본문내용
1. 서론
1.1. 연구 동기
학교 수업 도중 혈액에 관련된 내용을 배우면서 사람의 피가 붉은 색인 이유는 적혈구의 헤모글로빈 때문이란 것을 알게 되었다. 하지만 오징어나 문어의 피 색깔은 무색이라고 선생님께 들었고, 이러한 차이를 가지는 이유를 직접 조사해보니 사람은 헤모글로빈을 가지지만 오징어나 문어는 헤모시아닌을 가진다는 것을 알 수 있었다. 그래서 우리는 헤모글로빈과 헤모시아닌에 대해 조사하게 되었고, 그 과정에서 포르피린 고리 구조라는 것이 이 차이의 원인임을 알게 되었다. 이 구조 속에는 금속 원소가 함유되어 있었고, 이 금속 원소에 따라 여러 가지 특징을 가진 호흡색소가 존재하였다. 이 호흡색소를 바탕으로 동물들을 직접 분류해보기로 하였다."
1.2. 연구 목적
우리는 호흡색소에 따라 계통수로 분류함으로써 기존에 있던 생물종의 분류 방법과는 전혀 다른 새로운 정의를 세울 수 있고, 공통적인 호흡색소를 가지는 동물들이 어떠한 공통점과 차이점을 가지고 진화하였는지 예측할 수 있다"
2. 이론적 배경
2.1. 혈액에 대한 이론적 배경
혈액은 우리 몸의 어느 한 곳에 머물지 않고, 심장에서 시작하여 동맥, 모세혈관, 정맥을 거쳐 다시 심장까지 온몸을 돌고 돈다. 이렇게 혈액이 지나가는 길을 혈관이라 한다. 우리 몸무게의 약 8% 정도를 차지하는 혈액은 55%의 혈장과 45%의 혈액세포(혈구)로 이루어져 있다. 혈장은 물과 영양분, 호르몬 등이 섞인 노란 액체이며, 혈액세포는 혈장 속을 떠다니는 적혈구나 백혈구 같은 세포들을 말한다. 혈액의 기능은 물질운반, 면역 기능, 체온 조절이 있다.
혈액에는 적혈구가 있는데, 적혈구는 헤모글로빈이라는 붉은색 단백질을 이용해 산소를 운반하는 혈액세포이다. 양면이 오목한 원반 모양으로 좁은 모세혈관을 통과하기 쉬우면서도 면적이 넓어 최대한 많은 산소와 접촉할 수 있다. 우리 몸의 혈액에는 1㎣당 약 500만 개의 적혈구가 있다. 적혈구의 수명은 120일 정도이며, 세포의 재생을 담당하는 핵이 없어 손상을 입으면 회복이 불가능하다. 따라서 손상을 입거나 노화된 적혈구는 간이나 지라, 골수에서 파괴되며 그때 나온 성분은 새로운 적혈구를 만드는 데 재활용된다. 적혈구는 직경 약 7마이크로미터, 400~500만개/혈액 1마이크로리터이고, 적혈구 한 개당 300만개 정도의 헤모글로빈 가진다. 또한 산소와 결합된 헤모글로빈은 옥시헤모글로빈(Oxyhemoglobin)이라고 하며 밝은 붉은 색을 띄고, 이산화탄소와 결합하면 카복시헤모글로빈(Caboxyhemoglobin)으로 변하고 검붉은 색 나타낸다.
2.2. 포르피린에 대한 이론적 배경
포르피린(porphyrin)은 생물학에서 수용성인 질소성 생물색소의 한 부류로 포르핀에 각종 곁사슬이 들어간 화합물이다. 유도체로는 헴 단백질이 있다.
피롤이란 비대칭환구조의 방향족 유기 화합물로서 C4H5N의 분자식을 가진 오각형 모양의 화합물이다. 헴 단백질에는 녹색을 띠어 광합성이 가능한 고등식물의 엽록소, 여러 동물의 혈액에 있는 헤모글로빈이 있다. 포르피린 유사 단위 구조가 광합성과 혈액 산소 공급이 일어나는 반응 중심에서 중요한 특징이라는 것은 잘 알려져 있다.
포르피린은 피롤 4개가 =CH- 나 로 이어져 큰 고리를 이룬 화합물로 가장 단순한 것은 포르핀이다. 헴이 가장 잘 알려져 있다. 금속과 배위결합을 잘한다. 피롤환 4개가 각각 메틴교를 매개로 하여 결합된 환상구조를 나타내는 테트라피롤화합물이다. 생물계에 널리 존재하며 광조사로 적색에서 적갈색의 강력한 형광을 발생한다. 분자골격을 형성하는 모든 탄소원자는 글리신과 숙시닐CoA에, 질소원자는 글리신에서 유래하는 것이 헴의 생합성실험에서 밝혀졌다. 대사경로의 결정에는 방사성동위원소를 이용한 최초의 예가 있다. 피롤환에 결합된 곁사슬의 종류에 따라 우로, 코프로, 헤마토 포르피린 등의 유도체가 있다. 곁사슬위치의 차이에 따라 우로포르피린, 코프로포르피린에서는 Ⅰ과 Ⅲ, 프로토포르피린과 헤마토프르피린에서는 Ⅸ의 이성체가 천연에 존재한다. 포르피린증 환자에서는 헴 생합성에 관여하는 효소의 어떤 종류가 상염색체 이상으로 결손 되어 헴 생합성이 중단되고 포르피린이 오줌으로 배설되는 경우가 있다. 포르피린에 철이 배위한 것이 헴이고, 마그네슘이 배위한 것이 엽록소이다.
2.3. 헤모글로빈에 대한 이론적 배경
적혈구는 헤모글로빈이라는 붉은색 단백질을 이용해 산소를 운반하는 혈액세포이다. 양면이 오목한 원반 모양으로 좁은 모세혈관을 통과하기 쉬우면서도 면적이 넓어 최대한 많은 산소와 접촉할 수 있다. 우리 몸의 혈액에는 1㎣당 약 500만 개의 적혈구가 있으며, 적혈구의 수명은 120일 정도이다. 적혈구는 핵이 없어 손상을 입으면 회복이 불가능하므로, 손상된 적혈구는 간이나 지라, 골수에서 파괴되며 그때 나온 성분은 새로운 적혈구를 만드는 데 재활용된다.
적혈구는 직경 약 7마이크로미터, 400~500만개/혈액 1마이크로리터이고, 적혈구 한 개당 300만 개 정도의 헤모글로빈을 가진다. 또한 산소와 결합된 헤모글로빈은 옥시헤모글로빈(Oxyhemoglobin)이라고 하며 밝은 붉은 색을 띠고, 이산화탄소와 결합하면 카복시헤모글로빈(Caboxyhemoglobin)으로 변하고 검붉은 색을 나타낸다.
헤모글로빈은 주로 척추동물들의 혈액 속에 존재하지만 일부 무척추동물들은 헤모글로빈을 가지기도 한다. 이 헤모글로빈은 골수에서 생성되어 간에서 분해되며, 이때 포르피린고리는 쓸개즙색소로 배출된다. 헤모글로빈의 분자량은 64,500이며 분자식은 C3032H4816O872N780S8Fe4이다. 또...
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