세포 생물학고분자 & 수송

포인트 시스템● 포인트시스템을장려하여학생들이더많이참여할수있도록하겠습니다

● 이포인트는 월에진행되는전체세포생물학워크샵동안누적됩니다○ 세포의구조와기능○ 고분자와세포수송○ 세포재생산 유사분열및감수분열○ 실용적인폴드스코프실험 세포시각화

포인트 시스템● 포인트를얻으려면 질문을하고 토론자료에답하고워크숍에해당하는워크시트를작성하는등워크숍에적극적으로참여해야합니다

● 워크숍참석시 포인트○ 질문 포인트○ 질문에답하면 포인트○ 활동참여시다양한포인트○ 상위 명의학생들에게는○ 증명서○ 웹사이트에등재○ 향후워크숍을주도할기회가주어집니다

지난주 복습

1

수동 수송

2

세포 수송

항상성을 유지하기 위해 세포막을 통과하는 물질의 움직임입니다.

세포 밖

세포 안

인지질 이중층

수소성 꼬리

친수성 머리

농도 구배

한 공간에 분자 농도의 차이

고농도 저농도

수동 = 에너지가 사용되지 않음

o 확산 고농도영역에서저농도영역으로막을통과하는물질의이동 삼투물의확산

o 단순 확산 – 고농도에서 저농도까지-작고 충전되지 않은 비극성이 인지질을 통해 자유롭게 움직입니다. 예. CO2, O2

o 촉진 확산 – 크고 고농도에서 저농도, 예. 포도당, K + (통로 와 보균자)

능동 수송

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능동 = 에너지가 사용됨

o 세포 내 이입 – 막의 접힘에 의해 다량의 물질이 세포로 이동

음세포 작용 – "세포 흡수" 식균 작용 – "세포 섭취"

o 세포 외 배출 – 막과 융합 된 소포를 사용하여 물질 방출

음세포 작용

식균 작용

나트륨칼륨펌프

에너지를사용하여농도구배에대해

이온을이동시키는능동수송유형

긴장성

4

용액 = 용매 + 용질

용매: 다른 물질을 용해시키는 물질또는, 더 많은 양의 물질

용질 : 다른 물질에 의해 용해되는 물질또는, 더 적은 양의 물질

긴장성 (저장성-> 고장성) (물은 항상 용질을 따릅니다)

고장성 – 세포보다 용질 농도가 더 높은 용액 (물이 세포 밖으로 이동 함)

저장성 – 세포보다 용질 농도가 낮은 용액 (물이 세포 안으로 이동 함)

등장성 – 세포와 동일한 용질 농도를 가진 용액 (물의 순 이동 없음)

1

2

3

팽창(표준)

팽창 및 파열 정상 오그라듬

수축 세포질은 세포벽으로 부터 분리

감자 삼투 실험

4

삼투 데이터 기록

전 질량 후 질량 전 길이 후 길이 퍼센트 차이

물 없음6.5 g 6.5 g 5 cm 5 cm 0%

물 있음5.9 g 7 g 5 cm 5.2 cm 18.6%

소금 + 물5.1 g 4.6 g 5 cm 4.5 cm -9.8%

소금 농도

평균

길이

변화

고분자의 기초

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단위체 vs 중합체

▪ 작은 분자▪ 기본 단위/ 고분자의 구성 요소;

▪ 예: 포도당, 아미노산

▪ 큰 분자▪ 동일한 단위체들로 이루어진 긴 사슬

▪ 예: 전분, 인슐린

단위체 중합체

유기 화합물

작용기란 무엇인가?

▪ 공유 결합이 종종 발생되는 곳 ▪ 발생할 화학 반응 유형을 나타냄

왜 탄소인가?

▪ 4개의 안정적인 결합

유기 화합물이란 무엇인가?

▪ 살아있는 유기체의 형체를 구성함

▪ 최소 5개의 탄소 원자 ▪ 크다▪ CHONSP

탈수 축합과 가수 분해

▪ 단위체에서 중합체로▪ 에너지 저장

▪ 새로운 공유 결합 생성▪ 더 큰 분자 생성

▪ H2O를 폐기물로 배출

▪ 중합체에서 단위체로▪ 에너지 배출

▪ 공유 결합의 분해▪ 더 작은 분자 생성 ▪ H2O가 발생해야 함

탈수 축합 가수 분해

고분자란 무엇인가?

고분자는 특정 기능을 가진 여러개의 중합체로 구성됩니다.

여러개의 단위체가 함께 결합할때 형성됩니다.

탄수화물

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탄수화물의 기본 구조

단위체

▪ 단당류

중합체

▪ 이당류: 2 ▪ 올리고당: 3 ~ 10▪ 다당류: 11개 이상

구조 및 구성

▪ 탄소, 수소와 산소

작용기

▪ 수산기

탄수화물 예시

탄수화물의 기능

탄수화물의 기능

▪ 단기 + 1차 에너지 원▪ 혈당 조절▪ 생물학적 인식▪ 풍미 및 감미료▪ 식이 섬유

저장

▪ 긴 고분자에서▪ 구조적 지원 : 키틴, 셀룰로오스

▪ 에너지 저장 : 글리코겐, 전분

지질

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지질의 기본 구조

단위체

▪ 글리세린▪ 지방산

중합체

▪ 중성지방▪ 인지질▪ 스테로이드

구조 및 구성

▪ 탄소, 수소와 산소

작용기

▪ 카르보닐

지질의 기능

지질의 기능

▪ 농축된 에너지 저장▪ 장기들을 위한 완충 작용▪ 단열재▪ 세포막 구성▪ 스테로이드, 콜레스테롤 등

저장

▪ 남는 에너지는 중성 지방으로 전환됨

핵산

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핵산의 기능

핵산의 기능

▪ 유전 정보 저장▪ DNA = 단백질을 만드는 방법▪ RNA = 단백질 생산

핵산의 기본구조

단량체: 뉴클레오티드

▪ 설탕- 리보오스 또는 디옥시리보스

▪ 인산기▪ 질소성 염기- 아데닌, 구아닌, 사이토신, 티민, 또는 우라실

작용기

▪ 인산염

DNA vs. RNA

푸린 vs 피리미딘

푸린

▪ 아데닌 과 구아닌▪ 두개의 고리

피리미딘

▪ 사이토신, 티민, 우라실▪ 한개의 고리

베이스는 항상 세개의 고리로 이루어져 있습니다.

핵산의 저장

단백질

9

단백질의 기본 구조

▪ 단백질을 구성하는 원자: 탄소, 수소, 산소, 질소와 황▪ 단량체: 아미노산

20개의 다른 아미노산이 단백질을 구성합니다 (모두 기본 구조는 동일하지만 R 기는 다릅니다.)

아미노기 카르복실기

R 기/ 측쇄

아미노산의 유형은 R 기에 따라 다릅니다!

단백질 접힘 - 고급 단백질 구조

1차 구조: 리보솜은 한 아미노산의 아민기를 인접 아미노산의 카르 복실기와 연결합니다 (이는 고유 한 폴리펩티드 사슬이 형성 될 때까지 반복적으로 발생합니다).

2차 구조: 서로 멀리 떨어져 있던 카르 복실과 아민은 이제 수소 결합이됩니다.

3차 구조: 서로 다른 아미노산의 R기가 상호 작용하여 서로 다른 유형의 결합을 형성합니다 (수소, 반 데어 발, 이온 등)

*2차와 3차 레벨 접힘이 동시에 발생합니다!

중합체

단백질 접힘

4차 구조: 처음에 분리 된 폴리펩티드 사슬의 조합 (3차 레벨에서 형성되는 동일한 결합이 여기서 형성 될 수 있음)

목적: 단백질의 3-D 구조 내에 화학 물질이 결합 할 수있는 범위 생성

단백질의 기능

단백질의 종류 이 단백질의 광범위한 기능

효소 화학 반응의 선택적 가속 (다음 섹션에서 자세히 설명)

수송 세포막을 통해 물질 이동

운동 세포 골격이라는 네트워크를 따라 세포 내부의 물질을 이동

전사 인자 유전자에 결합하고 유전자 전사를 억제하거나 유도

구조 지지대; 신체 구조의 틀 (예 : 케라틴)

효소

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효소란 무엇인가?

- 효소는 활성화 에너지를 낮추어 화학 반응의 속도를 높이는 단백질입니다

- 활성화 에너지 : 분자가 서로 상호 작용 / 화학 반응하는 데 필요한 에너지

구조

- 활성 부위: 기질 (화학적으로 반응하는 분자)이 결합하는 영역

- 알로스테릭 부위: 보조효소 (도움 반응 발생) 또는 억제제 (반응 중지)가 결합 할 수있는 영역

- 효소의 활동 부위는 결합 할 수있는 기질을 결정합니다.

알로스테릭 부위활성 부위

알로스테릭 억제제

효소

구조

기질

효소는 기질이 결합함에 따라

모양이 약간 변합니다.생성물

효소의 활성 부위에 들어가는 기질

효소 기질 복합체

활성 부위

효소 생성물 복합체 효소의 활성 부위를 떠나는 생성물

경쟁적 vs. 비경쟁적 억제제

▪ 경쟁적 억제제: 활성 부위에서 결합하고 기질은 차단합니다.

예; 카페인

▪ 비경쟁적 억제제: 알로스테릭 부위에서 결합하여 활성 부위의 모양이 변화합니다.

예; 농약

온도와 pH의 영향

▪ 효소는 가장 잘 작동하는 최적의 pH와 온도를 가지고 있습니다.

▪ 온도를 높이고 pH를 낮추거나 높이면 변성이 발생할 수 있습니다.

▪ 변성: 화학 결합이 끊어져 단백질이 형태를 잃을 때

세포의 크기

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중요 질문

한천 큐브 3개가 있습니다. 같은 시간 동안

투명한 액체 용액에 넣으면 액체가 가장

많이 분산되는 큐브는 무엇입니까 (어떤

큐브가 분홍색과 투명의 비율이 가장

낮습니까?)

중요 질문

답은 가장 작은 큐브입니다! 가장 큰 표면적 대 부피

비율을 갖기 때문입니다.

더 넓은 표면적

적은 부피

액체가 들어갈 수 있는 더 많은 면적

액체가 큐브를 통과하는데 걸리는 시간 단축

큐브 측면 길이 표면적 부피 표면적 대 부피 비율

세포와 어떻게 연관 됩니까?

▪ 세포는 크기가 작아서 큰 표면적 대 부피 비율을 유지할 수 있습니다

▪ 다세포 유기체는 세포가 커지는 것보다 세포 분열을 통해 성장합니다

▪ 세포막 = 표면적

▪ 세포질 및 세포 기관 = 부피

세포는 왜 이럴까요?

세포 과정을 효율적으로 하기 위해 물질을 세포 안팎으로 빠르게 이동할 수 있어야합니다. 세포가 너무 크면 물질이 세포의 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 이동하는 데 더 오래 걸립니다.

재미있는 사실이것이 식물 뿌리에 여러개의 가지가 있는 이유입니다(가지가 많을수록 물과 기타

영양소가 유입 될 수있는 표면적이 더 넓음)!

G L E E

질문있으신가요

감사합니다!

고분자 테스트

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지질의 테스트, 특수 공유 결합 및 사실

테스트:

▪ 수단 III▪ 양성: 붉은 거품▪ 음성: 매우 연한 거품

특수 공유 결합:

▪ 에스테르 결합

기타 사실:

▪ 세포 성장에 필수적▪ 소수성▪ 무극성▪ 일반적인 용매: 알코올, 아세톤, 에테르▪ 포화 지방에는 단일 탄소 결합이 있고, 불포화 지방에는 이중 탄소 결합이 있음

탄수화물의 테스트 및 특수 공유 결합

테스트:

▪ 베네딕트 용액- 단당류와 이당류▪ 양성: 노랑-주황▪ 음성: 반투명 파랑

▪ 루골액- 올리고당과 다당류▪ 양성: 진한 보라색▪ 음성: 앰버/ 골드-브라운

특수 공유 결합:

▪ 글루코사이드 결합

왼쪽: 루골액 양성과 음성

오른쪽: 베네딕트 용액 양성과 음성

지질의 테스트, 특수 공유 결합 및 사실

테스트:

▪ 없음▪ 모든 생명체에는 유전자 물질이 있음

특수 공유 결합:

▪ 포스포다이에스테르 결합