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대본 - 위,소장,대장의 기능

위, 소장, 대장의 기능장은 음식물 중의 화학 성분을 재빠르게 판단하여 소화시키기 위해 주변의 장기에 지령을 보내는 작용을 한다. 이것은 뇌 등의 중추신경계로부터 지령을 받아서 하는 것이 아니라 독립적인 장 자신의 작용이다.뇌 없이 온몸이 장으로 되어 있는 원시적 생물 히드라의 연구로부터 ‘뇌는 장의 신경세포에서 생겼다’라는 설도 나와 있을정도이다.■ 소화 조절기능● 소화액 분비□ 입으로 들어온 음식물은 소화관을 이동해 가는 과정에서 여러 가지 소화 효소의 작용을받아 조금씩 흡수되기 쉬운 형태로 소화?분해되어 간다.□ 신경계의 작용은 자율신경계(교감신경과 부교감신경)에 의한 것으로 시각?미각?후각?청각 등의 자극이 뇌로 전달되어 소화액을 분비하는 뇌상의 중추성 반사성 분비와음식물로 소화관 점막의 신전 자극이나 화학적 자극에 의한 국소 반사성 분비가 있다.□ 교감신경은 분비나 운동을 억제하고, 부교감신경은 반대로 분비나 운동을 촉진한다.기 관소 화 활 동부교감신경의 흥분교감신경의 흥분구 강타액분비다량의 엷은 액소량의 진한 액식도?위?장연동운동촉 진억 제분 비 선소화액분비증 가감 소괄 약 근유문?디 괄약근회장 맹장 판막내항문 괄약근이 완수 축담 낭담낭근수 축이 완담즙 배출촉 진감 소간당 대 사글리코겐 합성(혈당 저하)글리코겐 분해(혈당 상승)■ 위● 위의 구성□ 위는 위아래로 관이 연결된 주머니 모양을 하고 있다. 오른쪽 아래로 쳐진 듯한 모양은J형을 이루고 있다.□ 식도에서 위로 연결되는 부분을 들문, 분문(cardia), 위에서 작은 창자로 연결되는 부분을날문, 유문(pylorus)이라 하며, 들문을 지나는 수평선보다 몸 위쪽에 위치한 부분을위바닥(fundus), 들문을 지나는 수평선보다 아래쪽에 위치한 위바닥 반대편을위몸통(body)이라 한다.□ 날문에는 날문조임근이 존재하여 미즙의 흐름을 조절하는 기능을 하므로 미즙의 흐름은비교적 일정하게 유지된다.□ 유문에는 유문괄약근이 존재한다. 유문 괄약근은 유문의 개폐를 담당한다.□ 위벽의 구조○ 바깥쪽으로부터 장막?근육층?점막으로 되어 있다.○ 근육층은 종주근?윤주근?사주근층의 3층으로 되어있다.○ 위점막 표면에는 점막주름이 많이 있는데 위가 확장되어도 위 내부에서 음식물을 교반할 때좋은 것으로 위체에 가장 많다.○ 위점막의 위선을 형성하는 세포로는 주세포, 방세포(벽세포), 부세포가 있다.○ 주세포는 펩신, 방세포는 염산, 부세포는 점액을 분비한다.● 위액 분비□ 뇌상에 의한 분비○ 구강내로 음식물이 들어가거나, 맛있는 것을 보거나 상상하던지 냄새가 나면 그 자극은 대뇌피질에서 연수에 있는 위액분비중추의 부교감신경핵이 매개하여 직접 위의 점막으로 전달되든지 또는 가스트린 분비를 촉진하여 직접 전달하여 위액 분비는 커진다.□ 위상에 의한 분비○ 위에 들어온 음식물의 물리적?화학적 자극에 의해서 반사적으로 위액 분비가 일어난다. 그리고 위벽의 신전이나 음식물에 있는 성분 등이 유문부 점막의 가스트린 분비세포(G세포)를 자극하여 소화관 호르몬인 가스트린이 혈중으로 분비되고, 위액 분비를 촉진시킨다.□ 장상에 의한 분비○ 음식물이 십이지장으로 들어가면 물리적인 자극과 단백소화 분해산물이 화학적인 자극으로 소장 가스트린이 분비되어 위액 분비와 운동을 촉진시킨다. 한편 산성물질?지방?당질 등이 십이지장벽에 접촉되면 시크리틴이나 위 억제펩타이드(GIP) 등의 호르몬이 분비되어 가스트린이나 위액 분비와 위 운동을 억제한다.● 위의 기능□ 기계적인 운동을 통해 음식물을 물리적으로 박살낸다. 기계적인 운동이란 위가움직이면서 음식물을 깨부수는 운동을 가리키며 연동운동이라고도 한다.□ 산과 소화효소(펩신)를 분비하여 음식물을 화학적으로 분해한다. 위액의 역할은 차라리음식물의 살균에 있다고 할 수 있다.1883년에 독일의 코흐(Robert Koch, 1843~1910)가 콜레라의 원인균을 발견하여 “콜레라는 콜레라균에 의해 발생하는 전염병이”라는 주장을 했다. 이 주장에 반대한 독일의 페텐코퍼(Max Josef von Pettenkoffer, 1818~1901)는 콜레라가 병원성 세균에 의해 발생하는 것이 아니라는 자신의 주장을 증명하기 위해 콜레라균이 잔뜩 들어있는 용액을 직접 들이켰지만 콜레라는 발생하지 않았다. 그 이유는 아마도 위액의 강한 산성에 의해 콜레라균이 몰살당했기 때문으로 생각되고 있다.위궤양의 원인으로 주목을 받고 있는 헬리코박터 파일로리균이다. 1980년 중반 무렵까지 위속은 강한 산성이기 때문에 살수 있는 미생물은 없다고 생각돼 왔었다. 파일로리 균은 주위에서 요소를 끌어들인다. 그리고 특수한 효소를 붙잡아 요소로부터 알칼리성 암모니아를 만들어내고, 산을 중화시켜 산의 영향을 피하고 있다.□ 짧은 시간이지만 음식물을 저장한다. 그러므로 고기덩어리와 같이 소화가 잘 되지않는 음식을 섭취하면 식욕이 덜 생기며, 소화가 잘 되는 야채의 경우 일찍 배가 고파진다.□ 내인인자(intrinsic factor)를 생성하며 비타민 B12가 잘 흡수되도록 한다.□ 흡수작용이 거의 없지만 다만 물, 알콜, 포도당 등이 약간 흡수될 뿐이다.● 분비기능을 가진 위벽이 흡수는 못하는 이유□ 위점막의 상피는 알칼리성 점액으로 덮여 있으므로 흡수를 할 수 없다.□ 위점막 상피에는 영양소를 운반하는 기전(mechanism)이 발달되어 있지 않다□ 위점막에서는 수분을 통과시키는 기능을 못한다.□ 위에서는 소화가 일부 일어날 뿐 완료되지 않는다.■ 소 장● 소장의 구성□ 소장은 십이지장, 공장, 회장으로 이루어진다.□ 길이가 약 6～7미터에 이르는 긴 관이다. 관의 직경은 3～6cm이다.□ 음식물의 90%를 소화?흡수하는 가장 중요한 부위이다.● 표면적이 넓은 점막의 구조□ 소장 구조의 특징은 점막 구조에 있다.□ 소장 표면에는 윤상주름이라고 부르는 소장의 주행에 직각으로 뻗어 돌출된 윤상주름이많이 있어서 장 내용물이 충만되도 소실되지 않는다.□ 주름의 점막면에는 융모라고 부르는 작은 돌기가 조밀하게 나와 있다. 이와 같은몇 단계주름의 돌출 구조는 점막의 표면적을 윤상주름에서 약 3배, 융모에서 약 30배,미세융모에서 약 600배로 늘어나 흡수율을 높인다.● 소장내 소화관 호르몬의 작용□ 소화관 호르몬은 혈류를 타고 췌장이나 간?담낭으로 가서 췌장액?담즙 분비를 촉진시킨다.□ 소장의 연동운동이나 융모운동을 촉진시킨다.□ 시크레틴, 콜리시스토키닌, 판크레오자이민에 의해 췌장액?담즙분비 촉진, 소장운동의 촉진, 장액분비촉진장의 내벽 여기저기에 있는 센서세포(기저 과립세포)는 음식물의 화학 성분을 세포 위쪽에서 감지하고 하부로부터 호르몬을 분비하여 췌장, 간, 쓸개 등 주위의 장기에 음식물의 정보를 보내 적절한 활동을 일으킨다. 센서세포는 갖가지 화학성분에 대응할수 있게 10종류 이상이다. 예컨대 음식물에 단백질이 많이 포함되어 있으면 장은 소화하기 쉽도록 췌장에 소화효소를 분비하게 하고, 또 지방이 많으면 쓸개를 수축시켜 지방의 소화를 돕는 쓸개즙을 장속으로 들어가게 한다. 또한 유해물질을 감지하면 장 자신의 내벽으로부터 대량의 장액이 분비되어 몸 밖으로 유해물질을 내보낸다.(설사)● 소장의 소화작용□ 3대 영양소는 소장에서 분해되고 흡수되지만 소화관 내에서 완전히 소화되어 곧바로흡수되는 것은 일부이다.□ 소장에서의 소화는 다음 2단계로 효율이 좋게 진행된다.○ 1단계 ? 관내소화?소화관 중에서 진행되는 중간 단계까지의 소화라는 의미에서 중간소화라고 부른다. 탄수화물은맥아당으로, 단백질은 올리고 펩타이드로, 지방은 지방산?글리세린?모노글리세라이드로중간소화된다.○ 2단계 ? 막 소화?소화활동의 최종단계로 종말소화라고도 부른다. 소화관내에서 세포로 흡수되어 혈관이나 림프관으로들어갈 때까지의 소화이다. 각 영양소는, 예를 들면 탄수화물은 포도당 등의 단당류, 단백질은

자연과학| 2012.02.27| 6페이지| 1,000원| 조회(326)

기능, 위, 소장, 대장, 소화활동, 소화액, 위, 소장, 대장의 기능, 소화 조절기능, 소화액 분비

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위, 소장, 대장의 기능

식 이 요 법 위 , 소장 , 대장의 기능 20032151 김정엽목 차 서 론 본 론 위 소 장 대 장 결 론장은 음식물 중의 화학 성분을 재빠르게 판단하여 소화시키기 위해 주변의 장기에 지령을 보내는 작용을 한다 . 이것은 뇌 등의 중추신경계로부터 지령을 받아서 하는 것이 아니라 독립적인 장 자신의 작용이다 . 제 2 의 뇌소화 조절기능 ○ 시각 ․ 미각 ․ 후각 ․ 청각 등의 자극이 뇌로 전달되어 소화액을 분비하는 뇌상의 중추성 반사성 분비 ○ 음식물로 소화관 점막의 신전 자극이나 화학적 자극에 의한 국소 반사성 분비 교감신경은 분비나 운동을 억제하고 , 부교감신경은 반대로 분비나 운동촉진소화 조절기능 기 관 소 화 활 동 부교감신경의 흥분 교감신경의 흥분 구 강 타액분비 다량의 엷은 액 소량의 진한 액 식도 ․ 위 ․ 장 연동운동 촉 진 억 제 분 비 선 소화액분비 증 가 감 소 괄 약 근 유문 ․ 디 괄약근 회장 맹장 판막 내항문 괄약근 이 완 수 축 담 낭 담낭근 수 축 이 완 담즙 배출 촉 진 감 소 간 당 대 사 글리코겐 합성 ( 혈당 저하 ) 글리코겐 분해 ( 혈당 상승 )위의 구성 식도에서 위로 연결되는 부분을 들문 , 분문 ( cardia ) 위에서 작은 창자로 연결되는 부분을 날문 , 유문 (pylorus) 들문을 지나는 수평선보다 몸 위쪽에 위치한 부분을 위바닥 ( fundus ) 들문을 지나는 수평선보다 아래쪽에 위치한 부분을 위몸통 (body) 날문에는 날문괄약근이 존재 ▷ 미즙의 흐름을 조절하는 기능 유문에는 유문괄약근이 존재 ▷ 유문의 개폐를 담당위의 구성 □ 위벽의 구조 ○ 바깥쪽으로부터 장막 ․ 근육층 ․ 점막으로 되어 있다 . ○ 근육층은 종주근 ․ 윤주근 ․ 사주근층의 3 층으로 되어있다 . ○ 위점막의 위선을 형성하는 세포로는 주세포 , 방세포 ( 벽세포 ), 부세포 가 있다 . ※ 주세포는 펩신 , 방세포는 염산 , 내인성인자 , 부세포는 점액 을 분비 위액의 출구 부세포 벽세포 주세포음식물이 십이지장으로 들어가면 물리적인 자극과 단백소화 분해산물 의 화학적인 자극으로 소장 가스트린이 분비되어 위액 분비와 운동을 촉진 장상에 의한 분비 자극은 대뇌피질에서 연수에 있는 위액분비중추의 부교감신경핵이 매개하여 직접 위의 점막으로 전달되든지 또는 가스트린 분비를 촉진 뇌상에 의한 분비 위액 분비 위상에 의한 분비 위에 들어온 음식물의 물리적 ․ 화학적 자극에 의해서 위벽의 신전이나 음식물에 있는 성분 등이 유문부 점막의 가스트린 분비세포 (G 세포 ) 를 자극하여 소화관 호르몬인 가스트린이 혈중으로 분비□ 연동운동이란 위가 움직이면서 음식물을 깨부수는 운동을 가리킴 □ 산과 소화효소 ( 펩신 ) 를 분비하여 음식물을 화학적으로 분해한다 . 그러나 수술로 위를 적출한 사람도 다른 장기가 분비하는 소화액으로 음식물을 소화한다 . 위의 기능 위액의 역할은 차라리 음식물의 살균 에 있음위의 기능 □ 짧은 시간이지만 음식물을 저장 □ 내인인자 (intrinsic factor) 를 생성하며 비타민 B 12 가 잘 흡수되도록 도움 □ 흡수작용이 거의 없지만 다만 물 , 알콜 , 포도당 등이 약간 흡수될 뿐 !! 위점막의 상피는 알칼리성 점액으로 덮여 있다 . 위점막 상피에는 영양소를 운반하는 기전이 발달되어 있지 않다 . 위점막에서는 수분을 통과시키는 기능을 못한다 . 위에서는 소화가 일부 일어날 뿐 완료되지 않는다 . 분비기능을 가진 위벽이 흡수는 못하는 이유소 장소장의 구성 □ 소장은 십이지장 , 공장 , 회장으로 이루어진다 . □ 길이가 약 6 ～ 7 미터에 이르는 긴 관이다 . 관의 직경은 3 ～ 6cm 이다 . □ 음식물의 90% 를 소화 ․ 흡수하는 가장 중요한 부위이다 . ● 표면적이 넓은 점막의 구조 □ 소장표면에는 소장의 주행에 직각으로 뻗어 돌출된 윤상주름이 존재 □ 주름의 점막면에는 융모라고 부르는 작은 돌기가 조밀하게 존재 점막의 표면적을 윤상주름에서 약 3 배 , 융모에서 약 30 배 , 미세융모에서 약 600 배 로 늘어나 흡수율을 높인다 .소장소장내 소화관 호르몬의 작용 □ 시크레틴 , 콜리시스토키닌 , 판크레오자이민에 의해 췌장액 ․ 담즙분비 촉진 , 소장운동의 촉진 , 장액분비촉진 □ 소장의 연동운동이나 융모운동을 촉진시킨다 .대 장대장의 구성 □ 대장의 직경은 소장에 비하여 약 2 배 , 전체 길이는 약 1.6m 의 관으로 소장보다 짧다 . □ 대장이란 맹장 , 충수 , 결장 , 직장 , 항문관을 총칭 하는 명칭이다 . □ 대장벽은 소장보다 얇고 , 소장에서 볼 수 있는 윤상주름 , 융모는 없다 .대장의 기능 수분을 흡수하여 분변을 형성하여 배설하는 것 이 역할이다 . 대장액은 점액이 많은 알칼리성 으로 소화효소는 거의 없다 . 장내세균 활동 은 장의 기능 중의 한 가지장내세균과 인체관계 □ 대장에는 100 조 , 100 여종의 세균이 상재 ▷ 장내세균총 분해되지 않은 음식물찌꺼기를 부패∙발효시켜 분변 형성 장내세균총은 유용균과 유해균으로 나눌 수 있으며 양자의 균형에 의해 건강상태가 조절 된다 .장내세균과 인체관계 유용균중에서도 Bifidobacterium 은 사람의 건강유지에 중요한 역할 유해균으로는 E.coli , Clostridium, Proteus, Bacteroides 등이 있으며 장내의 부패를 촉진하여 노화가 빨리 일어나게 하고 발암물질을 생성 유산균이 생산하는 유산은 장내 pH 를 낮춰 병원균의 번식을 억제 , 상재 대장균총 등이 소장으로 상행하는 것을 방지 비타민 K 나 B 복합체는 이들 균에서 생성되어 대장에서 흡수제 2 의 뇌라고 불릴 정도로 똑똑하고 중요한 장기인 장은 올바른 식습관에 의해서 건강이 유지되거나 나빠진다 . 올바른 식습관올바른 식습관 적게 먹어야 오래 산다 국물은 오히려 소화를 힘들게 한다 천천히 먹어라 생식을 하라올바른 식습관 도정하지 않은 곡물을 먹어라 비만은 굶는 것으로 해결되지 않는다 음식도 바꿔 먹으면 탈이 난다{nameOfApplication=Show}

자연과학| 2012.02.27| 23페이지| 3,000원| 조회(841)

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Archaea 종류, 역할, Eubacteria와의 차이

Archaea 종류, 역할, Eubacteria와의 차이■ Archaea(고세균)의 기원● 최초의 발견□ 토마스 브록(Thomas D. Brock)?인디애나 대학 재직시절 1967년 ‘고온에서 적응하는 미생물들’ 네이처에 발표?같은 해 ‘고온에서의 생명 ’ 과학저널에 발표?1969년 Thermus aquaticus라는 고온성 세균을 미국 옐로우 스톤 국립공원에서 분리 동정Journal of Bacteriology 에 발표?1971년 90℃가 넘는 온도에서 생육하는 초고온균 ‘Sulfolobusacidocaldarius'를 발견□ 옐로우스톤 국립공원옐로스톤(노란 바위)이라는 명칭은 미네랄이 풍부한 온천수가 석회암층을 흘러내리며 바위 표면을 노랗게 변색시켜 붙여진 이름이다. 1872년에 미국 최초의 국립공원으로 지정되었으며, 1978년 유네스코 자연유산으로 지정되었다.수십만 년 전의 화산폭발로 이루어진 화산고원 지대로, 마그마가 지표에서 비교적 가까운 5km 깊이에 있어 그 결과로 다채로운 자연현상이 나타나는 곳이다.공원에는 간헐천을 비롯해 여러 가지 온천이 1만여 개나 존재한다.※ 강력한 산성을 띄고 있어 사람이든 뭐든 바로 녹여버린다고 한다. 주위가 노란것은유황 & 석회질 때문..● 계통 분석□ 칼 우즈?1977년 이전까지 생물의 분류에 있어 가장 많이 사용되었던 분류법은 7단계분류법이다.?당시 생물을 원핵생물계, 원생생물계, 진규생물계, 식물계, 동물계로 분류?1977년 우즈와 폭스는 진핵생물 3종의 16s rRNA, 일반세균 5종의 16s rRNA, 메탄생성균 4종의16s rRNA의 염기서열을 분석→ 메탄생성균들이 계통적으로 다른 종류의 세균과는 다르다는 결론을 내리고 이 종류의미생물을 아키박테리아로, 기존의 세균들을 유박테리아로 분류할 것을 제안■ Archaea(고세균)의 분류 및 특성● Archaea(고세균)의 계통학적 분류□ 분 류○최근까지 Archaea(고세균) 크게 Crenarchaeota, euryarchaeota, korarchaeota 3개의 문(phylum)으로 분류○2002년 대표적인 고온균 연구가 칼 스테터(Karl O. Stetter)연구진에 의해 Nanoarchaeota라는 새로운 종이 발견됨(Nature, 2002)에 따라 현재는 4종류로 크게 분류한다.● 종류 및 특성□ Crenarchaeota○초기에 hyperthermal vent 등이나 온천등에서 분리, 대부분이 초고온성 Archaea(고세균)라고여겨져 왔다.○현재까지 동정된 미생물중에서 최고의 온도(113도)에서 자람 ⇒ Pyrolobusfumarii, Strain121○최근에는 해수나 토양등의 저온 환경 샘플에서 추출한 DNA에서 Crenarchaeota 에 가까운염기서열들이 보고됨에 따라 지금까지의 생각과는 달리 좀더 광범위한 환경에 서식할가능성이 점쳐지고 있다.○가장 대표적인 특징은 호열성과 함께 호산성이다.○Crenarchaeatoa중 가장 많은 연구가 된 대표적인 균인 Solfolobussolfafaricus 가 속해있는Sulfolobales목은 pH1 ~ 2사이에서 가장 잘 자라며 pH7이상에서는 사멸한다.□ EuryarchaeotaEuryarchaeota는 한가지 특징으로 정리하기 어려울 정도의 다양한 아키아들이 속해 있다.현재까지 이들을 분류하는 전통적인 방법으로 주로 생육 특성에 따른 분류방법으로 초호열성균, 메탄생성균, 호염균, Thermoplasma 으로 분류된다.○초호열균(Hyperthermophiles)?초호열성Euryarchaeota들은 hydrothermal vent에서 발견?생육 최적 온도가 80C 이상?초호열균에 속하는 대표적인 다섯종(genus)?Thermococcus?Pyrococcus?Methanopyrus?Archaeoglobus?Ferroglobus?이중 Thermococcus 와 Pyrococcus 는 유전적으로 아주 가까운 절대혐기성 chemoorganotrophs○메탄생성균(Methanogens)?현재까지 알려진 아키아의 약 45% 가량이 메탄을 생성?산소가 없는 다양한 호수, 늪, 심해저, 동물의 장내 등등의 환경에서 제일 많이 발견되는아키아가 methanogen이다.?메탄 생성의 원료 이산화탄소, 수소, formate, 일산화탄소, 메탄올, 메틸아민, 다이메틸아민,트라메틸아민, 메틸머캡탄, 아세테이트 등 다양○호염성균(Halophiles)?호염성 아키아는 계통학적 분류상에 Halobacteriacea family에 속하는 일련의 아키아를 뜻한다.?서식지 ⇒ 바닷물 10배의 염농도(9%=1.5M)이상에서 주로 생육?약 2M에서 5M사이의 무기염 농도에서 생육하는 호염성 아키아⇒ 세포내의 단백질들과 다른 거대분자들이 높은 이온강도의 환경에서 기능을 하도록 그들을 변형함?호염성 아키아의 대표적인 미생물?Haloarcula?Halobacterium?Haloferax?Natronomonas 등○Thermoplasma?낮은 수소이온농도(pH)에서 잘 자라고 약산성이나 중성 이상의 pH에서는 죽는 극산성 미생물들?종 류(genus)?Ferroplasma?Picrophilus ⇒ 최적 pH가 0.7이고 pH4이상에서는 사멸?Thermoplasma ⇒ 세포막은 있으나 세포벽이 없다※세포막은 만노스와 글루코스가 붙어있는 tetra-ether lipid(lipoglycan)로 구성되어 있어 lipopolysaccharide 와 유사하다.□ Korarchaeota○대부분 uncultured 미생물로서 environmental DNA에서 분리한 16S rDNA 시퀀스를 통해 알려진 미생물○주로 고온성 환경에서 분리된 DNA에서 보고되어 고온성일 것으로 추측□ Nanoarchaeota○직경이 400nm 정도의 구균○초고온성이고 혐이성이며 숙주에 공생하는 아키아이다.■ Archaea(고세균)와 Eubateria의 차이● Cytoplasmic membrane□ 에스테르(ester)결합에 의해 연결된 지방산이 포함되어 있지 않고 에테르(ether)결합에 의해 가지가 있는 탄화수소체인이 글리세롤에 연결되어 있다.○ 글리세롤의 방향성(L-form)○ 에테르 결합○ isoprenoid chain

자연과학| 2008.10.09| 6페이지| 1,000원| 조회(806)

미생물, Archaea, 고세균

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단백질 정제에 사용되는 크로마토그래피

11 목 차■크로마토그래피의 정의■크로마토그래피의 종류■크로마토그래피의 분류■단백질 정제에 사용되는 세 가지 크로마토그래피●이온교환 크로마토그래피●겔 거르기 크로마토그래피●친화 크로마토그래피■요약■Reference크 로 마 토 그 래 피■ 크로마토그래피의 정의크로마토그래피(chromatography)는 혼합물로부터 그 성분들을순수하게 분리하거나 확인, 정량하는데 사용하는 편리한 방법중의하나이다. 이 방법에 의한 물질의 분리는 혼합물이 정지상(stationary phase)이나이동상(mobile phase)에 대한 친화성이 서로 다른 점을 이용하는것으로, 이 친화성에 중요한 영향을 미치는 인자는 흡착, 이온화 및분배계수들로써 여러 종류의 크로마토그래피는 이들 인자가 서로합하여 작용하게 된다.■ 크로마토그래피의 종류● 겔 크로마토그래피 (gel chromatography)● 이온교환 크로마토그래피 (ion exchange chromatography)● 친화성 크로마토그래피 (affinity chromatography)● 소수성 상호반응 크로마토그래피 (hydrophobic interaction chromatography)● 종이 크로마토그래피 (paper chromatography)● 얇은 막 크로마토그래피 (thin-layer chromatography)● 기타 크로마토그래피□ 기체 크로마토그래피 (gas chromatography)□ 고성능 액체 크로마토그래피 (high performance liquid chromatography)□ 초임계 유체 크로마토그래피 (supercritical fluid chromatography)■ 크로마토그래피의 분류크로마토그래피법은 1906년의 첫 연구로부터 오늘날까지 계속 이론 및방법이 새롭게 발전되고 개발되었기 때문에 각 크로마토그래피법의 이름도다양하다. 즉 분리 메카니즘에 따라, 분리 조작법에 따라, 정지상의 종류에따라 그 이름이 붙여졌기 때문에 지금에 와서는 혼란을 가져왔다. 따라서최근에 공통적으로 불리는 이름은 우선 .정지상이 겔인 경우는 겔 크로마토그래피(gel chromatography) 혹은 분리메카니즘에 따라 크기별 배제 크로마토그래피(size exclusion chromatography; SEC)라 부르며, 이것은 다시 겔이 소수성일 때 겔 투과크로마토그래피(gel premeation chromatography ; GPC), 친수성일 때 겔 ― 거르기크로마토그래피(gel filtration chromatography ; GFC)라고 부른다.정지상이 액체인 LLC는 액체 정지상이 지지체 suppord 에 물리적으로흡착된 경우 그냥 LLC라 하고, 액체 정지상이 지지체에 화학결합으로 붙어있을 경우를 결합형 정지상 크로마토그래피(bonded phase chromatography; BPC)라 부른다. 한편 이온 크로마토그래피(ion chromatography ; IC)는기본 분리 메카니즘의 이온교환이나 검출법이 IEC와 달라 구별하여 IC라고하는데 분류소속은 역시 LSC에 속하고 IEC와 관련을 갖게 된다. 또한이온쌍 크로마토그래피(ion-pair chromatography ; IPC)는 시료가 (+) 혹은(-) 이온인 점은 IEC와 관련이 있고 분배될 때는 BPC와 비슷하므로 소속을분명하게 둘 수 없었다.분리판을 사용하는 LC는 잘 알려진 종이 크로마토그래피(paper chromatography; PC)와 얇은 층 크로마토그래피(thin layer chromatography ; TLC)로 분류된다.■ 단백질 정제에 사용되는 세 가지 크로마토그래피● 이온교환 크로마토그래피 (ion exchange chromatography)□ 원 리○ 이온교환 크로마토그래피는 이온교환성 작용기를 가진 불용성 물질, 즉 이온교환수지(ion exchanger)를 써서 매질 속에 있는 이온 화합물들을 선택적으로분리하는 방법이다.?이온교환수지센물을 단물로 만드는 데 오래 전부터 사용되어 온 규산염(예를 들면 제올라이트)은일종의 이온교환수지이다. 그러나 지금은 합성한 이온교환수지가 널리 사용되고phadex와 같은 덱스트린계 이온교환수지는 탈염에 쓰일 뿐 아니라 펩티드나단백질의 분리에도 널리 이용된다.셀룰로오스계 교환수지의 작용기로서는 다음과 같은 것들이 있다.?이온교환 반응양이온교환수지(A+R-)와 매질 속의 염(B+S-) 사이에는 다음과 같은교환반응이 일어난다.A+R-+ B+S-B+R-+ AC S-이러한 이온교환반응은 일종의 가역반응이며, 그 K 값, 다시 말해서 매질 속에있는 용질이 교환되는 정도는 이온교환수지의 성질(그 모체 속에 있는다리결합의 수 및 작용기의 성질), 매질 속에 있는 용질 이온의 종류와 농도,pH, 온도 등에 좌우된다. 일반적으로, 다리결합의 수가 적을수록 이온교환속도는빠르지만, 교환의 선택성이 감소되며, 더 많은 물을 흡수한다. 또 ―SO3H,―CNR3와 같은 작용기를 가진 이른바 강한 이온교환수지는 약한 산 또는약한 염기와도 안정한 염을 만들지만, ―COOH, ―NH2 와 같은 작용기를가진 약한 이온교환수지는 약한 산 또는 약한 염기와는 불안정한 염을 만든다.뿐만 아니라, 매질 속의 이온에 대한 교환수지의 친화도는 이온의 농도 및전하와도 관계가 있다. 일반적으로 매질 이온의 농도가 클수록 교환이 쉽게일어나며, 또 그 전하가 클수록 교환수지와 강하게 결합한다(3가>2가>1가의순서로 친화도가 감소된다). 또 전하가 같은 이온에 관해서는 일반적으로원자번호가 클수록 수지에 대한 친화도가 크다. 예컨대, DOWEX 50에 대한친화도는 다음과 같다.Ba2+> Sr2+> Ca2+> Mg2+> Be2+(2가 이온)Ag+> Cs+> NH4+> K+> Na+> H+(1가 이온)따라서 교환수지에 결합되어 있는 어떤 양이온은 이보다 원자가가 큰 이온을포함하는 묽은 용액으로도 쉽게 제거될 수 있고, 반대로 원자가가 보다 작은 이온을수지에 결합시키고자 할 때는 이온의 진한 용액을 매질로서 사용하면 된다.?이온교환수지의 예비처리시판되고 있는 이온교환수지, 특히 양이온교환수지는 철분 및 다른 중금속을포함하고 있기 때문에, 우선 2 ～ 4N HCl로 씻잠길 정도가지 산을 흘려 내보낸 후, 0.2M Tris-HCl 완충용액 2㎖을 컬럼에가해준다. 이때부터 이 완충용액이 들어 있는 깔때기를 연결하고, 둘째 아미노산과,셋째 아미노산이 차례로 용리될 때까지 완충용액을 계속 공급한다. 이때도앞서와 마찬가지로 닌히드린 시약을 써서 아미노산을 확인한다.● 겔 거르기 크로마토그래피(Gel filtration chromatography)□ 원 리○ 분자의 크기가 다른 혼합물을 부푼 겔 입자층을 통과시키면 큰 분자는 빨리 통과하지만작은 분자는 느리게 통과한다. 그래서 겔 거르기법은 이 원리를 이용하여 물질을분리하는 방법이다.Sephadex 겔 입자 큰 분자 작은 분자(a)(b)(c)즉, 그림에 나타난 바와 같이 겔을 채운 컬럼 위쪽에 한 혼합물의 용액을 부어넣었을 경우(a), 큰 분자들은 겔의 입자와 입자 사이의 틈새를 거침없이 빠져나갈수 있으나, 작은 분자들은 겔 입자 내부에 있는 작은 틈새 속으로 끼어 들어갈수 있기 때문에 도리어 그 이동이 방해된다(b). 이리하여 큰 분자들은 작은 분자들보다빨리 이동하여 컬럼 아래쪽에서 먼저 용출된다(c). 이러한 분리과정을 흔히“분자체(molecular sieve)"라고 부르지만, 겔 거르기에서는 보통의 체를 거를 때와는반대 현상이 일어난다.겔 거르기 법에서는 미생물에서 분리된 각종 덱스트란 겔이 사용된다. 이들덱스트린은 숱한 다리 결합으로 연결된 다당류로서 Sephadex라는 이름으로판매되고 있다. Sephadex는 많은 히드록시기를 가지고 있으므로 수용액에 담가두면부풀어 각 종류마다 일정한 크기의 틈새를 가진 겔을 만든다.종 류배제한계(분자량)흡 수 량(건조 겔 g당 물 g수)증가한 부피(건조 겔 g당 물 ㎖수)G 10700까지1.0 ± 0.12 ～ 3G 151500까지1.5 ± 0.12.5 ～ 3.5G 255000까지2.5 ± 0.25G 5010000까지5.0 ± 0.310G 7050000까지7.5 ± 0.512 ～ 15G 100100000까지10.0 ± 1.015 ～ 20G 1 크로마토그래피(Affinity chromatography)□ 원 리○ 생물학적 활성을 지닌 대부분의 생체물질은 효소-기질 간의 반응에서처럼 어느특정한 물질과 강한 친화력에 의하여 선택적으로 결합한다. 친화 크로마토그래피(affinity chromatography)는 이 사실에 근거를 둔 것으로 생체물질을 분리, 정제하는 데이용된다. 즉, 분리?정제하고자 하는 물질과 선택적인 친화력을 갖는 리건드(ligand)를비수용성 고분자수지와 같은 지지체(matrix)에 고정시켜 크로마토그래피 컬럼을만든 다음, 시료용액을 통과시킬 경우, 용액중의 특정한 물질은 리건드와의 선택적인결합으로 크로마토그래피 컬럼에 남게 되지만, 리건드와 친화력이 없는 물질은 컬럼을그대로 통과하게 된다.친화 크로마토그래피: 리건드: 리건드에 대해친화성이 있는 물질: 리건드에 대해친화성이 없는 물질지지체와 리건드를연결시키는 사슬형 팔비수용성고분자 지지체리건드리건드에 친화성을가지는 물질(단밸질 등)리건드와 결합한 물질은 용리액의 pH나 이온의 세기를 변화시킴으로써용리시킬 수 있다. 경우에 따라서는 리건드보다 친화력이 큰 물질의 용액을용리액으로 사용한다.친화 크로마토그래피에서는 분리?정제하고자 하는 물질과 친화력을 가지는리건드와 리건드를 고정화 시킬 수 있는 비수용성 고분자지지체를 적절하게선정해야한다. 또한 리건드와 분리하고자 하는 물질간의 결합이 원활하게 일어날수 있도록 리건드와 지지체를 적당한 길이(10Å 정도)를 가진 사슬형 물질로 연결하여고정시키는 경우도 있다.리건드의 종류는 분리 정제하려는 물질의 종류에 따라 다르지만, 강한 친화성과선택성을 지닌 것들이면 모두 사용할 수 있다. 어떤 효소를 분리?정제할 경우,이 효소의 기질 또는 기질과 유사한 물질, 그리고 이효소의 억제물질 또는 보조효소들을 리건드로 사용할 수 있다. 지지체로는 물리적 및 화학적으로 비교적 안정하고견고한 유기물 또는 무기물의 고분자 수지가 많이 쓰이며, 그 대표적 예로서아가로오스(agarose)나 폴리아크릴아미드 등의 겔, 작은

자연과학| 2007.11.17| 12페이지| 1,500원| 조회(1,379)

크로마토그래피, Chromatography, 이온교환, 정제, 생체물질

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