정답
A에 의해 이동되는 물질은 H+이며, 이로 형성된 H+ 농도 기울기에 의해 ATP가 생성된다. B에 의한 물질 이동 방법은 (다)이다.
출제 의도
이 문제는 막단백질을 통한 물질 이동 방식의 다양성을 이해하고, 박테리오로돕신과 아세틸콜린 수용체의 구조적·기능적 차이를 통해 에너지 전환과 신호 전달 기작을 설명할 수 있는지를 평가한다.
풀이 과정
표에서 막단백질 A는 하나의 단위체로 이루어져 있고 리간드 결합 부위가 없다. 이는 빛 에너지를 이용해 작용하는 박테리오로돕신의 특징에 해당한다.
박테리오로돕신은 빛을 흡수하면 구조가 변화하여 H+을 세포 안에서 밖으로 능동 수송한다. 이로 인해 막을 사이에 H+의 농도 기울기가 형성된다.
$$ \text{빛 에너지} \rightarrow \text{H}^+ \text{의 능동 수송} \rightarrow \text{농도 기울기 형성} $$
형성된 H+ 농도 기울기는 ATP 합성효소를 통해 H+이 다시 이동할 때 사용되며, 이 과정에서 ADP와 무기 인산으로부터 ATP가 합성된다.
$$ \text{ADP} + \text{P}_i \xrightarrow{\text{ATP 합성효소}} \text{ATP} $$
한편 막단백질 B는 5개의 단위체로 구성되어 있고 리간드 결합 부위가 있다. 이는 아세틸콜린 수용체의 구조적 특징이다.
아세틸콜린 수용체는 리간드(아세틸콜린)가 결합하면 단백질의 구조가 변화하여 이온 통로가 열리는 리간드 개폐 이온 통로이다. 따라서 물질이 전기화학적 기울기에 따라 이동하는 방식으로, (가)나 (나)가 아닌 (다)에 해당한다.
즉, B에서는 리간드 결합 → 단백질의 구조 변화 → 이온 통로 개방 → 이온 이동이라는 과정이 일어나며, 이는 막단백질의 구조 변화와 직접적으로 연관된 물질 이동 방식이다.