세포핵에는 염색체 23쌍이 들어 있습니다. 염색체에는 각종 유전자가 들어 있습니다.
페이지 정보
본문
인체 세포의 경우 평균 크기가 100 마이크로미터 정도 밖에 되지 않을 정도로 작기 때문이다.
https://www.ibs.re.kr/cop/bbs/BBSMSTR_000000000901/selectBoardArticle.do?nttId=14787&pageIndex=2&searchCnd=&searchWrd=#:~:text=%EC%9D%B8%EC%B2%B4%20%EC%84%B8%ED%8F%AC%EC%9D%98%20%EA%B2%BD%EC%9A%B0%20%ED%8F%89%EA%B7%A0,%EC%95%8A%EC%9D%84%20%EC%A0%95%EB%8F%84%EB%A1%9C%20%EC%9E%91%EA%B8%B0%20%EB%95%8C%EB%AC%B8%EC%9D%B4%EB%8B%A4.
세포는 위에 언급한 생명체의 특성을 모두 가지고 있는 가장 작은 단위다. 세포 분열을 통해 수를 늘리고(reproduction), 필요한 물질을 합성하거나 영양분을 분해하여 활동에 필요한 에너지를 만들고(metabolism), 주위 환경에 반응하며(response), 오랜 세월을 통해 유전자를 변화시켜 나가는(evolution) 존재인 것이다.
지구상에는 아메바처럼 단 한 개의 세포로 이루어진 생물도 있고, 인간처럼 수십~수백 조 개의 세포로 이루어진 생물도 있다. 많은 세포로 이루어진 생물의 경우 비슷한 기능을 가진 세포가 모여 조직을 만들고(상피 조직, 결합 조직, 근육 조직, 신경 조직 등), 조직이 모여 기관을(허파, 심장, 간, 대장, 소장, 혈관, 이자 등), 기관이 모여 기관계(소화계, 신경계, 호흡계, 순환계 등)를 이루어 비로소 하나의 생명체를 완성하게 된다.1)
▲ 진핵동물, 즉 세포 안에 핵이 있는 동물의 세포는 대체로 이렇게 생겼다. (출처 위키미디어 커먼즈)
세포를 목격한 사람들
이번엔 사람이 세포로 이루어져 있다는 증거에 대해 이야기해 보자. 알다시피 당장 맨 눈으로 내 몸의 세포를 관찰하려고 해봤자 불가능하다. 인체 세포의 경우 평균 크기가 100 마이크로미터 정도 밖에 되지 않을 정도로 작기 때문이다.2) 이렇게 작은 세포의 존재를 처음 확인한 것은 1665년 영국 과학자 로버트 훅(Robert Hooke,1635~1703)이다. 왕립학회 실험 관리자였던 그는 직접 만든 현미경의 성능을 자랑하고 싶어 이것저것 관찰하던 중, 얇게 자른 코르크에서 칸막이로 나뉘어진 작고 텅 빈 공간이 빽빽이 들어차 있는 것을 발견하고 세포(cell)라는 이름을 붙였다.3)
그러나 세포가 모든 생물의 기본 단위라는 '세포설'이 등장한 것은 그로부터 한참 후였다. 1838년, 독일의 식물학자 마티아스 슐라이덴과 독일의 생리학자 테오도르 슈반이 각종 동물과 식물을 현미경으로 관찰한 끝에 '모든 생물체는 세포로 이루어져 있으며 세포에서 가장 기본적인 생명활동이 일어난다'고 주장한 것이다. 여기에 1858년 독일의 생리학자 루돌프 피르호(Rudolf Virchow, 1821~1902)가 '모든 세포는 세포로부터 탄생한다'는 주장을 덧붙여 세포설이 완성된다.
▲ 로버트 후크가 현미경으로 관찰한 내용을 기록한 책 <마이크로그라피아(Micrographia)>에 실린 코르크 단면 그림과 현미경 그림(출처 위키미디어 커먼즈)
세포의 생로병사에 관하여
세포도 생명체인 만큼 태어나고, 늙고, 죽는다. 모세포의 분열을 통해 태어난 세포는 다시 분열을 하여 새로운 세포를 낳는다. 새 세포는 수명을 다해 죽은 세포의 자리를 대신하게 된다. 위장 내벽 세포는 2시간 반 정도면 살다가 죽어 새로운 세포에게 자리를 내주고 적혈구는 3개월을 살고 교체된다. 신경 세포는 한번 출생 다음 해부터 더 이상 분열하지 않지만 간세포는 성장이 끝난 이후에는 분열을 멈추었다가 간의 일부가 파괴되었을 때 다시 분열을 시작하여 없어진 부분을 보충한다. 그러나 대부분의 인간 체세포는 25~30일 정도 살며 1년 정도면 몸에 있는 거의 대부분의 낡은 세포는 죽어 없어지고 새 세포로 교체된다.
1961년 해부학자 레너드 헤이플릭(Leonard Hayflick, 1928~)은 세포가 보통 70번 정도 분열을 하면 더 이상 분열하지 못한다는 것을 발견하고 '헤이플릭 한계'라 이름 붙였다, 1980년대 분자생물학자 엘리자베스 블랙번(Elizabeth Blckburn,1948~)은 그 이유가 세포의 염색체에 양 끝의 텔로미어(telomere)4)와 관계있다는 것을 밝혔다.4) 텔로미어는 염색체를 보호하기 위해 양 끝에 특정한 염기가 수천 번 반복되어 생긴 뚜껑 같은 부분인데, 세포가 분열할수록 점점 닳아서 짧아진다. 결국 텔로미어가 너무 짧아지면 세포는 더 이상 분열할 수 없게 된다.5) 이처럼 더 이상 분열하지 못하는 세포를 '노화'되었다'한다. 노화된 세포는 일단 크고 평평해 지며, 유전자 발현이 잘 되지 않고 갖가지 노화 관련 질병에 영향을 주는 물질을 분비하기도 한다. 이로 인해 개체는 동맥경화, 감각기관 기능저하, 상처회복 및 면역능력 약화 등을 겪게 되는 것이다. 개체의 노화 현상에는 세포 차원의 노화 외에도 많은 이유가 있는 것으로 알려졌지만, 전반적인 세포의 노화도 큰 상관관계가 있는 것을 알려졌다.
▲ 왼쪽은 텔로미어를 형광색으로 염색한 염색체 (출처 metabolomicmedicine.com). 오른쪽은 텔로미어가 짧아지는 과정을 설명한 그림(출처 telomereinformation.com)
세포의 죽음은 크게 아폽토시스(apoptosis)와 네크로시스(necrosis) 둘로 나눌 수 있다. 네크로시스를 괴사, 아폽토시스를 사멸이라고도 한다. 네크로시스는 심한 충격이나 방사선, 독극물 등의 외부 스트레스에 의해 세포가 괴사하는 것을 말한다. 가구 모서리에 다리를 부딪쳐 타박상이 드는 것도 세포의 네크로시스 때문이다. 네크로시스가 일어나면 세포는 팽창하면서 녹아내리고 여기에 백혈구가 모여서 염증 반응이 일어난다.
아폽토시스는 사고사가 아닌 정해진 운명에 의해 일어나는 죽음이다. 세포가 수명을 다하거나 필요 없어지면 저절로 죽어 없어지는 것도 사멸의 과정이다. 올챙이의 꼬리가 없어지는 것, 물갈퀴가 달린 개구리 발처럼 이어져 있던 태아의 손가락이 하나하나 분리되는 것이 바로 세포의 아폽토시스 때문이다.
▲ 왼쪽은 올챙이가 개구리가 되는 과정에서 일어나는 아폽토시스, 인간의 손이 발생할 때 일어나는 아폽토시스 (출처 dev.biologists.org), 오른쪽은 아폽토시스가 제대로 일어나지 않는 사람의 발가락(출처 위키미디어커먼즈)
아폽토시스는 외부 스트레스 때문에 세포가 크게 손상되었을 때도 실행된다. 방사선이나 바이러스 감염, 화학약품, 활성산소 등으로부터 공격을 받아 손상된 세포는 일단 고치는 것을 시도한다. 그러나 그 손상이 너무 크면, 복구보다는 세포를 모두 없애고 정상 세포를 증식하는 플랜 B를 작동시키는 것이다. 아폽토시스로 쪼그라들고 쪼개진 세포의 시체는 면역 세포의 하나인 대식 세포가 먹어치운다. 이 과정이 제대로 작동하지 않으면 손상된 세포는 좀비 세포가 되어 정상세포로 갈 영양소까지 모두 빨아들이며 무섭게 커져 결국은 개체의 생명도 위협한다. 암이나 자가면역질환, AIDS, 알츠하이머 등이 그것이다. 결국 세포는 죽어야 산다는 아이러니한 메커니즘을 가진 셈이다.
오래 살고 싶다면 세포 다이어트
그렇다면 텔로미어가 짧아지지 않게 하여 개체의 노화를 막을 수도 있지 않을까? 존스홉킨스대 캐럴 그라이더 교수는 텔로미어를 짧아지지 않게 해 주는 효소를 발견해 엘리자베스 블랙번 교수와 함께 노벨상을 받았다. 캐럴 그라인더 교수는 대부분의 암세포가 아무리 분열을 많이 해도 텔로미어가 짧아지지 않는데 주목했고, 그것이 텔로미어를 만드는 데 관여하는 텔로머라제(telomerase)라는 효소 때문임을 밝혀냈다. 현재 이 텔로머라제를 이용하여 노화와 암 증식을 막을 수 있는 방법이 연구되고 있다.
이 외에도 세포 차원에서 노화를 막아보고자 하는 노력은 전 세계에서 다양하게 진행되고 있다. 장수와 관련된 유전자에 관한 연구나 미토콘드리아에서 에너지를 만들 때 만들어져 생물체를 늙게 만든다는 활성 산소에 대한 연구 등이 그것이다.
우리나라에서도 최근 관련 연구 성과들이 속속 보고되고 있다. 명경재 단장이 이끄는 IBS 유전체 항상성 연구단은 지난 4월 SHPRH라는 단백질이 노화와 암 진행을 막는 데 큰 역할을 한다는 새로운 사실을 밝혀냈다. SHPRH는 원래 손상된 DNA를 고치는 단백질인데, 망가진 DNA가 없을 때는 엠토(mTOR;mammalian target of rapamycin)6)라는 대사 경로에 작용해 노화와 암 진행을 늦춘다는 것이다. mTOR 대사는 세포의 영양분이 부족할 때 리보솜 DNA의 전사를 억제하는 방식으로 이루어진다. 즉, 리보솜 DNA를 RNA로 전사할 때는 SHPRH 단백질이 DNA 프로모터와 결합하고, 그것이 다시 RNA 중합효소와 결합하는데, 세포내 영양분이 부족해지면 SHPRH 단백질들이 뭉치면서 결합을 막는다는 것이다. 때문에 단백질 합성 공장인 리보솜이 덜 만들어지고, 결국 단백질 생산이 줄어들어 노화와 암진행도 느려진다는 것이다.
▲ 정상-영양분 부족 상태의 세포내 SHPRH 단백질 분포 비교
또한 IBS 식물 노화․ 수명 연구단(단장 남홍길)은 지난 3월, 포스텍 연구팀과 공동으로 그 동안엔 알려지지 않았던 RNA와 노화의 상관관계를 밝혀내기도 했다. 즉, 나이가 들면 RNA도 많은 손상을 입으므로 RNA를 최적의 상태로 유지하면 노화도 늦츨 수 있다는 것이다. RNA를 최적의 상태로 유지하는 데는 기능이 떨어지거나 비정상적으로 생성된 RNA를 제거하는 NMD(nonsense-mediated mRNA decay) 현상에 의해 이뤄진다. 연구팀은 특별히 오래 사는 예쁜꼬마선충을 관찰한 결과 노화해도 NMD 작용이 활발해짐을 밝혔으며, 특히 신경세포 내의 NMD 작용을 활성화하는 것이 수명 연장에 매우 중요하다는 결과를 얻었다.
2천 여 년 전 진시황은 불로불사의 약을 얻기 위해 신하들을 전 세계 곳곳으로 보냈다고 한다. 현대 과학은 머지않아 그 비밀을 실험실의 작디작은 세포 속에서 발견할 지도 모른다.
1) 식물은 세포-조직-조직계-기관-개체
2) 1 마이크로미터(㎛)는 1cm를 만 번 나눈 것 중의 하나. 그러니 우리 몸의 세포는 보통 1백분의 1 cm정도의 크기다. 크기가 비교적 큰 세포도 있긴 하다. 달걀, 메추리알, 개구리알과 같은 동물의 알이 그것이다. 가장 큰 알을 낳는 지구상의 동물은 타조이므로 타조알은 크기가 십여 cm나 되는 세상에서 가장 큰 세포가 된다.
3) 사실 이것은 세포가 아니라 죽은 세포의 껍데기(세포벽)일 뿐이었다. 실제 살아있는 세포를 관찰한 것은 네덜란드 과학자 안토니 판 레이우엔훅(Antonie van Leeuwenhoek,1632~1723)이다.
4) 캘리포니아대학 교수인 엘리자베스 블랙번과 하버드 의대 조스택 교수는 텔로미어에 관한 연구의 공로로 2009년 노벨 생리의학상을 받았다.
5) 모든 세포가 '헤이플릭한계'를 갖는 것은 아니다. 생식세포나 혈구를 생산하는 조혈모세포 등은 분열을 거듭해도 텔로미어가 짧아지지 않아 계속해서 분열할 수 있다.
6) 포유동물에 존재하는 세린/트리오닌 단백질의 인산화 효소다. 세포의 성장과 증식, 운동성, 생존, 단백질 합성, 전사를 조절한다.
본 콘텐츠는 IBS 공식 블로그에 게재되며, blog.naver.com/ibs_official/ 에서 확인하실 수 있습니다.
Facebook 공유하기Tweeter 공유하기목록
게시판 이전 및 다음 링크
다음
세포분열 완전 정복
다음
붕어빵 아이 만드는 유전자의 레시피
==============================
세포의 종류
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%B6%84%EB%A5%98:%EC%9D%B8%EA%B0%84_%EC%84%B8%ED%8F%AC
DNA(데옥시리보핵산)는 세포의 유전 물질로 세포핵과 미토콘드리아 내의 염색체에 들어 있습니다. 특정 세포(예: 정자, 난세포, 적혈구)를 제외하고 세포핵에는 염색체 23쌍이 들어 있습니다. 염색체에는 각종 유전자가 들어 있습니다.
세포의 유형에는 다음이 포함됩니다.
혈액 세포
근육 세포
피부 세포
신경 세포
선세포
세포 - 기초 - MSD 매뉴얼 - 일반인용
MSD Manuals
https://www.msdmanuals.com › 홈 › 기초 › 인체
About featured snippets
•
Feedback
인체 세포 종류
[정보통신기술용어해설]
http://www.ktword.co.kr › test › view
·
Translate this page
Sep 4, 2023 — 인체 세포 ※ 인체 내 세포는 다종다양함 - 인간의 몸은, 대략 270종 60조개의 세포로 이루어짐 ㅇ 크게, 체 세포 (somatic cell), 생식 세포 (germ ...
오태광의 바이오 산책 <48> 인체 세포와 장내 미생물 ...
국가미래연구원
https://www.ifs.or.kr › bbs › board
·
Translate this page
인간의 세포 종류 from www.ifs.or.kr
Apr 4, 2023 — 인체는 많은 세포로 이루어져 있고, 세포의 종류도 줄기세포, 피부세포, 장내 세포, 신경세포, 지방세포, 적혈구, 백혈구 등 다양한 형태의 세포가 ..
생체분자
문서
토론
읽기
편집
역사 보기
도구
위키백과, 우리 모두의 백과사전.
분류:생화학의 일부
생화학
생명의 화학
색인 (영어)개요역사
주요 구성 요소
생화학자의 목록
용어집
분류 분류
vte
미오글로빈의 3차원 구조를 나타낸 것으로 알파 나선은 리본으로 표현되어 있다. 맥스 퍼루츠와 존 켄드루는 1958년에 X선 결정학으로 미오글로빈의 구조를 최초로 밝혀냈고, 이러한 공로로 1962년에 노벨 화학상을 수상하였다.
생체분자(生體分子, 영어: biomolecule)는 생물체에 존재하는 분자 및 이온에 대해 넓은 의미로 사용되는 용어로, 세포 분열, 형태형성 또는 발생과 같은 일반적인 생물학적 과정에 필수적인 분자들이다.[1] 생체분자에는 단백질, 탄수화물, 지질, 핵산과 같은 대형 고분자 뿐만 아니라 1차 대사산물, 2차 대사산물, 천연물과 같은 저분자가 포함된다. 생체분자는 일반적으로 내인성이지만, 외인성일 수도 있다. 예를 들어, 의약품은 천연물이거나 반합성(바이오의약품)된 것 또는 전합성된 것일 수 있다.
생물학과 생물학의 하위 분야인 생화학과 분자생물학은 생체분자와 생체분자들의 반응에 대해 연구한다. 대부분의 생체분자는 유기 화합물이며, 산소, 탄소, 수소, 질소의 4가지 원소는 인체 질량의 약 96%를 차지한다. 그러나 다양한 생체금속과 같은 다른 많은 요소들이 소량으로 존재한다.
생물의 다양성 사이의 불변의 특징으로서 특정 유형의 생체분자들과 일부 대사 경로들의 유사성을 "생화학적 보편성"[2] 또는 "생물의 물질적 단일성 이론"이라고 하며, 세포설과 진화론과 함께 생물학의 통합적인 개념이다.[3]
생체분자의 종류
생체분자의 주요 종류로는 단백질, 핵산, 지질, 탄수화물이 있으며, 이외에도 다음과 같이 형태적으로 다양한 생체분자들이 존재한다.
저분자:
지질, 지방산, 당지질, 스테롤, 단당류
비타민
호르몬, 신경전달물질
대사물질
단위체, 올리고머, 중합체
단위체 올리고머 중합체 중합 과정 단위체들 사이의 공유 결합의 명칭
아미노산 올리고펩타이드 폴리펩타이드, 단백질(헤모글로빈...) 다중 축합 펩타이드 결합
단당류 올리고당류 다당류(셀룰로스...) 다중 축합 글리코사이드 결합
프렌 테르펜 폴리테르펜: 시스-1,4-폴리프렌인 천연 고무, 트랜스-1,4-폴리프렌인 구타페르카 다중 첨가
뉴클레오타이드 올리고뉴클레오타이드 폴리뉴클레오타이드, 핵산(DNA, RNA) 포스포다이에스터 결합
단백질, 아미노산
<nowiki /> 이 부분의 본문은 단백질 및 아미노산입니다.
아미노산은 아미노기와 카복시기를 둘 다 가지고 있다.
변형된 아미노산은 때때로 단백질에서 관찰된다. 이것은 보통 번역 후 변형의 결과이다. 예를 들어, 키네이스에 의한 세린의 인산화 및 포스파테이스에 의한 탈인산화는 세포 주기에서 중요한 조절 기작이다. 특정 생물체에서 20가지 표준 아미노산이 아닌 2종류의 아미노산만이 번역 중에 단백질로 삽입되는 것으로 알려져 있다.
셀레노시스테인은 보통은 종결 코돈인 UGA 코돈에서 일부 단백질에 삽입된다.
피롤라이신은 UAG 코돈에서 일부 단백질에 삽입된다. 예를 들어, 메테인 생성균에서 메테인을 생성하는데 사용되는 효소들에서 발견된다.
단백질 합성에 사용되는 것 외에도 생물학적으로 중요한 아미노산에는 카르니틴(세포 내 지질 운반에 사용), 오르니틴, 감마-아미노뷰티르산(GABA) 및 타우린 등 있다.
단백질의 구조
<nowiki /> 이 부분의 본문은 단백질의 구조입니다.
단백질을 형성하는 아미노산들의 특정 서열은 단백질의 1차 구조로 알려져 있다. 이러한 서열은 개체의 유전적 구성에 의해 결정된다.
단백질은 아미노산 간의 수소 결합의 특정 패턴에 의해 정의되는 자주 형성되는 알파 나선과 베타 시트라는 두 가지 국지적인 구조를 가지고 있다. 이러한 배열을 단백질의 2차 구조라 한다. 알파 나선은 하나의 아미노산 잔기의 카보닐기와 다른 아미노산 잔기의 아마이드 사이의 수소 결합에 의해 안정화되는 규칙적인 나선이다. 알파 나선은 1회전에 약 3.6개의 아미노산을 가지고 있으며, 아미노산의 곁사슬은 나선의 바깥쪽으로 돌출되어 있다. 베타 시트는 각각의 베타 가닥들 사이의 수소 결합에 의해 형성된다. 각 가닥들은 서로 평행하거나 역평행할 수 있으며, 곁사슬의 방향은 시트의 위 아래로 번갈아가며 배치된다. 헤모글로빈은 알파 나선만 포함하고 있으며, 천연 실크는 베타 시트로 구성되어 있으며, 많은 효소들은 알파 나선과 베타 시트를 둘 다 가지고 있다. 2차 구조의 요소들은 비반복적인 입체구조의 "루프" 또는 "코일" 영역에 의해 연결되며, 때로는 상당히 이동성이거나 흐트러지지만 대개 잘 정의되고 안정된 배열을 채택한다.[4]
단백질의 전체적인 입체구조를 3차 구조 또는 "접힘(fold)"이라고 한다. 단백질의 3차 구조는 수소 결합, 이황화 결합, 소수성 상호작용, 반데르발스 힘과 같은 다양한 힘들에 의해 형성된다.
2개 이상의 폴리펩타이드 사슬이 모여 단백질을 형성하면 단백질의 4차 구조가 형성된다. 4차 구조는 동일한 서열의 사슬들이나 헤모글로빈과 같이 다른 서열의 사슬들로 구성될 수 있다.
주효소
주효소(apoenzyme)는 효소의 단백질 부분을 말한다. 주효소는 종종 단백질의 비활성 저장 운반 또는 분비의 형태로 중요하다. 예를 들어, 이것은 특정 단백질의 활성으로부터 분비 세포를 보호하기 위해 필요하다. 주효소는 보조 인자의 첨가시 활성 효소가 된다. 보조 인자는 무기물(예: 금속 이온 및 철-황 클러스터) 또는 유기물(예: NAD+, NADP+, FAD 등)일 수 있다. 유기물인 보조 인자는 효소에 단단히 결합된 보결분자단일 수도 있고, 반응 중에 효소의 활성 부위로부터 떨어져 나올 수 있는 조효소일 수도 있다.
동질효소
동질효소는 여러 가지 형태의 효소로 단백질의 아미노산 서열이 약간 다르거나 거의 유사하지만, 같지는 않고, 동일한 화학 반응을 촉매하는 효소이다. 동질효소들은 서로 다른 유전자의 산물이거나 선택적 스플라이싱의 산물일 수 있다. 동질효소들은 같은 기능을 수행하기 위해 서로 다른 기관이나 세포에서 생성될 수도 있고, 환경의 변화 요구에 맞게 차등적인 조절 하에 동일한 세포 유형에서 생성될 수도 있다. 젖산 탈수소효소는 여러 개의 동질효소들을 가지고 있으며, 태아 헤모글로빈은 발생 과정에서 조절되는 비효소성 동형 단백질의 한 예이다. 혈액 내의 동질효소들의 상대적인 수준은 분비 기관의 문제를 진단하는데 사용될 수 있다.
탄수화물
<nowiki /> 이 부분의 본문은 탄수화물입니다.
단당류는 탄수화물의 가장 간단한 형태이다. 단당류들은 본질적으로 구조에 알데하이드 또는 케톤을 포함하고 있다.[5] 알데하이드를 가지고 있는 단당류는 알도스라고 부르며, 케톤을 가지고 있는 단당류는 케토스라고 부른다.[6] 단당류의 예로는 포도당, 과당, 갈락토스, 리보스, 디옥시리보스 등이 있다. 대부분의 단당류는 결국 세포 호흡의 기질로 사용된다.
이당류는 두 개의 단당류로 구성되어 있다. 이당류들은 희석된 산으로 끓이거나 효소와 적절히 반응시킴으로써 단당류로 가수분해될 수 있다.[6] 이당류의 예로는 엿당, 젖당, 수크로스(설탕) 등이 있다. 이당류의 예로는 엿당, 젖당, 수크로스(설탕) 등이 있다.
다당류는 단당류들의 중합체이다. 다당류의 예로는 녹말, 셀룰로스, 글리코젠 등이 있다. 다당류들은 일반적으로 크고, 종종 복잡한 연결을 하고 있다. 다당류의 크기 때문에 다당류는 수용성이 아니지만, 많은 하이드록시기가 물에 노출되면 개별적으로 수화되고, 일부 다당류는 물에서 가열하면 두꺼운 콜로이드 분산을 형성한다.[6] 3~10개의 단당류를 갖는 짧은 탄수화물은 올리고당류라고 불린다.[7] 형광 표시자-변위 분자 각인 센서(fluorescent indicator-displacement molecular imprinting sensor)는 탄수화물을 구별하기 위해 개발되었다. 이 센서는 3가지 브랜드의 오렌지 주스들을 성공적으로 구별해 냈다.[8] 센서의 작동 결과 발생하는 검출 필름의 형광 강도의 변화는 탄수화물의 농도와 직접적으로 관련이 있다.[9]
핵산, 뉴클레오타이드, 뉴클레오사이드
<nowiki /> 이 부분의 본문은 핵산, 뉴클레오타이드 및 뉴클레오사이드입니다.
뉴클레오사이드는 리보스나 디옥시리보스에 핵염기가 결합되어 형성된 분자이다. 뉴클레오사이드에는 아데노신, 구아노신, 사이티딘, 디옥시티미딘, 유리딘이 있다.
뉴클레오사이드는 세포에서 특정 키네이스에 의해 인산화되어 뉴클레오타이드를 생성할 수 있다. DNA와 RNA는 둘 다 반복적인 구조 단위인 모노뉴클레오타이드 단위체가 중합효소에 의해 결합된 긴 선형 분자로 구성되어 있는 중합체이다. DNA는 합성 반응의 기질로 디옥시리보뉴클레오타이드인 디옥시아데노신 삼인산(dATP), 디옥시구아노신 삼인산(dGTP), 디옥시티미딘 삼인산(dTTP), 디옥시사이티딘 삼인산(dCTP)를 사용하고, RNA는 합성 반응의 기질로 리보뉴클레오타이드인 아데노신 삼인산(ATP), 구아노신 삼인산(GTP), 사이티딘 삼인산(CTP), 유리딘 삼인산(UTP)를 사용한다. 변형된 염기는 리보솜 RNA(rRNA) 또는 운반 RNA(tRNA)에서 발견되는 것처럼(예: 염기 고리의 메틸화) 매우 일반적이며, DNA 복제 후에 새로 합성된 DNA 가닥과 구별하기 위해 주형 가닥을 메틸화 시킨다.[6]
각각의 뉴클레오타이드는 핵염기, 5탄당, 1~3개의 인산으로 구성된다. 뉴클레오타이드를 구성하는 원소는 탄소, 질소, 산소, 수소, 인이다. 뉴클레오타이드는 화학 에너지의 원천(아데노신 삼인산(ATP), 구아노신 삼인산(GTP))으로 작용하고, 세포의 신호전달 과정에 관여(고리형 아데노신 일인산(cAMP), 고리형 구아노신 일인산(cGMP))하며, 효소 반응의 중요한 보조 인자(조효소 A(CoA), 플라빈 모노뉴클레오타이드(FMN), 플라빈 아데닌 다이뉴클레오타이드(FAD), 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드(NAD), 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 인산(NADP))로 작용한다.[10]
DNA와 RNA의 구조
<nowiki /> 이 부분의 본문은 DNA 및 RNA입니다.
그룹 I 인트론 리보자임의 3차원 이미지(PDB file 1Y0Q), 회색선은 염기쌍을, 리본의 화살표는 이중나선의 영역을, 흰색 리본은 RNA 생성물을 나타낸다. 파란색에서 빨간색으로 5'에서 3'로 방향성을 나타내고 있다.
DNA의 구조는 구아닌(G)과 사이토신(C), 아데닌(A)과 티민(T)이 왓슨-크릭 염기쌍을 형성하는 이중나선 구조이다. 가장 일반적인 DNA의 구조는 B형 DNA로 알려져 있다. B형 DNA의 매우 특이적이고 안정한 염기쌍은 신뢰할 수 있는 유전 정보 저장의 기반이 된다. DNA는 때때로 단일 가닥(때로는 단일 가닥 결합 단백질에 의해 안정화될 필요가 있음) 또는 A형 DNA나 Z형 DNA 형태로 존재할 수 있으며, DNA 복제 중에 홀리데이 접합에서 교차와 같은 보다 복잡한 3차원 구조에서도 존재할 수 있다.[10]
대조적으로 RNA는 단백질을 연상시키는 크고 복잡한 3D 3차 구조를 형성하고 있으며, 또한 전령 RNA(mRNA) 분자를 구성하는 국부적으로 접힌 영역을 가지고 있는 느슨한 단일 가닥을 형성한다. 그러한 RNA 구조는 단일 가닥 루프, 돌출부 및 접합부에 의해 명확한 3차원 배열로 연결된 A형 이중나선의 많은 영역들을 포함하고 있다.[11] 예로는 tRNA, 리보솜, 리보자임, 리보스위치가 있다. 이러한 복잡한 구조는 RNA 골격이 DNA보다 국부적인 유연성이 낮지만, 리보스 상의 여분의 하이드록시기(-OH)의 전하의 상호작용으로 인해 뚜렷한 입체 구조를 보인다.[12] 구조화된 RNA 분자는 다른 분자들과 매우 특이적인 결합을 할 수 있으며, 그 자체로 특이적으로 인식될 수 있다. 또한 RNA는 효소 촉매 작용을 수행할 수 있다. 토머스 체크와 그의 동료들은 이러한 효소 기능을 가진 RNA인 리보자임을 처음으로 발견하였다.[13]
지질
<nowiki /> 이 부분의 본문은 지질입니다.
지질은 주로 지방산 에스터로, 생물학적 막의 기본 구성 요소이다. 지질의 또 다른 생물학적 역할은 에너지 저장(예: 트라이글리세라이드)이다. 대부분의 지질들은 친수성 머리(보통 글리세롤과 극성 작용기)와 1~3개의 소수성 지방산 꼬리들로 구성되어 있으며, 양친매성이다. 지방산은 단일 결합만 가지거나(포화 지방산) 단일 결합과 이중 결합을 모두 가진(불포화 지방산) 탄소 원자들의 가지가 없는 사슬로 구성되어 있다. 탄소 사슬은 일반적으로 14~24개의 탄소로 구성되며, 거의 항상 짝수 개이다.
생물학적 막에 존재하는 지질의 경우, 친수성 머리는 다음의 3가지 부류 중 하나이다.
당지질: 머리 부분에 1~15개의 당 잔기들을 가진 올리고당을 포함하고 있다.
인지질: 인산을 포함하는 머리 부분은 친수성이고, 2개의 지방산으로 구성된 꼬리 부분은 소수성이다.
스테로이드: 평면의 스테로이드 고리 부분을 가지고 있다(예: 콜레스테롤).
다른 지질로는 프로스타글란딘과 류코트라이엔이 있는데, 이들은 둘 다 아라키돈산으로부터 유도된 화합물이다.
생물체 세포의 분자 구성
전형적인 20 마이크로미터 기준에서 인간 세포의 추정된 총 분자 함량은 다음과 같다.[14]
분자 질량(%) 분자량(%)
물 65 1.74×1014 (98.73)
기타 무기 화합물 1.5 1.31×1012(0.74)
지질 12 8.4×1011 (0.475)
기타 유기 화합물 0.4 7.7×1010(0.044)
단백질 20 1.9×1010 (0.011)
RNA 1.0 5×107(3×10−5)
DNA 0.1 46* (3×10−11)
한편 물은 18(돌턴)이고 DNA는 1×1011(돌턴)이다.[15]
같이 보기
.
https://www.ibs.re.kr/cop/bbs/BBSMSTR_000000000901/selectBoardArticle.do?nttId=14787&pageIndex=2&searchCnd=&searchWrd=#:~:text=%EC%9D%B8%EC%B2%B4%20%EC%84%B8%ED%8F%AC%EC%9D%98%20%EA%B2%BD%EC%9A%B0%20%ED%8F%89%EA%B7%A0,%EC%95%8A%EC%9D%84%20%EC%A0%95%EB%8F%84%EB%A1%9C%20%EC%9E%91%EA%B8%B0%20%EB%95%8C%EB%AC%B8%EC%9D%B4%EB%8B%A4.
세포는 위에 언급한 생명체의 특성을 모두 가지고 있는 가장 작은 단위다. 세포 분열을 통해 수를 늘리고(reproduction), 필요한 물질을 합성하거나 영양분을 분해하여 활동에 필요한 에너지를 만들고(metabolism), 주위 환경에 반응하며(response), 오랜 세월을 통해 유전자를 변화시켜 나가는(evolution) 존재인 것이다.
지구상에는 아메바처럼 단 한 개의 세포로 이루어진 생물도 있고, 인간처럼 수십~수백 조 개의 세포로 이루어진 생물도 있다. 많은 세포로 이루어진 생물의 경우 비슷한 기능을 가진 세포가 모여 조직을 만들고(상피 조직, 결합 조직, 근육 조직, 신경 조직 등), 조직이 모여 기관을(허파, 심장, 간, 대장, 소장, 혈관, 이자 등), 기관이 모여 기관계(소화계, 신경계, 호흡계, 순환계 등)를 이루어 비로소 하나의 생명체를 완성하게 된다.1)
▲ 진핵동물, 즉 세포 안에 핵이 있는 동물의 세포는 대체로 이렇게 생겼다. (출처 위키미디어 커먼즈)
세포를 목격한 사람들
이번엔 사람이 세포로 이루어져 있다는 증거에 대해 이야기해 보자. 알다시피 당장 맨 눈으로 내 몸의 세포를 관찰하려고 해봤자 불가능하다. 인체 세포의 경우 평균 크기가 100 마이크로미터 정도 밖에 되지 않을 정도로 작기 때문이다.2) 이렇게 작은 세포의 존재를 처음 확인한 것은 1665년 영국 과학자 로버트 훅(Robert Hooke,1635~1703)이다. 왕립학회 실험 관리자였던 그는 직접 만든 현미경의 성능을 자랑하고 싶어 이것저것 관찰하던 중, 얇게 자른 코르크에서 칸막이로 나뉘어진 작고 텅 빈 공간이 빽빽이 들어차 있는 것을 발견하고 세포(cell)라는 이름을 붙였다.3)
그러나 세포가 모든 생물의 기본 단위라는 '세포설'이 등장한 것은 그로부터 한참 후였다. 1838년, 독일의 식물학자 마티아스 슐라이덴과 독일의 생리학자 테오도르 슈반이 각종 동물과 식물을 현미경으로 관찰한 끝에 '모든 생물체는 세포로 이루어져 있으며 세포에서 가장 기본적인 생명활동이 일어난다'고 주장한 것이다. 여기에 1858년 독일의 생리학자 루돌프 피르호(Rudolf Virchow, 1821~1902)가 '모든 세포는 세포로부터 탄생한다'는 주장을 덧붙여 세포설이 완성된다.
▲ 로버트 후크가 현미경으로 관찰한 내용을 기록한 책 <마이크로그라피아(Micrographia)>에 실린 코르크 단면 그림과 현미경 그림(출처 위키미디어 커먼즈)
세포의 생로병사에 관하여
세포도 생명체인 만큼 태어나고, 늙고, 죽는다. 모세포의 분열을 통해 태어난 세포는 다시 분열을 하여 새로운 세포를 낳는다. 새 세포는 수명을 다해 죽은 세포의 자리를 대신하게 된다. 위장 내벽 세포는 2시간 반 정도면 살다가 죽어 새로운 세포에게 자리를 내주고 적혈구는 3개월을 살고 교체된다. 신경 세포는 한번 출생 다음 해부터 더 이상 분열하지 않지만 간세포는 성장이 끝난 이후에는 분열을 멈추었다가 간의 일부가 파괴되었을 때 다시 분열을 시작하여 없어진 부분을 보충한다. 그러나 대부분의 인간 체세포는 25~30일 정도 살며 1년 정도면 몸에 있는 거의 대부분의 낡은 세포는 죽어 없어지고 새 세포로 교체된다.
1961년 해부학자 레너드 헤이플릭(Leonard Hayflick, 1928~)은 세포가 보통 70번 정도 분열을 하면 더 이상 분열하지 못한다는 것을 발견하고 '헤이플릭 한계'라 이름 붙였다, 1980년대 분자생물학자 엘리자베스 블랙번(Elizabeth Blckburn,1948~)은 그 이유가 세포의 염색체에 양 끝의 텔로미어(telomere)4)와 관계있다는 것을 밝혔다.4) 텔로미어는 염색체를 보호하기 위해 양 끝에 특정한 염기가 수천 번 반복되어 생긴 뚜껑 같은 부분인데, 세포가 분열할수록 점점 닳아서 짧아진다. 결국 텔로미어가 너무 짧아지면 세포는 더 이상 분열할 수 없게 된다.5) 이처럼 더 이상 분열하지 못하는 세포를 '노화'되었다'한다. 노화된 세포는 일단 크고 평평해 지며, 유전자 발현이 잘 되지 않고 갖가지 노화 관련 질병에 영향을 주는 물질을 분비하기도 한다. 이로 인해 개체는 동맥경화, 감각기관 기능저하, 상처회복 및 면역능력 약화 등을 겪게 되는 것이다. 개체의 노화 현상에는 세포 차원의 노화 외에도 많은 이유가 있는 것으로 알려졌지만, 전반적인 세포의 노화도 큰 상관관계가 있는 것을 알려졌다.
▲ 왼쪽은 텔로미어를 형광색으로 염색한 염색체 (출처 metabolomicmedicine.com). 오른쪽은 텔로미어가 짧아지는 과정을 설명한 그림(출처 telomereinformation.com)
세포의 죽음은 크게 아폽토시스(apoptosis)와 네크로시스(necrosis) 둘로 나눌 수 있다. 네크로시스를 괴사, 아폽토시스를 사멸이라고도 한다. 네크로시스는 심한 충격이나 방사선, 독극물 등의 외부 스트레스에 의해 세포가 괴사하는 것을 말한다. 가구 모서리에 다리를 부딪쳐 타박상이 드는 것도 세포의 네크로시스 때문이다. 네크로시스가 일어나면 세포는 팽창하면서 녹아내리고 여기에 백혈구가 모여서 염증 반응이 일어난다.
아폽토시스는 사고사가 아닌 정해진 운명에 의해 일어나는 죽음이다. 세포가 수명을 다하거나 필요 없어지면 저절로 죽어 없어지는 것도 사멸의 과정이다. 올챙이의 꼬리가 없어지는 것, 물갈퀴가 달린 개구리 발처럼 이어져 있던 태아의 손가락이 하나하나 분리되는 것이 바로 세포의 아폽토시스 때문이다.
▲ 왼쪽은 올챙이가 개구리가 되는 과정에서 일어나는 아폽토시스, 인간의 손이 발생할 때 일어나는 아폽토시스 (출처 dev.biologists.org), 오른쪽은 아폽토시스가 제대로 일어나지 않는 사람의 발가락(출처 위키미디어커먼즈)
아폽토시스는 외부 스트레스 때문에 세포가 크게 손상되었을 때도 실행된다. 방사선이나 바이러스 감염, 화학약품, 활성산소 등으로부터 공격을 받아 손상된 세포는 일단 고치는 것을 시도한다. 그러나 그 손상이 너무 크면, 복구보다는 세포를 모두 없애고 정상 세포를 증식하는 플랜 B를 작동시키는 것이다. 아폽토시스로 쪼그라들고 쪼개진 세포의 시체는 면역 세포의 하나인 대식 세포가 먹어치운다. 이 과정이 제대로 작동하지 않으면 손상된 세포는 좀비 세포가 되어 정상세포로 갈 영양소까지 모두 빨아들이며 무섭게 커져 결국은 개체의 생명도 위협한다. 암이나 자가면역질환, AIDS, 알츠하이머 등이 그것이다. 결국 세포는 죽어야 산다는 아이러니한 메커니즘을 가진 셈이다.
오래 살고 싶다면 세포 다이어트
그렇다면 텔로미어가 짧아지지 않게 하여 개체의 노화를 막을 수도 있지 않을까? 존스홉킨스대 캐럴 그라이더 교수는 텔로미어를 짧아지지 않게 해 주는 효소를 발견해 엘리자베스 블랙번 교수와 함께 노벨상을 받았다. 캐럴 그라인더 교수는 대부분의 암세포가 아무리 분열을 많이 해도 텔로미어가 짧아지지 않는데 주목했고, 그것이 텔로미어를 만드는 데 관여하는 텔로머라제(telomerase)라는 효소 때문임을 밝혀냈다. 현재 이 텔로머라제를 이용하여 노화와 암 증식을 막을 수 있는 방법이 연구되고 있다.
이 외에도 세포 차원에서 노화를 막아보고자 하는 노력은 전 세계에서 다양하게 진행되고 있다. 장수와 관련된 유전자에 관한 연구나 미토콘드리아에서 에너지를 만들 때 만들어져 생물체를 늙게 만든다는 활성 산소에 대한 연구 등이 그것이다.
우리나라에서도 최근 관련 연구 성과들이 속속 보고되고 있다. 명경재 단장이 이끄는 IBS 유전체 항상성 연구단은 지난 4월 SHPRH라는 단백질이 노화와 암 진행을 막는 데 큰 역할을 한다는 새로운 사실을 밝혀냈다. SHPRH는 원래 손상된 DNA를 고치는 단백질인데, 망가진 DNA가 없을 때는 엠토(mTOR;mammalian target of rapamycin)6)라는 대사 경로에 작용해 노화와 암 진행을 늦춘다는 것이다. mTOR 대사는 세포의 영양분이 부족할 때 리보솜 DNA의 전사를 억제하는 방식으로 이루어진다. 즉, 리보솜 DNA를 RNA로 전사할 때는 SHPRH 단백질이 DNA 프로모터와 결합하고, 그것이 다시 RNA 중합효소와 결합하는데, 세포내 영양분이 부족해지면 SHPRH 단백질들이 뭉치면서 결합을 막는다는 것이다. 때문에 단백질 합성 공장인 리보솜이 덜 만들어지고, 결국 단백질 생산이 줄어들어 노화와 암진행도 느려진다는 것이다.
▲ 정상-영양분 부족 상태의 세포내 SHPRH 단백질 분포 비교
또한 IBS 식물 노화․ 수명 연구단(단장 남홍길)은 지난 3월, 포스텍 연구팀과 공동으로 그 동안엔 알려지지 않았던 RNA와 노화의 상관관계를 밝혀내기도 했다. 즉, 나이가 들면 RNA도 많은 손상을 입으므로 RNA를 최적의 상태로 유지하면 노화도 늦츨 수 있다는 것이다. RNA를 최적의 상태로 유지하는 데는 기능이 떨어지거나 비정상적으로 생성된 RNA를 제거하는 NMD(nonsense-mediated mRNA decay) 현상에 의해 이뤄진다. 연구팀은 특별히 오래 사는 예쁜꼬마선충을 관찰한 결과 노화해도 NMD 작용이 활발해짐을 밝혔으며, 특히 신경세포 내의 NMD 작용을 활성화하는 것이 수명 연장에 매우 중요하다는 결과를 얻었다.
2천 여 년 전 진시황은 불로불사의 약을 얻기 위해 신하들을 전 세계 곳곳으로 보냈다고 한다. 현대 과학은 머지않아 그 비밀을 실험실의 작디작은 세포 속에서 발견할 지도 모른다.
1) 식물은 세포-조직-조직계-기관-개체
2) 1 마이크로미터(㎛)는 1cm를 만 번 나눈 것 중의 하나. 그러니 우리 몸의 세포는 보통 1백분의 1 cm정도의 크기다. 크기가 비교적 큰 세포도 있긴 하다. 달걀, 메추리알, 개구리알과 같은 동물의 알이 그것이다. 가장 큰 알을 낳는 지구상의 동물은 타조이므로 타조알은 크기가 십여 cm나 되는 세상에서 가장 큰 세포가 된다.
3) 사실 이것은 세포가 아니라 죽은 세포의 껍데기(세포벽)일 뿐이었다. 실제 살아있는 세포를 관찰한 것은 네덜란드 과학자 안토니 판 레이우엔훅(Antonie van Leeuwenhoek,1632~1723)이다.
4) 캘리포니아대학 교수인 엘리자베스 블랙번과 하버드 의대 조스택 교수는 텔로미어에 관한 연구의 공로로 2009년 노벨 생리의학상을 받았다.
5) 모든 세포가 '헤이플릭한계'를 갖는 것은 아니다. 생식세포나 혈구를 생산하는 조혈모세포 등은 분열을 거듭해도 텔로미어가 짧아지지 않아 계속해서 분열할 수 있다.
6) 포유동물에 존재하는 세린/트리오닌 단백질의 인산화 효소다. 세포의 성장과 증식, 운동성, 생존, 단백질 합성, 전사를 조절한다.
본 콘텐츠는 IBS 공식 블로그에 게재되며, blog.naver.com/ibs_official/ 에서 확인하실 수 있습니다.
Facebook 공유하기Tweeter 공유하기목록
게시판 이전 및 다음 링크
다음
세포분열 완전 정복
다음
붕어빵 아이 만드는 유전자의 레시피
==============================
세포의 종류
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%B6%84%EB%A5%98:%EC%9D%B8%EA%B0%84_%EC%84%B8%ED%8F%AC
DNA(데옥시리보핵산)는 세포의 유전 물질로 세포핵과 미토콘드리아 내의 염색체에 들어 있습니다. 특정 세포(예: 정자, 난세포, 적혈구)를 제외하고 세포핵에는 염색체 23쌍이 들어 있습니다. 염색체에는 각종 유전자가 들어 있습니다.
세포의 유형에는 다음이 포함됩니다.
혈액 세포
근육 세포
피부 세포
신경 세포
선세포
세포 - 기초 - MSD 매뉴얼 - 일반인용
MSD Manuals
https://www.msdmanuals.com › 홈 › 기초 › 인체
About featured snippets
•
Feedback
인체 세포 종류
[정보통신기술용어해설]
http://www.ktword.co.kr › test › view
·
Translate this page
Sep 4, 2023 — 인체 세포 ※ 인체 내 세포는 다종다양함 - 인간의 몸은, 대략 270종 60조개의 세포로 이루어짐 ㅇ 크게, 체 세포 (somatic cell), 생식 세포 (germ ...
오태광의 바이오 산책 <48> 인체 세포와 장내 미생물 ...
국가미래연구원
https://www.ifs.or.kr › bbs › board
·
Translate this page
인간의 세포 종류 from www.ifs.or.kr
Apr 4, 2023 — 인체는 많은 세포로 이루어져 있고, 세포의 종류도 줄기세포, 피부세포, 장내 세포, 신경세포, 지방세포, 적혈구, 백혈구 등 다양한 형태의 세포가 ..
생체분자
문서
토론
읽기
편집
역사 보기
도구
위키백과, 우리 모두의 백과사전.
분류:생화학의 일부
생화학
생명의 화학
색인 (영어)개요역사
주요 구성 요소
생화학자의 목록
용어집
분류 분류
vte
미오글로빈의 3차원 구조를 나타낸 것으로 알파 나선은 리본으로 표현되어 있다. 맥스 퍼루츠와 존 켄드루는 1958년에 X선 결정학으로 미오글로빈의 구조를 최초로 밝혀냈고, 이러한 공로로 1962년에 노벨 화학상을 수상하였다.
생체분자(生體分子, 영어: biomolecule)는 생물체에 존재하는 분자 및 이온에 대해 넓은 의미로 사용되는 용어로, 세포 분열, 형태형성 또는 발생과 같은 일반적인 생물학적 과정에 필수적인 분자들이다.[1] 생체분자에는 단백질, 탄수화물, 지질, 핵산과 같은 대형 고분자 뿐만 아니라 1차 대사산물, 2차 대사산물, 천연물과 같은 저분자가 포함된다. 생체분자는 일반적으로 내인성이지만, 외인성일 수도 있다. 예를 들어, 의약품은 천연물이거나 반합성(바이오의약품)된 것 또는 전합성된 것일 수 있다.
생물학과 생물학의 하위 분야인 생화학과 분자생물학은 생체분자와 생체분자들의 반응에 대해 연구한다. 대부분의 생체분자는 유기 화합물이며, 산소, 탄소, 수소, 질소의 4가지 원소는 인체 질량의 약 96%를 차지한다. 그러나 다양한 생체금속과 같은 다른 많은 요소들이 소량으로 존재한다.
생물의 다양성 사이의 불변의 특징으로서 특정 유형의 생체분자들과 일부 대사 경로들의 유사성을 "생화학적 보편성"[2] 또는 "생물의 물질적 단일성 이론"이라고 하며, 세포설과 진화론과 함께 생물학의 통합적인 개념이다.[3]
생체분자의 종류
생체분자의 주요 종류로는 단백질, 핵산, 지질, 탄수화물이 있으며, 이외에도 다음과 같이 형태적으로 다양한 생체분자들이 존재한다.
저분자:
지질, 지방산, 당지질, 스테롤, 단당류
비타민
호르몬, 신경전달물질
대사물질
단위체, 올리고머, 중합체
단위체 올리고머 중합체 중합 과정 단위체들 사이의 공유 결합의 명칭
아미노산 올리고펩타이드 폴리펩타이드, 단백질(헤모글로빈...) 다중 축합 펩타이드 결합
단당류 올리고당류 다당류(셀룰로스...) 다중 축합 글리코사이드 결합
프렌 테르펜 폴리테르펜: 시스-1,4-폴리프렌인 천연 고무, 트랜스-1,4-폴리프렌인 구타페르카 다중 첨가
뉴클레오타이드 올리고뉴클레오타이드 폴리뉴클레오타이드, 핵산(DNA, RNA) 포스포다이에스터 결합
단백질, 아미노산
<nowiki /> 이 부분의 본문은 단백질 및 아미노산입니다.
아미노산은 아미노기와 카복시기를 둘 다 가지고 있다.
변형된 아미노산은 때때로 단백질에서 관찰된다. 이것은 보통 번역 후 변형의 결과이다. 예를 들어, 키네이스에 의한 세린의 인산화 및 포스파테이스에 의한 탈인산화는 세포 주기에서 중요한 조절 기작이다. 특정 생물체에서 20가지 표준 아미노산이 아닌 2종류의 아미노산만이 번역 중에 단백질로 삽입되는 것으로 알려져 있다.
셀레노시스테인은 보통은 종결 코돈인 UGA 코돈에서 일부 단백질에 삽입된다.
피롤라이신은 UAG 코돈에서 일부 단백질에 삽입된다. 예를 들어, 메테인 생성균에서 메테인을 생성하는데 사용되는 효소들에서 발견된다.
단백질 합성에 사용되는 것 외에도 생물학적으로 중요한 아미노산에는 카르니틴(세포 내 지질 운반에 사용), 오르니틴, 감마-아미노뷰티르산(GABA) 및 타우린 등 있다.
단백질의 구조
<nowiki /> 이 부분의 본문은 단백질의 구조입니다.
단백질을 형성하는 아미노산들의 특정 서열은 단백질의 1차 구조로 알려져 있다. 이러한 서열은 개체의 유전적 구성에 의해 결정된다.
단백질은 아미노산 간의 수소 결합의 특정 패턴에 의해 정의되는 자주 형성되는 알파 나선과 베타 시트라는 두 가지 국지적인 구조를 가지고 있다. 이러한 배열을 단백질의 2차 구조라 한다. 알파 나선은 하나의 아미노산 잔기의 카보닐기와 다른 아미노산 잔기의 아마이드 사이의 수소 결합에 의해 안정화되는 규칙적인 나선이다. 알파 나선은 1회전에 약 3.6개의 아미노산을 가지고 있으며, 아미노산의 곁사슬은 나선의 바깥쪽으로 돌출되어 있다. 베타 시트는 각각의 베타 가닥들 사이의 수소 결합에 의해 형성된다. 각 가닥들은 서로 평행하거나 역평행할 수 있으며, 곁사슬의 방향은 시트의 위 아래로 번갈아가며 배치된다. 헤모글로빈은 알파 나선만 포함하고 있으며, 천연 실크는 베타 시트로 구성되어 있으며, 많은 효소들은 알파 나선과 베타 시트를 둘 다 가지고 있다. 2차 구조의 요소들은 비반복적인 입체구조의 "루프" 또는 "코일" 영역에 의해 연결되며, 때로는 상당히 이동성이거나 흐트러지지만 대개 잘 정의되고 안정된 배열을 채택한다.[4]
단백질의 전체적인 입체구조를 3차 구조 또는 "접힘(fold)"이라고 한다. 단백질의 3차 구조는 수소 결합, 이황화 결합, 소수성 상호작용, 반데르발스 힘과 같은 다양한 힘들에 의해 형성된다.
2개 이상의 폴리펩타이드 사슬이 모여 단백질을 형성하면 단백질의 4차 구조가 형성된다. 4차 구조는 동일한 서열의 사슬들이나 헤모글로빈과 같이 다른 서열의 사슬들로 구성될 수 있다.
주효소
주효소(apoenzyme)는 효소의 단백질 부분을 말한다. 주효소는 종종 단백질의 비활성 저장 운반 또는 분비의 형태로 중요하다. 예를 들어, 이것은 특정 단백질의 활성으로부터 분비 세포를 보호하기 위해 필요하다. 주효소는 보조 인자의 첨가시 활성 효소가 된다. 보조 인자는 무기물(예: 금속 이온 및 철-황 클러스터) 또는 유기물(예: NAD+, NADP+, FAD 등)일 수 있다. 유기물인 보조 인자는 효소에 단단히 결합된 보결분자단일 수도 있고, 반응 중에 효소의 활성 부위로부터 떨어져 나올 수 있는 조효소일 수도 있다.
동질효소
동질효소는 여러 가지 형태의 효소로 단백질의 아미노산 서열이 약간 다르거나 거의 유사하지만, 같지는 않고, 동일한 화학 반응을 촉매하는 효소이다. 동질효소들은 서로 다른 유전자의 산물이거나 선택적 스플라이싱의 산물일 수 있다. 동질효소들은 같은 기능을 수행하기 위해 서로 다른 기관이나 세포에서 생성될 수도 있고, 환경의 변화 요구에 맞게 차등적인 조절 하에 동일한 세포 유형에서 생성될 수도 있다. 젖산 탈수소효소는 여러 개의 동질효소들을 가지고 있으며, 태아 헤모글로빈은 발생 과정에서 조절되는 비효소성 동형 단백질의 한 예이다. 혈액 내의 동질효소들의 상대적인 수준은 분비 기관의 문제를 진단하는데 사용될 수 있다.
탄수화물
<nowiki /> 이 부분의 본문은 탄수화물입니다.
단당류는 탄수화물의 가장 간단한 형태이다. 단당류들은 본질적으로 구조에 알데하이드 또는 케톤을 포함하고 있다.[5] 알데하이드를 가지고 있는 단당류는 알도스라고 부르며, 케톤을 가지고 있는 단당류는 케토스라고 부른다.[6] 단당류의 예로는 포도당, 과당, 갈락토스, 리보스, 디옥시리보스 등이 있다. 대부분의 단당류는 결국 세포 호흡의 기질로 사용된다.
이당류는 두 개의 단당류로 구성되어 있다. 이당류들은 희석된 산으로 끓이거나 효소와 적절히 반응시킴으로써 단당류로 가수분해될 수 있다.[6] 이당류의 예로는 엿당, 젖당, 수크로스(설탕) 등이 있다. 이당류의 예로는 엿당, 젖당, 수크로스(설탕) 등이 있다.
다당류는 단당류들의 중합체이다. 다당류의 예로는 녹말, 셀룰로스, 글리코젠 등이 있다. 다당류들은 일반적으로 크고, 종종 복잡한 연결을 하고 있다. 다당류의 크기 때문에 다당류는 수용성이 아니지만, 많은 하이드록시기가 물에 노출되면 개별적으로 수화되고, 일부 다당류는 물에서 가열하면 두꺼운 콜로이드 분산을 형성한다.[6] 3~10개의 단당류를 갖는 짧은 탄수화물은 올리고당류라고 불린다.[7] 형광 표시자-변위 분자 각인 센서(fluorescent indicator-displacement molecular imprinting sensor)는 탄수화물을 구별하기 위해 개발되었다. 이 센서는 3가지 브랜드의 오렌지 주스들을 성공적으로 구별해 냈다.[8] 센서의 작동 결과 발생하는 검출 필름의 형광 강도의 변화는 탄수화물의 농도와 직접적으로 관련이 있다.[9]
핵산, 뉴클레오타이드, 뉴클레오사이드
<nowiki /> 이 부분의 본문은 핵산, 뉴클레오타이드 및 뉴클레오사이드입니다.
뉴클레오사이드는 리보스나 디옥시리보스에 핵염기가 결합되어 형성된 분자이다. 뉴클레오사이드에는 아데노신, 구아노신, 사이티딘, 디옥시티미딘, 유리딘이 있다.
뉴클레오사이드는 세포에서 특정 키네이스에 의해 인산화되어 뉴클레오타이드를 생성할 수 있다. DNA와 RNA는 둘 다 반복적인 구조 단위인 모노뉴클레오타이드 단위체가 중합효소에 의해 결합된 긴 선형 분자로 구성되어 있는 중합체이다. DNA는 합성 반응의 기질로 디옥시리보뉴클레오타이드인 디옥시아데노신 삼인산(dATP), 디옥시구아노신 삼인산(dGTP), 디옥시티미딘 삼인산(dTTP), 디옥시사이티딘 삼인산(dCTP)를 사용하고, RNA는 합성 반응의 기질로 리보뉴클레오타이드인 아데노신 삼인산(ATP), 구아노신 삼인산(GTP), 사이티딘 삼인산(CTP), 유리딘 삼인산(UTP)를 사용한다. 변형된 염기는 리보솜 RNA(rRNA) 또는 운반 RNA(tRNA)에서 발견되는 것처럼(예: 염기 고리의 메틸화) 매우 일반적이며, DNA 복제 후에 새로 합성된 DNA 가닥과 구별하기 위해 주형 가닥을 메틸화 시킨다.[6]
각각의 뉴클레오타이드는 핵염기, 5탄당, 1~3개의 인산으로 구성된다. 뉴클레오타이드를 구성하는 원소는 탄소, 질소, 산소, 수소, 인이다. 뉴클레오타이드는 화학 에너지의 원천(아데노신 삼인산(ATP), 구아노신 삼인산(GTP))으로 작용하고, 세포의 신호전달 과정에 관여(고리형 아데노신 일인산(cAMP), 고리형 구아노신 일인산(cGMP))하며, 효소 반응의 중요한 보조 인자(조효소 A(CoA), 플라빈 모노뉴클레오타이드(FMN), 플라빈 아데닌 다이뉴클레오타이드(FAD), 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드(NAD), 니코틴아마이드 아데닌 다이뉴클레오타이드 인산(NADP))로 작용한다.[10]
DNA와 RNA의 구조
<nowiki /> 이 부분의 본문은 DNA 및 RNA입니다.
그룹 I 인트론 리보자임의 3차원 이미지(PDB file 1Y0Q), 회색선은 염기쌍을, 리본의 화살표는 이중나선의 영역을, 흰색 리본은 RNA 생성물을 나타낸다. 파란색에서 빨간색으로 5'에서 3'로 방향성을 나타내고 있다.
DNA의 구조는 구아닌(G)과 사이토신(C), 아데닌(A)과 티민(T)이 왓슨-크릭 염기쌍을 형성하는 이중나선 구조이다. 가장 일반적인 DNA의 구조는 B형 DNA로 알려져 있다. B형 DNA의 매우 특이적이고 안정한 염기쌍은 신뢰할 수 있는 유전 정보 저장의 기반이 된다. DNA는 때때로 단일 가닥(때로는 단일 가닥 결합 단백질에 의해 안정화될 필요가 있음) 또는 A형 DNA나 Z형 DNA 형태로 존재할 수 있으며, DNA 복제 중에 홀리데이 접합에서 교차와 같은 보다 복잡한 3차원 구조에서도 존재할 수 있다.[10]
대조적으로 RNA는 단백질을 연상시키는 크고 복잡한 3D 3차 구조를 형성하고 있으며, 또한 전령 RNA(mRNA) 분자를 구성하는 국부적으로 접힌 영역을 가지고 있는 느슨한 단일 가닥을 형성한다. 그러한 RNA 구조는 단일 가닥 루프, 돌출부 및 접합부에 의해 명확한 3차원 배열로 연결된 A형 이중나선의 많은 영역들을 포함하고 있다.[11] 예로는 tRNA, 리보솜, 리보자임, 리보스위치가 있다. 이러한 복잡한 구조는 RNA 골격이 DNA보다 국부적인 유연성이 낮지만, 리보스 상의 여분의 하이드록시기(-OH)의 전하의 상호작용으로 인해 뚜렷한 입체 구조를 보인다.[12] 구조화된 RNA 분자는 다른 분자들과 매우 특이적인 결합을 할 수 있으며, 그 자체로 특이적으로 인식될 수 있다. 또한 RNA는 효소 촉매 작용을 수행할 수 있다. 토머스 체크와 그의 동료들은 이러한 효소 기능을 가진 RNA인 리보자임을 처음으로 발견하였다.[13]
지질
<nowiki /> 이 부분의 본문은 지질입니다.
지질은 주로 지방산 에스터로, 생물학적 막의 기본 구성 요소이다. 지질의 또 다른 생물학적 역할은 에너지 저장(예: 트라이글리세라이드)이다. 대부분의 지질들은 친수성 머리(보통 글리세롤과 극성 작용기)와 1~3개의 소수성 지방산 꼬리들로 구성되어 있으며, 양친매성이다. 지방산은 단일 결합만 가지거나(포화 지방산) 단일 결합과 이중 결합을 모두 가진(불포화 지방산) 탄소 원자들의 가지가 없는 사슬로 구성되어 있다. 탄소 사슬은 일반적으로 14~24개의 탄소로 구성되며, 거의 항상 짝수 개이다.
생물학적 막에 존재하는 지질의 경우, 친수성 머리는 다음의 3가지 부류 중 하나이다.
당지질: 머리 부분에 1~15개의 당 잔기들을 가진 올리고당을 포함하고 있다.
인지질: 인산을 포함하는 머리 부분은 친수성이고, 2개의 지방산으로 구성된 꼬리 부분은 소수성이다.
스테로이드: 평면의 스테로이드 고리 부분을 가지고 있다(예: 콜레스테롤).
다른 지질로는 프로스타글란딘과 류코트라이엔이 있는데, 이들은 둘 다 아라키돈산으로부터 유도된 화합물이다.
생물체 세포의 분자 구성
전형적인 20 마이크로미터 기준에서 인간 세포의 추정된 총 분자 함량은 다음과 같다.[14]
분자 질량(%) 분자량(%)
물 65 1.74×1014 (98.73)
기타 무기 화합물 1.5 1.31×1012(0.74)
지질 12 8.4×1011 (0.475)
기타 유기 화합물 0.4 7.7×1010(0.044)
단백질 20 1.9×1010 (0.011)
RNA 1.0 5×107(3×10−5)
DNA 0.1 46* (3×10−11)
한편 물은 18(돌턴)이고 DNA는 1×1011(돌턴)이다.[15]
같이 보기
.
- 이전글빛, 원자 전자 미립자, 우주 태양 전자파, 입자설 파동설 양자역학 24.05.15
- 다음글머리가 아플때 머리저림이 생기는 이유 24.05.15
댓글목록
등록된 댓글이 없습니다.