3.10: 유기 분자의 산화 및 환원

세포 내 에너지 생산에는 많은 조정된 화학 경로가 포함됩니다. 이러한 경로의 대부분은 동시에 발생하는 산화 및 환원 반응의 조합입니다. 산화 반응은 화합물의 원자에서 전자를 제거하고 이 전자를 다른 화합물에 추가하는 것이 환원 반응입니다. 산화와 환원은 일반적으로 함께 발생하기 때문에 이러한 반응 쌍을 산화 환원 반응이라고 합니다.

분자에서 전자를 제거하면 산화된 화합물의 위치 에너지가 감소합니다. 그러나 전자(때로는 수소 원자의 일부로서)는 세포의 세포질에서 결합되지 않은 상태로 남아 있지 않습니다. 오히려, 전자는 두 번째 화합물로 이동하여 두 번째 화합물을 감소시킵니다. 한 화합물에서 다른 화합물로 전자의 이동은 첫 번째 화합물(산화된 화합물)에서 일부 위치 에너지를 제거하고 두 번째 화합물(환원된 화합물)의 위치 에너지를 증가시킵니다. 원자에 저장되고 연료 전지 기능에 사용되는 대부분의 에너지가 고에너지 전자 형태이기 때문에 분자 간의 전자 전달이 중요합니다. 고에너지 전자의 형태로 에너지를 전달하면 세포가 단일의 파괴적인 폭발이 아닌 작은 패키지로 점진적인 방식으로 에너지를 전달하고 사용할 수 있습니다.

살아있는 시스템에서, 작은 종류의 화합물은 전자 셔틀로 기능합니다: 그들은 생화학적 경로에서 화합물 사이에 고에너지 전자를 결합하고 운반합니다. 우리가 고려할 주요 전자 운반체는 B 비타민 그룹에서 파생되며 뉴클레오티드의 유도체입니다. 이러한 화합물은 쉽게 환원되거나(즉, 전자를 받아들임) 산화(전자를 잃음)될 수 있습니다. 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드(NAD)는 비타민 B3, 니아신에서 유래합니다. NAD⁺는 분자의 산화된 형태입니다. NADH는 두 개의 전자와 양성자(이 둘을 합치면 여분의 전자가 있는 수소 원자와 동일함)를 받아들인 후 분자의 환원된 형태입니다.

이 텍스트는 Openstax, Biology 2e, Section 7.1 Energy in Living Systems에서 발췌한 것입니다