 수소 이온이 방출된다.

이때 전자가 전자 전달계를 거치면서 수소 이온이 수송 단백질을 통해 막 사이 공간으로 이동하게 된다. 이 수송 단백질인 시토크롬은 보결족으로 철 3가 이온을 쓰는데, 수송 단백질의 종류는 철 이온에 붙은 리간드의 모양에 따라 결정된다. 다양한 종류의 시토크롬은 여러 단계의 에너지 준위로 분리되어, 순서대로 고에너지 전자에서 골수까지 에너지를 뽑아 먹고, 산소에 전자를 갖다 버린다.

참고로 청산가리가 사약이었던 이유가 여기에 있다. 시안화 이온이 철과 잘 배위한다 = 시토크롬 철 이온이 안정화된다 = 더 이상 전자 운반을 못한다는 소리다. 즉, 이거 처먹으면 산소가 있어도 호흡을 못 해서 뒤진다. 물론 체내 세포에 접근하기도 전에 헤모글로빈에 있는 철이랑 먼저 반응해서 적혈구가 다 뒤진다.

그러면 기질 내부보다 막 사이 공간의 pH가 낮아지는 시점이 오는데, ATP합성효소에 의해 수소 이온이 미토콘드리아 보지로 들어올 때 ADP와 무기 인산(P)이 합해져 ATP로 전환된다.

ATPase는 그림처럼 ADP와 무기 인산이 들어가면, 중심의 양성자 물레방아가 회전하며 그 힘으로 ATP를 만들어낸다. 모든 생물의 ATPase 모터는 6엽으로 이루어져 있다. 에너지 효율은 포도당을 100이라고 했을 때 약 38이며, 나머지는 열로 전환되어 체온을 유지하거나 한다. 그러니 실질적인 효율은 세상에 존재하는 어떤 내연기관보다도 비교할 수 없을 정도로 높은 셈이다.