1.Harvesting chemical energy: Cellular respiration and fermentation2.- 유기화학물질을 에너지원으로 이용해 살아가는 생물들의 3가지 에너지대사 방법 중에서 산소성호흡을 관찰한다.- 생물의 에너지대사 현상에 대하여 이해한다.3.3.1 혼합한 용액의 양 및 실험 온도P. aeruginosa를 대신하여 E.coli를 사용해 E.coli에 의한 숙신산 산화작용을 조사하였다. 또한 예비 레포트의 도표에서 제시된 용량 대신 그 1/2 용량으로 혼합하여 실험을 수행하였다.3.2 메틸렌블루 용액이 완전히 탈색되기까지 걸린 시간▲ 실험 종료 시점에서의 시험관4.4.1 시험관 C~F에 동일한 양의 숙신산 용액을 첨가하였으며, 세균 현탁액은 모두 다르게 첨가하였다. 시험관 C~F 순으로 숙신산 용액에 대한 세균 현탁액의 비는 각각 0.25, 0.50, 1,00, 2.00이다. 이 비가 클수록 반응속도가 빠를 것이라고 예상하였다. 실제로 실험에서 메틸렌블루 용액이 완전히 탈색되기까지의 시간은 시험관 C에서 F 순으로 11분 14초, 8분 24초, 8분 10초, 3분 50초가 걸렸다. 따라서 반응속도는 앞서 말한 비가 커질수록 빨라진다는 것을 관찰할 수 있었다.4.2 시험관 F와 G를 살펴보면, 둘 다 첨가된 용액의 양은 모두 동일하나 시험관 F는 37°C, 시험관 G는 얼음 속에서 반응시키는 차이를 두었다. 시험관 F는 3분 50초 만에 탈색되었으나, 시험관 G는 실험이 종료된 시점에도 전혀 변화가 없었으므로 반응이 진행되지 않거나 혹은 아주 느리게 반응한다는 것을 관찰할 수 있었다. 그러므로 이 세균의 효소는 37°C에서 활성이 가장 크게 나타나는 것을 알 수 있다.5.5.1 대체로 사람의 체내에서는 산소성호흡이 일어난다. 산소성호흡은 해당과정, TCA 회로, 전자전달계 세단계로 크게 분류할 수 있다. 우선 세포질에서 일어나는 해당과정에서는 포도당이 피루브산 2개가 되면서 ATP 2개와 NADH2 2개가 생성된다. 이후 피루브산이 미토콘드리아 기질로 이동해 아세틸기만이 조효소에 의하여 TCA 회로에 투입된다. 이때 NADH2가 한 분자 생성된다. 그리고 TCA 회로에서 ATP 1개, FADH2 1개, NADH2 3개가 생성된다. 이후에 미토콘드리아 내막에 있는 전자전달계에서 전에 만들어진 NADH2와 FADH2의 고에너지 전자에 의하여 H+가 미토콘드리아의 막 사이 공간으로 이동하게 되며, 전자는 결과적으로 H2O를 만들게 된다. 위 3가지 과정을 통해 포도당 1개가 산소성호흡을 거치면 ATP 약 36개를 생성함을 알 수 있다.5.2 E. coli는 사람 몸속에 사는 박테리아로서, 대장균이라고 칭한다. 대장균은 그람음성의 조건성 호기성 세균이다. 이는 산소가 충분할 경우 산소성호흡을 하고, 산소가 부족할 경우 비산소성호흡으로 전환할 수 있는 세균이라는 의미이다. 산소가 없을 때 대장균은 오직 해당과정만을 통해 포도당으로부터 피루브산을 생성한 후 이때 만들어지는 에너지, 즉 ATP만을 이용하여 살아간다. 이 과정에서 생성되는 NADH2는 NAD로 다시 산화되어야 포도당 분자가 계속 분해되어 ATP를 만들 수 있다. 한편, 산소가 충분할 때는 포도당이 산소성호흡 전체 과정인 해당과정, TCA회로, 산화적 인산화 단계를 거쳐 이산화탄소로 완전히 분해되기 때문에, 산소가 없는 환경에서 만든 에너지보다 더 많은 에너지를 만들 수 있다.
1.DNA와 RNA 실험2.- DNA와 RNA의 3차원적 구조를 모델을 통해 이해하고 물리적, 화학적 성질을 이해한다.- 외가닥 RNA의 2차 구조를 computational prediction으로 확인할 수 있다.3.RNA prediction▲ ‘AGCCCGCCUAAUGAGCGGGCU’sequance의 외가닥 RNA 이차구조4.DNA와 RNA는 모두 핵에서 발견할 수 있으며 핵산에 속한다. 핵산의 기본 단위는 뉴클레오타이드(nucleotide)로, 인산과 5탄당, 염기가 1:1:1로 연결되어 있는 구조이다. DNA는 디옥시리보스(deoxyribose)를 오탄당으로 가지고 있으며, DNA가 가지고 있는 염기는 아데닌(A), 티민(T), 사이토신(C), 구아닌(G)으로 총 4종류이다. 아데닌(A)과 티민(T), 구아닌(G)과 사이토신(C)끼리만 짝을 이루며, 이를 상보적 결합이라고 한다. 또한 이중나선의 형태를 띠고 있는데, 뉴클레오타이드가 여러 개 이어진 폴리뉴클레오타이드 두 가닥이 서로 마주보며 꼬이면서 결합되어 있다. 반면 RNA는 DNA의 일부가 전사되어 형성되며, 5탄당의 한 종류인 리보스를 기반으로 이루어져 있다. 염기로 티민(T)이 아닌 우라실(U)을 가지고, 아데닌(A)-우라실(U) 사이와 구아닌(G)-사이토신(C) 사이에서 상보적으로 결합한다. 또한 DNA와 달리 RNA는 단일가닥 구조로 이루어져 있어 이차 구조를 만들어낼 수 있다.5.5.1 DNA의 이중나선은 대부분 오른나사(right-handed helix) 방향으로 회전한다. 즉 두 가닥의 폴리뉴클레오타이드가 중앙선을 오른쪽으로 감아서 우선상 나선을 이룬다. 그 회전 방향은 DNA의 양 끝에서 나선의 축을 아래로 내려다보았을 때 어떤 방향으로 꼬이면서 올라오는지를 보면 판단할 수 있다. DNA는 염기가 상보적으로 결합할 수 있도록 역평행 구조를 가지고 있는데, 이는 폴리뉴클레오타이드의 합성은 5'에서 3' 방향으로만 일어날 수 있다는 것을 의미한다. 여기서 5‘는 DNA의 5탄당인 디옥시리보스의 5번 탄소를, 3’는 3번 탄소를 뜻한다. 이때 DNA 이중나선의 바깥쪽에 위치한 당-인산 골격과 이중나선의 안쪽에 자리한 염기가 결합할 때의 위치와 각도에 의해 회전 방향이 결정된다. B-DNA의 경우 염기쌍이 나선축에 대해 약 6도 기울어져 있다.5.2 DNA의 이중나선이 1회 회전할 때마다 10개의 뉴클레오타이드 쌍이 사용된다. 살아 있는 세포에서는 뉴클레오타이드 쌍이 대략 10~10.5개 정도가 연결되어야 DNA의 이중으로 된 나선이 1번 감긴다. 나선이 한 바퀴 감길 때 길이가 3.4nm이고, 한 염기쌍에서 다른 염기쌍까지의 거리는 0.34 nm이므로 간단히 계산하면 (3.4 nm/ 0.34 nm = 10쌍)이다. 또한 염기가 나선식 계단과 같이 각 염기가 인접한 염기쌍과 약 36도씩 빗겨나 놓여 있어, DNA 이중나선의 한 회전 속에는 약 10개의 뉴클레오타이드 쌍이 있게 된다. 이것은 가장 흔히 발견되는 형태인 B-DNA에 대한 설명이다. A-DNA의 경우 11개의 염기쌍이 있고, Z-DNA는 12개의 염기쌍이 있다.5.3체내에는 한 가지 형태의 DNA 구조만 존재하는 것이 아니다. 이중나선 DNA의 구조는 3가지 종류가 있는데, 우리가 익히 알고 있는 것은 B-DNA로, 가장 많은 비율을 차지하고 있으며, 왓슨과 크릭이 발견하였다. 그 외에도 A-DNA와 Z-DNA가 있다. 그 두 가지 유형의 DNA는 B-DNA보다 덜 흔하다. A-DNA는 B-DNA와 마찬가지로 오른나사 구조이며, 고염, 탈수 상태에서 존재한다. 또한 염기쌍 사이의 간격이 더 짧다. 왼나사 방향으로 회전하는 Z-DNA는 생체에서 형성되기 어려우나 전사할 때 드물게 발견되기도 한다. 그리고 일부 암 유발 유전자의 작동에 관여하는 것으로 알려져 있다.
Harvesting chemical energy - Cellular respiration and fermentation 생물의 에너지대사 현상 실험 레포트 A+ - 연세대 공학생물학1
