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[세포생물학] 세포막의 투과성 평가A+최고예요

목 차◆ 투과성 [透過性, permeability] 이란?◆ 세포막을 통한 물질의 출입(1) 세포막의 구조(유동모자이크설)(2) 세포막의 기능(3) 식물 세포의 삼투현상◆ 막의 투과성⑴ 물의 투과⑵ 농도기울기에 따른 수동적투과⑶ 대상연관 수송◆ 투과성 [透過性, permeability] 이란?생물학적으로는 특히 세포막을 비롯한 여러 생체의 막구조가 가지는 투과성이 중요하다. 이 생체막의 대부분은 용매나 일부의 한정된 용질 분자만을 통과시키기 쉬운 반투막(半透膜)을 가지며, 이 성질은 그 생체막이 살아 있는 상태에서만 유지된다. 생체막의 투과성은 그 막을 지나서 일어나는 여러 가지 물질의 이동에 깊은 관계가 있다. 삼투압에 의한 단순한 확장에 주로 기인하는 수동적인 경우로부터 염류 ·포도당 ·아미노산 등의 흡수 때 에너지를 필요로 하는 능동적 수송까지 여러 가지가 있다. 또한 분비 ·흡수 ·배출, 막의 흥분성 등 수많은 중요한 생리현상(生理現象)의 요인이다.◆ 세포막을 통한 물질의 출입⑴ 세포막의 구조(유동모자이크설)구성 성분은 인지질과 단백질로, 인지질이 소수성 부위는 안쪽을, 친수성 부위는 바깥쪽에 배열되어 2중층의 막을 형성한다(2) 세포막의 기능① 확 산어떤 물질이 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하여 전체적으로 농도가 균일하게 되는 현상(확산 평형)이다* 확산속도는 분자가 작을, 수록, 온도가 높을, 수록 크다.② 삼 투반투과성 막을 통한 용매의 확산 현상이다. 삼투를 일으키는 힘을 그 용액의 삼투압이 라고 하며, 삼투압은 농도와 온도에 따라 변한다① 용액 중 용매는 통과시키고 용질은 통과시키지 못하는 막을 반투과성막이라하며, 대부분의 세포막은 반투과성막이다. 삼투는 이러한 반투과성막을 통하여 용매가 이동 하는 확산 현상이다② 용매의 이동은 두 용액의 농도가 같아질 때까지 계속된다. 이때 농도가 낮은 쪽의 용매 분자가 농도가 높은 용액 쪽으로 투과하려는 힘을 삼투압이라고 한다③ 어떤 용액과 비교하여 삼투압이 높은 것을 고장액, 낮은 것을 저장액, 같건이 유지되는 것이다. 이러한 기능은 어떠한 물질이 세포에 들어갈 수 있는가를 결정하는데 x과된 물질의 대부분은 생명과정의 유지와 산 물질의 합성에 필요한 것이다. 배설물질뿐만 아니라 여분의 물의 배출도 막에 의하여 조절되고 있다.막에 의하여 세포가 잠겨있는 세포외액(extracellular-fluid)과 세포내액(intracellular fluid)이 구별된다. 담수나 해수에 사는 단세포생물은 담수나 해수가 세포외액이 되겠지만 다세포생물에서는 혈액, 림프, 특히 간질액(interstitial fluid)과 같은 체액이 세포를 적시는 세포외액으로서 내환경이 되고 있다.세포외액과 경계를 짓고 있는 세포막에 의하여 외액과 세포내액의 삼투압(osmotic pressure)간에 평형이 유지된다. 단세포생물은 세포 내의 수축포에 의하여 과량의 물을 배출함으로써 삼투적 평형을 유지한다. 고등동물에서는 전체적으로 몸의 삼투압은 주로 콩팥에 의하여 조절된다. 식물에서는 세포내액이 외액보다 높은 삼투압을 가지는데 이는 단단한 셀룰로오스막에 보호되고 있기 때문이다. 이러한 삼투압의 차이가 생기면 막을 통한 물질의 확산이 이루어진다. 이러한 삼투(osmosis)현상은 수동수송(passive transport)에 속하는 현상이다.물질투과의 다른 양식은 세포의 대상에 의하여 생기는 에너지를 소비하면서 이루어지는데 대사에 연관된 수송(metabolically linked transport), 즉 능동적수송(active transport)이다. 이러한 수송에 의하여 어떤 물질이 농도에 역행해서 투과될 수 있는데 세포의 대사작용이 억제되거나 무생물계에서는 일어나지 않는다.⑴ 물의 투과세포는 물에 대하여 높은 투과성을 갖는다. 예를 들면, 성게의 알을 증류수로 희석한 해수에 넣었을 때 물이 들어가기 때문에 늘어나게 된다. 물은 막이 터지고 세포붕괴(cytolysis)가 일어날 때까지 들어간다.이러한 희석한 해수는 성게알에 대하여 저장성(hypotonic)이라고 한다.만일 성게알을 증발에 의다.막으로 싸여 있는 세포기관들도 원형질막과 같은 현상을 나타낸다. 미토콘드리아는 주위의 매질의 농도에 따라 늘어나기도 하고 쭈그러들기도 한다. 소포체, 골지체, 기타 세포기관의 막에 대하여는 이러한 관점의 실험적 연구가 적기 때문에 알려진 바가 적다. 이상과 같이 막을 통한 물의 투과로부터 원형질막은 인공막에서나 볼 수 있는 반투과성막(semipermesable membrane)이 아니고 선택적 투과막(selectively permeable membrane)이라는 것이다. 즉 여러 가지 용질(solute)의 이동을 선택적으로 허용하는 막인 것이다.세포막 내외의 정수압(hydrostatic pressure)의 차이도 무의 투과에 관계한다. 세포가 매질에 대하여 저장성일지라고 정수압이 삼투압을 역행하는 데 필요한 것보다 더 크도록 하면 세포에서 물이 나가지 않고 세포 속으로 물이 들어오게 된다. 정수압의 차이는 모세혈관에 존재한다. 모세혈관 안에서의 물의 흐름은 poiseuille의 법칙을 따르는데, 이 법칙응ㄴ 흐름의 속도는 압력의 차이와 구멍의 반경의 4승에 비례한다는 것이다. 이 관계에서 정수압은 막의 구멍의 크기를 결정하는 데에 이용되고 있다. 신장의 세뇨관, 즉 신단위(nephron)에서 볼 수 있는 압력(역삼투 pressure ultrafiltration)는 막을 통한 물의 수송을 일으키는데 정수압의 유효성을 나타내는 예이다.⑵ 농도기울기에 따른 수동적투과농도가 다른 두 용액이 막이 개재하지 않고 혼합되면 확산(diffusion)이라고 부르는 상호혼합과정이 일어나게 된다. 예를 들어 진한 소금물과 물이 접촉되도록 두면 농도가 높은 부위에서 농도가 낮은 부위로 용질의 순이동(net movement)이 일어나게 된다. 이 경우 두 용액 사이에 농도의 차이(농도기울기)가 클수록 확산의 속도는 더 빨라지게 된다.원형질막과 같은 지방단백질의 존재는 이러한 확산, 즉 수동적 투과성을 크게 수식하게 도니다. 막의 한쪽으로부터 다른쪽으로 용질의 통과는 세단계로 일어n coefficient), t는 막이 두께이다. 대부분의 세포막에서 분배계수는 올리브 기름과 물의 분배계수과 동일하다.분배계수는 용질을 기름-물 혼합물에 혼합한 후 상(phase)이 분리될 때까지 기다려다가 측정할 수 있다. 계수는 지질에서의 용질의 농도를 액상에서의 농도로 나눈 값이다. 확산계수는 방사능 용질을 사용하고 여러 가지 외부농도에서 세포질로의 투과율을 측정함으로써 쉽게 결정할 수 있다.② 분자의 크기의 효과큰분자는 작은 분자보다 세포 안으로 들어갈 기회가 적을 것이다. 녹말, 글리코겐, 이눌린(inulin)등은 통과하지 못하며 서당은 극소량만 투과할 수 있다. 단백질이 투과할 수 있는 확률은 아주 적지만 항원의 흡수는 음세포활동(pinocytosis)과 같은 다른 기작으로 이루어질 수 있다.화합물의 분배계수가 동일한 때는 분자의 크기가 투과여부와 투과속도를 결정한다. 지질에서의 용해도가 동일하면 더 적은 분자가 더 빠른 속도로 투과한다.③ 막전위와 이온투과세포막 내외에 이온분포가 불균등하기 때문에 전위가 생기게 된다. 세포내액은 K+와 유기 음이온(A-)이 많고 세포외액은 Na+와 Cl-이 많다. 미세한 전극(microelectrode)을 사용하여 세포내의 전위(휴지전위)를 탐지할 수 있는데 항상 음성을 보인다. 막의 전위치는 조직의 종류에 따라 -20㎷에서 -100㎷ 사이에서 변하고 있다.막을 통한 이온의 확산은 농도기울기에 의할 뿐만 아니라 체계에 존재하는 전기기울기(electrical gradient)에 의하기도 하기 때문에 어렵기까지하다. 이온은 비전하입자보다 세포 속으로 들어가기 어렵다. 세포막 자체는 음성과 양성으로 하전되 모자이크로 되어 있다고 생각하고 있으며, 막 전체가 양성으로 하전된 것도 발견되고 있다. 이것은 이온 또는 음이온이 양이온보다 보다 쉽게 들어갈 수 있을 것이다. 외부 매질로부터 세포 속으로 양이온과 음이온의 통과는 세포 내에 있는 동일 하전의 이온과의 교환으로 일어난다고 생각되고 있다. 대사 결과로 생기는 수소이온은 미토콘드리아에서의 산화성 인산화(oxidative phosphorylation)에 의하여 생성되는 ATP(adenosine triphosphate)를 일반적으로 에너지원으로 상용하기 때문에 이렇게 부르는 저자도 있다. 이러한 수송은 일반적으로 세포호흡에 관련되고 즉 결합되고(coupled) 있다.능동수송에 의하여 어떤 물질은 농도기울기에 역행하여 세포 내에 축적될 수 있다. 병아리배(chick embryo)에서 신장 세뇨관을 분리하여 39℃의 phenol red에 넣으면 세뇨관 내에 phenol red가 축적된다. 그러나, 이액을 차게 하거나 대사억제 물질이 존재하면 염료의 축적이 일어나지 않게 된다. 어떤 물질의 능동수송을 확인하기 위하여 농도기울기에 역행하여 수송이 일어나는지를 살피고, 특히 iodoacetic acid와 같은 유기 및 무기 호흡을 모두 억제하는 대사독(metabolic poison)을 처리하였을 때 투과가 정지되었는지를 조사함으로써 능동수송을 확인할 수 있는 것이다.① Na 펌프어떤 이온이 전기화학적 기울기에 역행해서 수송될 때 여분의 산소소비가 요구된다. 개구리 근육의 휴지대사의 10%가 Na이온의 수송에 사용된다는 계산이다.근육이 자극을 받는 어떤 실험적 조건하에서는 50%의 소비증가가 생긴다.정지 막전위의 유지는 능동수송에 의한다는 것이 무산소상태(anoxia)또는 특이한 독에 의하여 대산가 차단되는 동식물세포에서 증명될 수 있다. 이런 경우에 세포 내에 축적된 K+가 유출되고 전위는 0으로 감소될 것이다. 막전위는 평형이 아니고 에너지의 일정한 소비에 연관되는 steady state인 것이다.Na+의 능동수송의 예는 여러 부위에서 관찰할 수 있다. 사구체(glomerulus)에서 세뇨관으로 여과된 여러 가지 물질 중에서 Na는 간질 속으로 재흡수 되는데 이때 K는 간질에서 세뇨관으로 들어온다. 이러한 Na-K교환은 능동적인 과정으로 Na-K교환펌프라고 한다. 개구리의 분리된 피부도 바깥쪽에서부터 안쪽으로 Na이 소송되며 이때 전온투과

자연과학| 2005.06.02| 10페이지| 1,000원| 조회(3,681)

세포막, 세포막의 투과성, 투과성

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[세포생물학] 막단백질 평가B괜찮아요

목 차1. 막단백질2. 막단백질의 종류와 기능3. 막단백질과 지질이중층의 결합방법4. 지질이중층의 관통방법5. 막단백질의 추출6. 막단백질의 구조7. 세포피질(cell cortex)8. 스펙트린(spectrin)9. 당단백질(glycoprotein)◆ 막단백질지질이중층은 모든 세포막의 기본구조를 제공하고 투과성 장벽으로 작용하지만, 대부분의 막 기능은 막단백질에 의해 수행된다. 동물성 세포막의 총질량의 50%가 단백질이며, 나머지는 지질과 비교적 소량으로 존재하는 탄수화물이다.◆ 막단백질의 종류와 기능수송체 - Na+펌프 : 능동적으로 세포 밖으로 Na+를 배출하고 K+는 세포 내로 유입한다.연결체 - 인테그린 : 세포내의 액틴섬유를 세포외부의 기질 단백질에 연결 시킨다.수용체 - PDGF수용체 : 세포외부에서 PDGF에 결합하여, 세포내부로 신호 를 보내어, 세포성장 및 분열을 유도한다.효소 - 아데닐산고리화효소 : 세포 밖의 신호에 대한 반응으로 세포내의 cAMP 생성을 촉매한다.◆ 막단백질과 지질이중층의 결합방법◎ 막관통단백질(transmembrane protein)친수성과 소수성을 가지는 단백질로 막을 관통하여, 막의 내외에 돌출부위가 있다. 단백질의 소수성 부분은 이중층의 소수성 부분과 접하고 있다. 단백질의 친수숭 부분은 막의 양쪽면에 존재하는 수용성 환경에 노출되어 있다.◎ 일부 막단백질은 이중층의 바깥 부분에 위치하여, 지질 분자와는 하나 이상의 공유결합에 의해 지질이중층과 연결되어 있다.◎ 단백질 중 일부는 다른 막단백질과 결합하는 등 간접적인 방법으로 막의 어느 한쪽면에 연결되어 있다.◎ 내재성 막단백질(integral membrane protein)막관통단백질, 지질과 공유결합으로 연결된 단백질은 계면활성제로 지질이중층을 파괴했을 때에만 분리될 수 있는데, 이러한 단백질을 내재성 막단백질이라한다.◎ 표재성 막단백질(peripheral membrane protein)지질이중층의 구조에는 영향을 주지 않고, 단백질간 결합을 방해하는 비교적 약한 강도의 추출법으로 분리할 수 있다.◆ 지질이중층의 관통방법지질이중층의 소수성 환경을 통과하는 막관통 부위는 소수성 잔기를 가진 아미노산으로 구성되어 있다. 이런 아미노산 잔기들은 물과 같은 수용성 환경에서 잘 섞일 수 없으므로 물이 존재하지 않는 지질환경을 선호하는 것이다.이중층 내에 존재하는 펩티드 사슬의 아미노산 이 소수성 잔기를 가지나, 펩티드 결합에 의한 극성을 띠게 되므로, 폴리펩티드를 구성하는 아미노산 간에는 수소결합이 일어나 α나선을 형성하게 된다.그래서 막관통 α나선에서 소수성 아미노산 잔기는 나선형 구조의 바깥쪽으로 뻗어나가 소수성이 지질의 꼬리 부분과 접하게 되고, 수소결합을 하는 단백질 사슬의 친수성부분은 나선형의 내부에 위치하게 된다.막을 한번만 관통하는 단백질은 대부분 세포외부의 신호에 대한 수용체로서 작용하는데 세포막 표면에서 신호전달물질과 결합하는 반면, 세포기질 쪽 부위는 세포안쪽으로 신호를 전달하는데 기여하게 된다.일부 단백질은 수용성 막옹을 형성하여 수용성 분자들의 막통과를 도와준다. 이러한 막공은 한 개의 소수성 막관통 α나선 구조의 단백질에 의해 형성될 수는 없다. 이러한 기능을 하기 위해서는 폴리펩티드 사슬이 이중층을 α나선 혹은 β평풍구조로 여러 번 통과하는 복잡한 구조를 가진 막관통단백질이 필요하다.이런 종류의 단백질 대부분은 하나 이상의 막관통 부분을 가지며, 소수성과 친수성 아미노산 잔기를 모두 포함하는 α나선의 구조로 형성된다.지질이중층을 통과하는 폴리펩티드 사슬의 가장 일반적인 형태는 α나선형이지만, 일부 다른 막단백질을 구성하는 폴리펩티드 사슬은 β병풍구조로 지질이중층을 통과하면서 양 끝이 열린 상태의 원통형 실린더를 형성한다.원통의 내면은 수용성 채널을 형성하는데, 대표적인 예가 포린(porin)이다. 포린단백질은 미토콘드리아나 일부 박테리아의 세포외막에서 거대한 수용성 마공을 형성하고 있으며, 이를 이용하여 영양분이나 작은 이온 분자들을 선택적으로 통과시키고, 향생제나 독성분자들의 유입을 막기도 한다.◆ 막단백질의 추출단백질의 기능을 이해하기 위해 구조를 심도있게 연구할 필요가 있는데, 이를 위해서는 단백질의 기본구조를 유지하면서 자연상태의 환경으로부터 순수 분리해야 한다.막단백질의 경우는 첫째 지질이중층의 소소성 결합을 파괴하여 막을 용해하는 것이다. 이때 가장 유용하게 이용되는 화학물질이 계면활성제(detergent)이다.계면활성제는 친수성과 소수성 모두를 가진 양극성의 지질분자와 아주 유사한 작은 크기의 분자이다. 이는 단 한 개의 꼬리를 가졌고, 결과적으로 막의 인지질 분자와는 상당히 다른 특성을 보여준다. 계면활성제는 소수성 꼬리가 하나인 덕분에 원뿔 형태를 하고 있으며, 물에서는 미셒(micell)이라 하는 작은 군집체로 존재한다.다량의 계면활성제를 처리하면, 이 활성제의 소수성말단이 막단백질의 막관통부위인 소수성 부분과 인지질분자의 소수성 꼬리에 결합하게 되므로 결과적으로 인지질로부터 단백질을 분리할 수 있다. 또한 계면활성제의 다른 쪽은 친수성이엇 단백질-계면활정제 결합체상태로 막단백질을 용액 속에 남게 한다. 동시에 계면활성제는 인지질도 용해시킬 수 있다.단백질-계면활성제 결합체는 SDS-폴리아크릴아미드 젤 전기영동법을 이용하여 다른 단백질이나 다른 단백질-계면활성제 복합체로부터 분리할 수 있다.◆ 막단백질의 구조막단백질의 구조는 막단백질의 결정화 작업이 어려워 알려진 것이 많이 없다. 그 중에 박테리오로돕신과 세균의 광합성 반응중심부 등이 X선 회절법을 통해 그 구조가 밝혀졌다. 이 두가지 단백질을 토대로 α나선구조가 어떻게 지질이중층을 통과하며, 세포막에서 서로 다른 종류의 단백질이 어떻게 기능적인 복합체로 조립되는지를 정확하게 이해할 수 있게 되었다.박테리오로돕신(bacteriorhodopsin)은 250개의 아미노산이 7개의 막관통 단백질을 형성하며, 염분의 농도가 높은 습지에 사는 원시고세균인 Halobacterium halobium등의 세포막에 다량 존재한다.박테리오로돕신은 세포 밖으로 수소 이온을 배출하는 막수송단백질의 기능을 하는데, 레티날(retinal)이라는 비단백성 분자가 공유결합으로 연결되어 있다.이 레티날이 빛을 흡수하면 모양이 변하게 되고, 단백질에 일련의 미세한 구조변화를 야기시켜 수소이온을 막 외부로 배출 시킨다.세균의 광합성반응중심 (photosynthetic reaction center)은 4개의 단백질 분자로 구성된 큰 복합체이다. 이중 3개는 막관통 단백질인데, 그중 2개(M, L)는 여러개의 α나선구조를 가지고 있고, 나머지 하나(H)는 한 개의 α나선만을 가지고 있다.4번째 구성 단백질인 시토크롬은 막관통단백질에 결합하고 있는 막재성 단백질이다.전체 단백질복합체는 클로로필 분자가 빛 에너지를 흡수하여 광합성반응에 필요한 고에너지 전자를 생산하는 단백질기계처럼 작동한다.많은 막단백질은 거대한 복합체로 구성되어 있으며, 이런 점에서 광합성반응중심의 구조는 아직 그 구조를 모르는 수천 개의 막단백질을 대표할 수 있는 최고의 모델이라 할 수 있다.◆ 세포피질(cell cortex)세포막의 세포기질 측면에 부착해서 세포의 모양, 세포막으로 기계적 성질을 결정하는 섬유성단백질의 그물망을 세포피질이라 한다.

자연과학| 2005.06.02| 8페이지| 1,000원| 조회(1,693)

막단백질, 지질이중층, 세포피질

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[유전학실험] Lowry - Folin법을 이용한 단백질의 정량 평가A+최고예요

실험주제 : Lowry - Folin법을 이용한 단백질의 정량1. 서론◎ 단백질 이란?수많은 아미노산(amino acid)의 연결체이다. 천연아미노산에는 20종류가 있으며, 이 아미노산들이 펩티드 결합이라고 하는 화학결합으로 서로 연결되어 길게 측쇄형 으로 된 것을 폴리펩티드 라고 한다. 단백질과 폴리펩티드는 같은 말이지만, 보통 분자량이 비교적 작으면 폴리펩티드라 하고, 분자량이 매우 크면 단백질이라고 한다. 그러나 이러한 구별은 엄격한 것이 아니어서 두 가지를 혼용하여 쓴다.다만, 폴리펩티드가 둘 또는 그 이상 모여서 하나의 집합체를 형성하고 있을 때는 반드시 단백질(protein)이라고 부른다. protein은 그리스어의 proteios(중요한 것)에서 유래된 것이다. 단백질은 생물체의 몸의 구성성분으로서, 또 세포 내의 각종 화학반응의 촉매 역할을 담당하는 물질로서, 그리고 항체(抗體)를 형성하여 면역(免疫)을 담당하는 물질로서 대단히 중요한 유기물이다.1. 단백질의 일반적 특성단백질은 신체의 기본적 구성 성분이며 생명의 기본 물질이고 중요한 열량 영양소이기도 하다.단백질은 질소를 함유한 아미노산으로 이루어지고, 이 아미노산은 다양한 DNA의 유전 정보에 의해서 합성된다.식물제는 토양에서 얻은 무기 물질과 공기 중의 질소를 이용하여 단백질을 합성하고, 동물이나 인간은 식물을 섭취함으로써 질소 성분을 섭취하고 필요한 단백질을 체내에서 합성한다. 실제 식물체는 이산화탄소, 물, 암모니아, 질산염 및 황산염 등을 이용하여 단백질을 합성하며 이를 질소 동화 작용이라고 한다. 이러한 작용이 효과적으로 일어나는 식물이 콩과식물이다.인간은 대기 중의 질소를 콩과식물들처럼 직접 이용할 수는 없을까? 그렇게 된다면 아마도 우린 동식물을 섭취하지 않아도 단백질 성분을 얻어 살아갈 수 있을 것이다. 그러나 인간은 공기 중의 질소를 고정시킬 수 있는 능력이 없다. 식물들은 공기 중의 질소를 니트레이트(nitrate)로 전환하는 질소 고정 박테리아가 있다. 이렇게 생성된 ni합되어 단백질을 이룬다. 아미노산이 그냥 결합되는 것이 아니라 바로 펩티드결합(peptide) 이라는 형태로 결합한다3. 단백질과 아미노산아미노산은 단백질 구성 단위이다. 단백질은 소장 효소의 작용으로 아미노산으로 분해된다. 또한 산이 가수분해 되어 여러 종류의 아미노산이 생긴다. 즉, 아미노산으로 이루어진 것이 단백질이다.1. 아미노산의 특성그림. 아미노산의 구조아미노산은 단백질과 같은 탄소, 수소, 산소, 질소로 구성되어 있으며 아미노기(-)와 카르복시기(-COOH)를 가진다. 아미노산은 아미노기와 카르복시기를 가지고 있어서 양성물질이다. 즉 산성과 알칼리성의 성질을 가지고 있어서 산성 용액에서는 아미노기가 작용하여 중화하고 알칼리성 용액에서는 카르복시기가 작용하여 중화한다. 그리하여 체액을 약알칼리성으로 중화하는 데 중요한 역할을 한다.2. 필수 아미노산과 비필수 아미노산체내에서 단백질을 합성하는 데 필요한 아미노산의 대부분은 체내에서 합성된다. 이 중 체내에서 합성하지 못하거나 필요량보다 적게 합성되는 아미노산을 필수 아미노산이라 하며 체내에서 합성되는 것을 비필수 아미노산이라 한다.● 필수 아미노산(essential amino acid)체내에서 필요한 충분한 양이 합성되지 못하므로 반드시 식품으로 공급해야 한다. 이러한 아미노산에는 이소류신, 류신, 리신, 메티오닌, 페닐알라닌, 트레오닌, 트립토판, 발린이 있다. 히스티딘은 아동기에는 필수 아미노산이지만 성인기에는 비필수 아미노산이다.● 비필수 아미노산(non-essential amino acid)충분한 질소를 공급하면 비필수 아미노산들은 몸안에서 합성된다. 아미노산의 탄소 골격은 여러 가지 기질, 즉 아미노산의 골격과 탄수화물, 지방에서 생성되며 여기에 아미노 그룹이 다른 아미노산에서 전달되어 합성된다.4. 단백질의 구조단백질은 아미노산이 결합되어 이루어진다. 아미노산이 연결되어 폴리펩티드(poly peptide)를 이루면 여러 가지 형태를 가지게 된다. 이러한 단백질 구조는 4가지로 분류된다.● 다. 이러한 결합은 폴리펩티드 사슬 내에서 또는 폴리펩티드 사슬간의 수소 결합에 의해서 안전화 된다.● 3차 구조폴리펩티드 사슬들이 서로 접히고 꼬임으로써 생리적 자굥을 완수할 수 있는 특수한 단백질 구조를 이룬다.2차와 3차 구조에 의해서 단백질 분자 모양은 두 가지 형태로 나타난다. 선형단백질(fibrous protein)과 구형 단백질(globular protein)이다.● 4차 구조2개 이상의 폴리펩티드가 모여서 하나의 구조적 기능 단위를 형성한다. 그 예로서는 헤모글로빈을 들 수 있다. 헤모글로빈은 4개의 폴리펩티드로 이루어진다. 모든 단백질은 1, 2, 3차 구조를 가지면서 몇 가지 단백질만이 4차 구조를 가진다. 단백질의 구조는 그들 기능을 반영한다.-그림. 단백질의 1, 2, 3, 4차 구조-5. 단백질의 분류각종 식품은 단백질의 함량과 종류는 모두 다르나 모두 단백질을 함유하고 있다. 각 식품에는 몇 가지 단백질이 섞여 있다.밀에는 글리아딘과 글루테닌이 함유되어 있으며, 난황에는 리보비텔린과 리보비테리닌의 두 가지 단백질이 들어 있다.식품에 함유되어 있는 단백질은 형태, 구성성분, 생리 기능, 영양에 따라 분류 할 수 있다. 그 중에서 형태에 의한 분류는 구형과 선형으로 나눈다. 선형 단백질은 주로 물에 용해되지 않으며 세포 조직의 유지나 구조를 이루는 물질이다. 모발에 함유된 케라틴, 결합 조직에 함유된 콜라겐, 혈액의 피브린과 근육 섬유에 함유된 미오신 등이 여기에 속한다. 구형 단백질은 수용성으로서 대부분의 효소, 단백 호르몬과 혈장 단백질 등이 그 예이다. 구형 단백질 중 영양적으로 중요한 것은 카제인, 난알부민, 혈중 알부민과 글로불린, 헤모글로빈 등이다. 생리적 분류는 단백질의 체내 작용과 같다.일반적으로 단백질 분류는 단백질 부분에 비단백 요소가 결합되어 있는가에 따라 단순 단백질, 복합단백질, 유도 단백질로 분류된다.● 단순 단백질단순 단백질은 단순 아미노산과 그 유도체가 결합된 상태이다.그 예로, 알부민, 글로불린, 글루텔린, 화된 것을 이른다.- 변성단백질 : 산이나 알칼리 혹은 열에 의해 응고되어 변형된 단백질로 혈액의 피브린의 변성이나, 달걀의 응고상태를 그 예라 할수있겠다.- 분해 단백질 : 변성 단백질이 가수 분해되어 생성되는 펩톤, 펩티드 등이 여기에 속한다.2. 실험 재료 및 방법◎ 실험 재료시험관 7개, 시험관대, 마이크로피펫, Spectronics 20, CuSO₄, Folin 시약, NaOH, cuvette◎ 실험의 원리 및 방법▶ 실험원리▶ 단백질 정량분석법뷰렛반응은 Lowry법과 함께 단백질 정량분석에 쓰이는 대표적인 방법이다. 뷰렛은 알칼리성 CuSO4와 반응하여 보라색의 착화합물을 만드는데 두 개 이상의 펩티드 결합이 근접해 존재하는 화합물도 이것과 비슷한 착화합물을 만들며 단백질의 경우 청자색이나 적자색을 띈다. 이 원리를 이용하여 단백질을 검출할 수 있다. 그리고 반응한 용액의 농도가 진할수록 마찬가지로 착화물의 양이 많아서 색이 짙어지므로 단백질의 정량 분석이 가능하다. 착화물의 색은 1～2시간 동안 안정하고 그 이후에는 점점 진해진다.Lowry법에서도 이러한 뷰렛반응에서와 같이 단백질이 Cu2＋과 착화합물을 형성하는 발색반응을 이용하며, Folin시약과 같은 포스포몰리브덴산을 함유하는 착화합물 시약이 방향성의 아미노산인 tryptophan과 tyrosine을 환원시켜 청색으로 발색하는 반응으로 감도를 높이게 된다. 단백질 정량분석을 할 경우에는 이러한 감도의 차이가 있기 때문에 뷰렛반응은 시료에 1~10㎎정도로 다량의 단백질이 포함되어 있을 경우에 시행되며, Lowry법은 시료 속에 10~200㎍의 미량이 존재할 때 행해진다.▶ 분광광도법빛이 색이 있는 물체를 통과하면 특정한 빛을 흡수하여 색깔을 나타내게 된다. 분광광도법은 시료가 일정한 파장의 빛을 흡수하는 흡광도를 이용하여 정성분석 및 정량분석을 하는 방법이다. 분광광도법은 비어-램버트의 법칙에 근거를 두고 있으며, 분광광도법에 사용되는 장치를 분광광도계라고 한다.① 광원 : 일정한 파장의 빛을 광이란 스펙트럼 띠의 폭을 조절하는 것으로 만들어진 빛을 뜻한다. 파장 선택장치는 그러한 단색광을 만들어내는 장치이다. 파장 선택장치에서 빛의 단색화는 프리즘이나 회절격자를 이용하며 비교적 순수한 종류의 빛을 발생시킬 수 있다.③ 슬릿 : 파장 선택장치를 통과한 빛의 강도는 감지하기에 너무 약할 수 있다. 슬릿은 이것을 조절하기 위해 빛의 통로에 두는 차단장치이다. 곧 입사광의 강도를 조절 할 수 있는 장치이다.④ 큐벳 : 시료를 정량분석을 하려면 빛의 투과거리가 일정해야한다. 시료를 넣는 용기의 두께를 일정하게 해서 그것이 가능하다. 분광광도계에선 두께가 일정하지 않은 일반 시험관이 아닌 특수하게 제작된 용기를 쓴다. 이 용기는 보통 직선형인데 분광광도계에 따라 모양이 다르며 시험관 모양이면 시료시험관으로 분류하기도 한다.⑤ 광검출 광전관 : 투과한 빛을 감지하는 역할을 한다. 광검출 광전관은 전위차를 유지하고 있는 두 개의 전극을 갖는다. 금속으로 입혀진 판인 음극에 빛이 닿으면 광전효과로써 전자가 방출되어 이는 양극으로 전달된다. 이렇게 해서 생긴 광전류는 수배 증폭하여 빛을 측정할 수 있다.▶ 비어-램버트의 법칙분광광도계에서 균일하게 용해되어있는 시료에 빛이 통과할 때 빛의 흡수량과 농도에 대해 성립하는 공식이 있으며 그것으로 시료의 정량분석이 가능하다는 것이 비어-램버트의 법칙의 원리이다.램버트의 법칙은 흡광도는 입사광의 세기와는 상관없으며 빛이 시료를 통과한 거리에 비례한다는 것이다. 때문에 흡광도가 높다는 것은 시료가 빛을 많이 흡수한다는 것이고 그만큼 색이 진하다는 것을 나타낸다.비어의 법칙은 시료의 어떤 농도에서도 안에 용해되어 있는 용질들 각 입자들은 일정한 빛을 흡수한다는 것이다. 때문에 농도가 늘어남 따라서 일정하게 흡광도가 늘어나고 농도가 줄어들면 흡광도 역시 일정하게 줄어든다. 이것으로 비례상수인 흡광계수가 구해질 수 있다.이러한 비어-램버트의 법칙으로 다음과 같은 식을 얻을 수 있다.A = ε cl (A;흡광도, ε;흡광계수, c;농하다.

자연과학| 2005.06.02| 9페이지| 1,000원| 조회(2,204)

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[유전학실험] Bacterial Plasmid DNA Isolation 평가A좋아요

실험주제 : Bacterial Plasmid DNA Isolation1. 서론◎ 플라스미드란 무엇인가?플라스미드란 세포 내에서 발견되는 염색체외 DNA 분자로서 독립적 복제 능력을 가지는 유전인자들의 집합체로, F 플라스미드와 R 플라스미드가 대표적인 예이다.다양한 종류의 플라스미드들이 여러 다른 세균들로부터 발견되었는데, 이들은 예외 없이 환상의 2중나선 DNA 분자들이다. 이들 다양한 플라스미드 가운데서 의학적으로 중요한 R플라스미드와 분자생물학 연구에 크게 기여한 F 플라스미드가 1950년경에 발견되었고 그동안 이들에 대한 많은 연구가 이루어졌다. 플라스미드의 유전인자들은 세균 세포 생존에 필요한 1차적 유전형질 외에 다양한 환경에서 적응력을 가지고 살아가는데 필요한 2차적 형질을 부여하는 것들이 많으며, 환경의 다양성만큼이나 아직도 발견되지 않은 플라스미드들이 많이 있을 것으로 추측되고 있다. 플라스미드는 파지와 더불어 분자생물학, 분자유전학 연구에 필수적 도구로 쓰여 왔는데 실제에 있어 플라스미드와 파지는 대단히 밀접한 관련이 있다. 세포 내에 존재하는 이들 독립적인 DNA 분자들은 공생과 기생관계로 구별할 수도 있겠으나, J. Ledberg는 공생 분자로서의 플라스미드와 기생분자로서의 파지의 구분은 숙주세포의 제한된 측면에 대한 관측자의 주관적 견해에 의하는 것이라는 점을 지적하고 있다.플라스미드 연구는 의학과 농학 분야에서 특히 중요성을 띄는데 이는 플라스미드 유전자들이 사람과 동물의 병원균에 대해 항생제 내성을 갖게 할 뿐만 아니라 이들 병원균들의 병원성을 증가시키는데 관여하는 것으로 알려져 있기 때문이다. 또한 농학 분야 에서는 대기질소 고정에 관여하는 여러 가지 효소들이 플라스미드 유전자들에 의해 만들어지며, 또 항생제 생성에 관여하는 유전자들도 플라스미드 유래의 것들이 많은 것으로 알려져 왔다. 의학, 농학분야 에서의 이와 같은 중요성 외에도 유전공학 연구분야 에서 차지하는 플라스미드 연구의 비중은 대단히 크다. 이는 유전자 재조합 기술에 와 이들의 전달성에 대한 많은 연구가 보고되었으며, 수년 내에 의학분야에서 대단히 중요한 연구 소재가 되었다. 이들 내성인자는 그람 음성과 야성의 광범위한 세균으로부터 발겨되기에 이르렀다. 때를 같이하여 대장균에서 이미 발견되어있던 F인자와 전달성 항생제 내성인자와의 유사성이 인식되었는데, 이들 F인자는 그 동안 학문적으로만 흥미의 대상으로써 소수의 연구자들에 의해서만 연구되어 왔었다.1950년겨에 Ledberg에 의해 처음으로 발견된 세포간의 유전자 재조합현상은 1960년경에 와서야 염색체와는 독립적으로 존재할 수 있는 F 인자라는 DNA 단위에 의해 일어난다는 것이 밝혀졌으며, 이들 F 인자는 R 플라스미드와 마찬가지로 세균들간에 전달될 수 있다는 것도 밝혀졌다. 실제로 F 인자와 어떤 종류의 R 플라스미드들은 분자구조상 여러 가지 상동성이 있음이 밝혀졌다.◎ 플라스미드의 분류성질을 달리하는 여러 종류의 플라스미드들이 발견되고 연구됨에 따라 이들의 분류는 대단히 중요한 문제가 되었다. 플라스미드 분류를 위한 여러 가지 기준이 있는데 이중에는 첫째, 숙주세포에게 주는 뚜렷한 형질, 즉 항생제 내성이라든가 콜리친 생산 또는 난분해성 물질을 분해하게 하는 대사활성능력 등에 의해 구분되어 R 플라스미드, Col 플라스미드 혹은 분해성 플라스미드 등으로 구분하는 방법이 있다. 그러나 동일한 형질의 다른 플라스미드들이 유연관계가 먼 세균세포들로부터 발견될 뿐만 아니라 분류에 쓰인 한 두 종류의 특징적 형질 외에는 플라스미드간에 전혀 연관이 없는 경우도 있다. 둘째, 플라스미드 복제 조절메카니즘의 상동성에 따라 구분하는 비공존성구분법을 들수 있다. 이는 복제기구가 다른 플라스미드들은 동일한 슥즈세포 내에서 여러 세대가 지난 후에도 안정하게 공존할 수 있으나 복제 기구가 같거나 거의 비슷한 플라스미드들은 서로간에 비공존성이 작용해서 어느 한쪽만이 남게 되는데, 이와 같은 성질을 이용해서 구분하는 방법을 말한다. 그람 음성 세균으로부터 분리된 거의 모든 풀라스미드들은 20른 플라스미드가 같은 세포에 존재하려면 양립성이 있어야한다)◎ 플라스미드의 확인 방법특정 유전 형질이 플라스미드에 의한 것이라는 증거는 1차적으로 유전학적 연구에 의해 얻을 수 있다. 예를 들면 R 플라스미드에 존재하는 항생제 내성인자의 경우 항생제 내성형질의 상실빈도가 돌연변이 유발에 의한 상실빈도보다 훨씬 높은 경우가 많다.이와 같은 내성형질의 상실빈도가 플라스미드 복제를 선택적으로 저해하는 약제의 양에 따라 내성형질이 비례적으로 상실될 때 내성형질의 플라스미드 유래에 대한 좋은 증거가 된다. 또 다른 예는 F 플라스미드나 전달성 R 플라스미드의 경우 유전형질의 전달 여부를 염색체상의 다른 형질과 비교해서 독립성이 있는지의 여부를 판단할 수가 있는데, 연관이 전혀 없을 경우 독립적인 플라스미드라고 단정지을 수 있을 것이다. 그러나 모든 플라스미드가 전달성이 있는 것은 아니며 또한 약재의 역할도 모든 종류의 플라스미드에 대해 일률적이지 못할 뿐 아니라 표현형이 알려져 있지 않은 플라스미드도 많이 있다.최근 발달된 아가로스 젤 전기영동에 의한 DNA 분리 방법은 플라스미드의 확인에 광범위하게 쓰이고 있는데, 표현형을 알지 못하는 여러 플라스미드들을 빠르고 손쉽게 확인하는 가장 적절한 방법으로 믿어진다. 이와 같은 방법의 활용으로 플라스미드는 거의 모든 종류의 세균에서 발견되며, 예측했었던 것보다 훨씬 광범위한 세균 집단에 분포하고 있다는 사실이 알려지게 되었다.◎ 플라스미드의 분리 및 정제1) 숙주세균의 배양과 플라스미드의 세포내 증폭 과정: 대장균의 경우 보통 완전 배지에 접종하여 배양한다. 플라스미드가 유실되기 쉬운 균주를 사용할 경우는 선택 액체 배지에서 키움으로 플라스미드 유실을 막는다. ColE1과 같은 복제 메카니즘을 가진 플라스미드의 경우 클로람페니콜이나 스펙티노마이신을 배양액에 첩가함으로써 플라스미드 DNA 수율을 높일 수 있다. 아와 같은 단백질합성 저해제들은 세포 농도가 5X100000000cell/ml 정도에 도 달했을 때, 첨가하며 첨가후내에 하나에서부터 수천개의 플라스미드 복제품이 존재하고 있으며 여러개의 다양한 플라스미드들이 같이 자리 잡고 있는 경우도 있다.▶대장균 E.Coli 의 성교환 장면◀플라스미드내의 유전정보는 수없이 많고 다양하다. 이들은 사람의 장관을 통과하는 음식물 찌꺼기의 계속된 흐름을 견디도록 장관세포에 숙주 박테리아를 부착시키기도 하고 극한온도 등 급작스러운 환경변화에 적응하여 생존하도록 도와주기도 한다. 그러나 오늘날 우리가 맞닥뜨린 플라스미드의 가장 중요한 기능중의 하나는 박테리아숙주가 항생물질에 의해 사멸되는 것을 막는 저항기술을 제공하고 있다는 것이다.플라스미드도 박테리아 바이러스(박테리오파지)처럼 박테리아내에서 증식한다. 그들은 박테리아 본체의 백만분의 1정도의 작은 크기이다. 이 플라스미드는 바이러스와는 달리 바깥의 보호용 단백질 외피가 없기 때문에 박테리아 밖에서는 전혀 생존하거나 증식할 수 없고 따라서 세포에 의존할 수 밖에 없다. 즉 이들은 박테리아 세포내에 일종의 기생형태로 존재한다. 바로 이들의 존재는 숙주 박테리아와의 상호협력관계의 진화를 잘 설명해주고 있다. 플라스미드는 충실한 심복처럼 숙주에 의존하면서 숙주의 생존에 필요한 형질을 제공함으로써 숙주의 생존을 도와준다. 플라스미드와 숙주박테리아는 공생관계에 있다.이 플라스미드는 고정된 형질을 갖고 있는 것이 아니고 새로운 유전자를 잃거나 획득하면서 계속 변화한다. 한 박테리아내에 존재하는 두 플라스미드가 합쳐져 큰 플라스미드가 되기도 하고 심지어는 다른 종의 박테리아내의 플라스미드들간의 유전자의 교환이 일어나기도 한다.이 플라스미드를 컴퓨터의 플로피 디스켓과 비교해 보면 그 의미를 보다 분명히 알 수 있다.각 박테리아는 자신의 고유한 유전자풀 즉 본체디스켓 말하자면 C 드라이버를 갖고 있다. 이것은 각 자신의 아이덴티티를 보장하는 것이기 때문에 엄중히 보관될 필요가 있다. 이것은 특별한 경우를 제외하고는 교환되지 않는다. 그러나 환경의 변화에 따라 새로운 기능의 획득이 필요할 경우가 허다하게 있다.한 기술이 사용되었을 때에만 플라스미드가 생물체들의 유전적 보충물이라고 추측하기는 어렵다.구조 : 원핵생물의 플라스미드와는 달리 진핵생물의 플라스미드들은 선상이다.위치 : 2㎛ DNA는 핵과 연관된 극소수 진핵생물 플라스미드의 하나이다. 대부분 진핵생물 플라스미드와 비슷한 방식으로 일부 미토콘드리아 게놈 삽입되어 있기도 한다.▶ 핵 플라스미드Saccharomyces cerevisiae의 2㎛ 플라스미드 : 빵 효모의 2㎛ 플라스미드의 존재에 대한 초기 증명은 전체 효모 DNA의 EtBr-CsCl 밀도구배 원심분리에서 cccDNA의 발견으로 이루어졌다. 전자현미경에 따르면 이들의 존재하고 이는 전체 효모 세포 DNA의 3%에 해당되는 것이다.전자 현미경에 의해 나타난 2㎛ DNA의 특성중 하나는 단량체의 dsDNA가 변성되고 재결합될 때 아령 모양이 형성된다는 것이다.Dictyostelium discoideum의 코발트 내성 플라스미드 : 점균류인 Dictyostelium discoideum은 세포생물학과 발생학 연구 대상으로 많이 이용되고 오고 있다.더구나 이들은 유일하게 cccDNA 플라스미드를 가지고 있는 점균류이다. 비염색체적으로 전이되는 코발트 내성 표현형질의 균주들과 코발트 민감 균주들의 비교를 통해 이 플라스미드가 D.discoideum의 코발트 내성균주내 플라스미드를 분리하였는데, 이를 Ddpl이라고 하였다. 이들의 세포내 위치 확인을 위해 세포를 여러 분획으로 나누어 분석해 본 결과 Ddpl이 핵 내에 존재함이 밝혀졌다.Drosophila melanogaster의 전위인자 copia : 진핵세포 내에는 동일한 또는 거의 같은 개수로 존재한다. 이들은 일련의 반복된 DNA 내에 여러 개수로 존재한다. 이들은 일련의 반복된 DNA 단위체 내에 있기도 하고 게놈 전반에 걸쳐 산재되어 있기도 한다.▶ 미토콘드리아 플라스미드Podospora anserina의 노화 플라스미드 : 섬유상 균류 중에서 플라스미드가 처음 발견된 것이 Podospoera anse하다.

자연과학| 2005.06.02| 12페이지| 1,000원| 조회(789)

박테리아, 플라스미드, Bacterial Plasmid DN

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[유전학실험] 탄수화물 정성분석 평가A좋아요

제목 : 탄수화물 정성분석1. 서론탄수화물은(carbohydrate)은 평균적으로 우리가 먹는 음식물의 반을 차지한다. “탄수화물(carbohydrate)”이란 단어적 의미는 “수화된 탄소” 라는 뜻이다. 탄수화물(carbohydrate)은 Cx(H2O)y(x,y는 정수)라는 일반식을 가진다. 탄수화물은 원래 탄소와 물의 단손한 결합으로 이루어진 것으로 생각되어 왔으나, 실제로는 그렇지 않다. 탄수화물에 있어서 탄소, 수소와 산소원자는 주로 알코올, 알데히드롸 케톤이라는 작용기(색깔로 표시)로 배열되어 있는 것을 이제는 알수 있다.O O?? ??--C---O---H --C---C---H의 --C---C---C탄수화물 단당류, 소당류, 다당류로 나누어진다. 흔한 탄수화물은 다당류인데, 여기에는 동물에서 발견되는 글리코겐과 식물에서 발견되는 녹말과 셀롤로오스가 포함된다. 탄수화물은 생화학에서 많은 중요한 역할은 감당한다.첫째, 이들은 주된 에너지원이다. 둘째, 소당류는 세포 표면에서 일어나는 과정에서 특히 세포와 세포간의 인지와 면역 인지에서 중요한 역할을 한다.이뿐만 아니라, 다당류는 여러 종류의 생명체에서 필수적 구조의 구성 성분들이다. 셀롤로오스는 풀과 나무의 주된 구성성분이고 다른 다당류는 박테리아 세포벽의 주된 구성 성분이다.◎ 단당류(monosaccharides)단당류(monosaccharide)(라틴어saccarum에서유래)는 가장 긴딘한 탄수화물이며, 포도당이 가장 중요한 것 중 하나이다. 이것의 구조식은 여섯 개의 탄소를 직렬로 연결한 사슬로 쓰기도 하고, 첫 번째 탄소가 다섯 번째 탄소에 연결된 산소와 결합한 고리를 이룬 형태로 쓰는 것도 있다. 포도당의 각 탄소 원자는 산소 원자와 연결되어 있으며, 하나를 제외한 산소 원자는 -OH 기로 되어있다. 나머지 하나의 산소원자는 사슬 구조에서는 알데히드기를 이루고 있다. 식물들은 광합성에 의해 포도당을 만든다. 그것은 녹말로 저장되거나 식물의 구조를 유지하는데 필요한 셀루로우스를 만드는데 쓰인다. 동물들은 주 에너지원으로 포도당에 의지한다. 우리가 생활하고 일하는 곳에서 난방을 위해 천연가스나 석유를 난로에서 태우듯이, 우리가 살아가기 위해 필요한 에너지는 포도당을 대사함으로써 얻는다. 과일이나 꿀에 포도당이 있지만, 우리는 포도당을 매일 섭취할 필요는 없다. 왜냐하면, 섭취하는 식사 속에 있는 수많은 분자들로부터 화학 반응에 의해 포도당을 만들기 때문이다. 혈액 속의 포도당의 농도가 너무 높아도 또는 너무 낮아도 건강상에 심각한 문제가 생긴다. 예를 들어 당뇨병은 우리 몸이 알맞은 수준의 포도당의 농도를 제어하지 못함으로써 생긴다.◎ 소당류(oligosaccharides)당의 소량체(oligomer)는 흔히 이당류(disaccharides)인데, 이들은 두 단당류 단위를 글리코시드 결합으로 연결함으로써 형성된다. 소당류는 대부분 이당류(disaccharides)로써 에너지 수송의 역할을 한다.대표적인 이당류인 sucrose(설탕)는 glucose와 fructose의 결합이며 maltose(맥아당)는 두 개의 glucose로 lactose(젖당)는 glucose와 lactose로 이뤄져있다.◎ 다당류(polysaccharides)다당류는 수천 개에 이르는 많은 단당류의 분자가 결합되어 이루어진 화합물이다. 셀롤로우스는 포도당이 단위가 되어 만들어진 다당류이다. 다른 탄수화물과 함께 셀루로우스는 나무, 면화, 종이 등을 구성하는 주요 성분이다.셀루로우스는 우리가 소화할 수 없는 식이 섬유로 음식물에 들어있다. 그러나 포도당을 기본 단위로 하여 이루어진 또 다른 다당류인 녹말은 소화할 수 있다. 셀룰로우스에서 포도당은 녹말에서의 배열과는 약간 다른 형태로 배열되어 있다. 분자 모양에서의 이러한 약간의 차이가 우리 몸이 이들 두 생체분자들을 다루는 법에 중요한 역할을 하게 한다.◎ 정성분석 시험의 원리■ 안트론 실험안트론(anthrone) 실험은 탄수화물에 공통된 발색반응의 하나이다. 단당류는 진한 황산에 탈수반응을 일으켜 furfural(또는 그 유도체)로 된다. 소당류 및 다당류는 황산에 의해 일단 결합이 끊어짐으로써 단당류로 변한 다음에 furfural을 만들어 낸다. 이것이 안트론 과 반응하여 청록색의 착색물질을 만든다. 이 발색반응은 농도에 비례하므로 정량분석에 이용가능하다.■ 베네딕트 실험베네딕트 실험은 환원당의 검출 실험이다. 1개 이상의 유리상태(공유결합에 참여하지 않은 상태)의 aldehyde나 ketone 잔기를 가진 탄수화물을 환원당이라고 한다. 베네딕트 시약은 환원성을 가진 탄수화물에만 선택적으로 작용하여 알칼리 상태에서 2가의 구리염을 환원시켜 적갈색의 산화 침전물을 형성한다.CuSO4 → Cu(OH)2 + 환원당 → Cu2O↓ + 산화된 당 알칼리 상태(OH-)■ 요오드 실험요오드는 포도당 6분자와 결합하여 착색물질을 만든다. tarch의 amylose는 청색으로 amylopectin은 적색과 청색이 섞인 보라색으로 나타나고 glycogen은 적색에 소수 청색이 섞여 갈색으로 나타난다.2. 재료 및 방법◎ 실험 재료■ 기구 및 시약glucose 용액, galactose 용액, sucrose 용액, maltose 용액, starch 용액, 안트론 시약, 베네딕트 시약, 요오드 용액, 묽은 염산, 시험관, 시험관대, 스포이트, 중탕냄비, 석면, 삼발이, 버너, 시험관 집게, 마이크로피펫.■ 시험관 준비각각의 시험관에 넣을 용액의 양은 실험마다 차이가 있으나 임의로 시험관마다 번호를 정하여 아래와 같이 각각의 용액을 담기로 하겠다.(1)번 시험관 : glucose 용액(2)번 시험관 : galactose 용액(3)번 시험관 : sucrose 용액(4)번 시험관 : maltose 용액(5)번 시험관 : starch 용액◎ 실험 방법■ 안트론 시험각각의 시험관에 1㎖의 안트론 시약을 넣은 후 각각의 용액 5방울씩을 넣은 후 잘 섞어주고 색의 변화를 관찰한다.■ 베네딕트 시험각각의 시험관에 2㎖의 베네딕트 시약을 넣은 후 각각의 용액 5방울씩을 넣은 후 중탕냄비에서 5분간 가열한 후 침전 여부를 확인한다.■ 요오드 시험각각의 시험관에 각각의 용액을 1㎖씩 넣은 후 묽은 염산과 요오드 용액을 1~2방울씩 처리한다. 시약을 넣은 후의 색깔을 확인하고 중탕냄비에 5분간 중탕하여 색의 변화를 확인한 후 용액이 상온으로 식은 후에 다시 색의 변화를 확인한다.3. 결과이번 실험은 당을 검출하는 안트론 시험과 환원당을 검출하는 베네딕트 시험, 그리고 다당류를 검출하는 요오드 시험의 세 파트로 이뤄졌다.첫 번째 실험인 안트론 시험에서는 모든 시험관에서 색이 변하고 열을 방출하는 반응을 보였으므로 모두 탄수화물임을 확인할 수 있었다.두 번째 실험인 베네딕트 시험은 환원당을 검출하는 시험이므로 (1)번과 (2)번, (5)번에서 반응이 일어나야 한다. 특히 (1)번 시험관의 glucose 용액의 경우에는 베네딕트 시험의 가장 기본이 되는 것으로 가장 반응이 잘 일어났다.◎ 안트론 시험시험관반응 직후10분 후비고(1)녹색짙은 청록색발열 반응.(2)녹색짙은 청록색발열 반응.(3)청록색짙은 청록색발열 반응.(4)밝은녹색짙은 청록색발열 반응.(5)연두색청록색발열 반응. 색이 가장 약함.◎ 베네딕트 시험시험관침전반응비고(1)-가장 반응이 일어남.(2)갈색침전(3)-(4)-(5)갈색침전◎ 요오드 시험시험관반응 직후가열 후식은 후(1)적갈색노랑주황(2)노랑노랑노랑(3)노랑노랑노랑(4)노랑노랑노랑(5)흑자색적색 띤 노랑갈색4. 고찰이번 실험에서는 안트론 시험과 베네딕트 시험 과 요오드 시험 세 가지의 실험을 하였는데, 이 밖에도 모든 당을 검출하기 위한 Molish 시험, 환원당의 검출을 위한 Fehling 시험, Barfoed 시험등이 이뤄지고 있다.◎ Molish 시험■ 원리Molish 시험에서는 furfural(또는 그 유도체)이 α-나프톨과 반응하여 보라색의 착색물질을 만들어 탄수화물을 검출한다.■ 시약진한 황산 α-나프톨 용액(5%의 에탄올 용액. 쓰기 직전에 만듦)■ 실험 방법2㎖의 시료용액에 α-나프톨 용액 2방울을 넣고 잘 섞은 후, 시험관 벽을 따라 1㎖의 진한 황산을 조심스럽게 흘려 넣어 두 액층이 생기도록 한다. 잠시 후 시료용액층 과 황산층의 경계면에 나타나는 색깔을 관찰한다.

자연과학| 2005.06.02| 6페이지| 1,000원| 조회(2,933)

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