커뮤니티 > 미생물이야기



미생물이야기 세포의 성분과 특성
2013-08-06 16:07:29
이엠생명과학연구원

1. 원형질의 성분

 원형질을 구성하는 기본물질  - 유기물: 단백질, 탄수화물, 지질, 핵산

                                                      세포를 구성, 세포의 활동에 필요한 에너지 공급원

                                         - 무기물:  물, 무기염류

                                                       세포내의 삼투압, pH조절에 관여  

 

1) 원형질의 구성원소 : C, H, O, N이 대부분을 차지    

 

 

① C의 조성비를 제외하면 해수의 조성비 ≒  생체의 조성비  ∴)생명체의 기원이 바다이다.

② 물이 가장 많은 양을 차지.  유기물: 탄수화물, 단백질, 지질, 핵산이 주요 성분

물질

단백질

탄수화물

지질

무기염류

식물 조직(평균)

75 %

2 %

20 %

1 %

2 %

동물 조직(평균)

67 %

15 %

1 %

13 %

4 %

 

2) 물

 

 

① 물의 구조적 특성

 

 

 

ㄱ. 비열이 크다.: 비열과 기화열이 크므로 매우 안정하다.

ㄴ. 물분자의 쌍극성: 산소 원자의 전자 친화력이 수소 원자보다 훨씬 크기 때문
ㄷ. 수소결합: 물 분자 사이에는 쌍극성 때문에 약한 결합이 생겨 서로를 끌어당겨 붙들게 됨
                   수소결합으로 이루어져 있어 비열이나 기화열이 다른 액체보다 훨씬 크다.
                   단백질이나 핵산의 독특한 입체구조 형성시 중요.

 

 

② 생물체 내에서의 물의 작용

 

 

 

ㄱ. 물은 극성을 띠기 때문에 → 이온이나 극성을 지닌 물질들이 물에 잘 용해.

      : 생물체가 이용하는 물질의 분자들은 대부분 극성을 띠므로 물에 잘 용해

        생물체 내에서 이동과 흡수 용이

ㄴ. 물분자들은 수소결합으로 연결되었기 때문에 → 비열, 기화열, 용해열이 높다.

      : 세포내의 급격한 온도 변화를 방지, 체온을 일정하게 유지

ㄷ. 생체 내에서의 화학 반응은 물에 용해된 상태에서 일어나기 때문에

      : 물은 생체 내 화학반응의 매개체가 됨, 가수분해반응에서는 화합물로서 반응에 직접 참여

 

3) 단백질  : C, H, O, N, S로 구성

 

 

① 아미노산: 20종, 아미노산의 종류는 곁가지에 의해 결정

② 펩티드 결합: 2개의 아미노산이 결합할 때 아미노산의 카르복시기와 다른 아미노산의 아미노기 사이에서 물 1분자가 빠져나오면서 새로운 결합 형성(-CO-NH-)

                                                                          <펩티드 결합>

③ 단백질의 구조

 

 

 

ㄱ. 1차 구조: 아미노산의 종류와 배열 순서에 의해 이루어지는 단백질의 구조

                   단백질의 성질과 모양을 구성하는데 가장 중요
                   N-말단(아니노기가 노출된 사슬 끝) → C-말단(카르복시기가 노출된 사슬의 끝)

ㄴ. 2차 구조: 아미노산의 곁가지들 사이에서 결합이 이루어져 입체적인 모양 이룸.

    - α-나선 구조: 긴 폴리펩티드 사슬이 나선처럼 규칙적으로 꼬여 있는 구조

                         펩티드 결합이 상하로 수소결합하고 있어서 나선의 형태가 대단히 안정적                           으로 유지(한 폴리펩티드내에서의 수소결합)

                         케라틴

    - β-병풍 구조: 긴 폴리펩티드 사슬이 여러 개 나란히 서고 긴 사슬의 모든 펩티드 결합이 바로 곁에 있는 사슬의 펩티드 결합과 수소결합으로 연결(이웃하는 폴리펩티드 간의 수소결합)

                        피브로인

ㄷ. 3차 구조: 2차 구조의 사슬이 꼬이고 꺾여서 공 모양의 입체구조 이룸.

                   미오글로빈

ㄹ. 4차 구조: 3차 구조를 이루는 폴리펩티드 사슬이 몇 개 모여야 하나의 생물학적 기능 나타내는 단백질 있음

                 4차 구조를 이루고 있는 각각의 3차 구조: 서브유니트(subunit)

1차구조

아미노산의 종류와 배열순서

2차구조

폴리펩티드 사슬의 부분적인 입체구조

3차구조

1개의 폴리펩티드 사슬에 의한 전체적 입체구조

4차구조

2개 이상의 폴리펩티드 사슬에 의한 전체적 입체구조

 

 

④ 단백질의 기능과 변성

 

 

 

ㄱ.

원형징의 중요한 성분

호르몬

생체 조절 기능

항              체

 면역기능

헤 모 글 로 빈

 산소운반

효              소

 생체촉매기능

엑틴과 미오신

 엑틴과 미오신

ㄴ. 아미노산의 배열 순서에 의해 → 단백질의 입체 구조 결정 → 단백질의 기능적 특성 결정

     ∴) 입체구조 파괴 → 기능 상실.

ㄷ. 단백질 변성: 열, 산, 압력 등에 의해 입체 구조 쉽게 변함

⑤ 단백질의 분류

 

ㄱ. 단백질의 조성에 따라

  a. 단순 단백질: 아미노산으로 구성된 단백질

                       예) 알부민(달걀흰자), 글로불린(종자), 글루텐(밀)
  b. 복합 단백질: 단순 단백질에 비단백질이 결합된 것

       - 핵단백질: 핵산이 결합       예) 바이러스

       - 당단백질: 당이 결합          예) 혈청 등의 점액질

       - 인단백질: 인산이 결합       예) 카세인(우유의 단백질)

       - 색소단백질: 색소가 결합    예) 헤모글로빈, 시토크롬, 엽록소, 헤모시아닌 등
ㄴ. 단백질의 역할에 따라
  a. 구조 단백질: 생물체의 구성 재료      예) 세포막, 근원섬유 등의 성분
  b. 기능 단백질: 생물체의 기능 맏음      예) 효소, 호르몬, 항체
ㄷ. 단백질의 입체 구조에 따라

  a. 섬유상 단백질   예) 명주실의 피브로인, 머리털의 케라틴, 피브리노겐

  b. 구상 단백질    예) 알부민, 글로불린, 헤모글로빈, 대부분의 효소

 

▶ 단백질의 입체 구조는 어떻게 밝히는가?

 

 

 

4) 탄수화물    C : H : O = 1 : 1 : 1

                     기본적인 에너지원

 

 

① 단당류: 2탄당, 4탄당, 5탄당(포도당, 과당, 갈락토오스)

               헥산의 구성성분: 리보오스, 디옥시리보오스(5탄당)

② 이당류: 엿당 = 포도당 + 포도당 (maltose = glucose + glucose)

                설탕 = 포도당 + 과당 (sucrose = glucose + fructose)

                젖당 = 포도당 + 갈락토오스 (lactose = glucose + galactose)

③ 다당류

 

 

 

ㄱ. 녹말(전분): 물에 녹지 않기 때문에 여분의 포도당을 녹말로 저장(식물)

                       아밀로오스(직선적 연결),  아밀로펙틴(곁가지 있음)

ㄴ. 글리코겐: 동물성 녹말, 동물이 포도당을 저장하는 형태

                    동물의 근육과 간에 존재

                    구조: 아밀로펙틴과 유사하나 곁가지가 더 많음

ㄷ. 셀룰로오스: 식물세포의 세포벽을 이루는 주성분

                        포도당 사이의 결합 양식이 녹말과 다름

β-글리코시드 결합

 

 

 

5) 지질    C, H, O가 주성분(N, P)

              물에 녹지 않고 유기용매에 잘 녹음

              지방, 인지질, 스테로이드

 

 

① 중성지방: 1분자의 글리세롤 + 3분자의 지방산

                   9kcal/g -고에너지 물질

                   에스테르결합 형성

② 인지질: 중성지방을 이루는 3개의 지방산 중 1개가 인산과 질소화합물로 대체된 구조

                생체막의 주성분

③ 스테로이드: 콜레스테롤, 성호르몬, 부신피질호르몬, 비타민 D

        (콜레스테롤- 각종 스테로이드 분자의 합성재료, 동물 세포막의 성분, 과다축적- 동맥경화)

  포화지방산: 지방산 분자 중 2중 결합 없는 것

                    상온에서 고체, 동물성 지방에 많음

  불포화지방산: 2중 결합이 있는 것

                       상온에서 액체, 식물성 지방에 많음

 

6) 헥산

 

 

① DNA(DeoxyriboNucleic Acid): 유전자의 본체, 디옥시리보오스, 아데닌, 구아닌, 시토신, 티민

    RNA(RiboNucleic Acid): 단백질의 합성에 관여, 리보오스, 아데닌, 구아닌, 시토신, 우라실

② 당 : 염기 : 인산 = 1 : 1 : 1

   DNA와 RNA

핵산

당의 종류

염기

기능

구조

분포장소

DNA

디옥시리보오스

(C5H10O4)

A, G, C, T

유전자 본체,

자기복제

2중나선구조

핵(염색사)

엽록체, 미토콘드리아

RNA

리보오스

(C5H10O5)

A, G, C, U

DNA 복제

단백질 합성

단일 사슬

핵(인), 세포질, 리보솜

 

7) 무기염류

    : 세포의 삼투압 조절, 세포막의 투과성 조절, 완충작용, 효소의 활성화 등 생리 작용의 조절에 중요한 역할




대전광역시 유성구 문지동 KAIST문지캠퍼스강의동L605호 대표이사:(원장)서범구 사업자번호:314-86-01479
전화번호:1800-0250 팩스번호:07074559748 관리자이메일:puom9@naver.com
이엠생명과학연구원. All Rights Reserved