생화학 1강 생화학의 기초
목 차
01 생화학의 정의
02 세포
03 세포를 이루는 물질
04 세포소기관
1 강 . 생화학의 기초
01. 생화학이란
생화학의 정의 및 역사
생화학 (Biochemistry)
▪ 생물학 과 화학 의 한 분야
▪ 생물체 내에서 이루어지는 화학반응과정 및 화학적 조성 에 대해 연구
▪ 유기화학 및 분자생물학과의 연관성이 존재하는 학문
✓ 단백질 , 핵산 , 지질 등 → 대부분 유기 분자
✓ 생체를 구성하는 일부 무기물도 연구 대상
▪ 대사반응 (metabolism) 과 그에 관련된 효소를 주로 탐구
✓ 생체 내 화학반응 (이화및 동화)
생화학의 태동
▪ 과거로부터 생기론 (vitalism) 이 주류
▪ 1828 년 프리드리히 뵐러의 요소 합성
▪ 유기물질을 인위적으로 만들 수 있음이 증명됨
이후의 지속적인 발전
▪ 20 세기 접어들면서 여러 대사적 경로 들이 발견됨
▪ 20 세기 초 : 효소가 단백질로 구성됨이 밝혀짐
→ 효소반응속도론 관련 이론 발전
▪ 20 세기 중반 이후 : 핵산의 중요성과 구조가 밝혀짐
→ 핵산 실험 기술의 진전
02. 세포
세포 (cell) 의 개요
▪ 라틴어 켈라 (cella; 작은 방 ) 에서 유래
▪ 생물체의 기본 구조 및 활동 단위
▪ 단세포 생물 ( 세포 1 개로 구성 ) 부터
인간 (60 개조 이상 세포로 구성 ) 에 이르기까지 다양
▪ 크기나 형태 도 생물의 종류에 따라 다르며 ,
같은 생물 내에서도 조직이나 기관의 종류 에 따라 다양
세포의 분류
▪ 원핵세포 와 진핵세포 로 크게 구분됨
▪ 원핵세포 : 구조적으로 단순, 핵 , 미토콘드리아 등의 세포소기관 없음
▪ 진핵세포 : 원핵세포보다 더욱 복잡한 형태, 막으로 둘러싸인 핵 보유
세포의 특징
▪ 세포분열을 통한 번식
▪ 세포대사를 통해 흡수한 영양소로부터 세포 구성물, 에너지 및 분자 생성
▪ 외부 혹은 내부 자극에 신호전달 체계 형성(호르몬, 신경신호 등)
원핵세포
▪ 원핵생물 구성 , 진핵세포에 상대되는 개념
▪ 유전물질이 세포질과 분리되지 않은 채 핵양체를 이룸
▪ 세포막 바깥쪽은 세포벽(펩티도글리칸)으로 둘러싸임
▪ 미토콘드리아, 소포체, 액포, 퍼옥시좀, 중심체, 엽록체, 골지체 등 존재하지 않음
진핵세포
▪ 핵막이 존재하여 유전물질이 세포질과 분리 되어 있음
▪ 진핵생물 :동물이나 식물 등 대다수의다세포생물들이 포함
▪ 원핵생물과 달리 다양하게 분화된 세포소기관 을 가짐
03. 세포를 이루는 물질
-물 , 이온 , 탄수화물
물:세포의 액성 중간매체 ( 단백질 대부분 세포의 70~85% 차지 )
▪ 세포내 물질들은 대부분 물에 녹거나 입자로 떠있는 상태로 존재
이온:세포 내 주요 이온 → 칼 단 륨 백 , 마그네슘 질 등
▪ 비유기적 물질이지만 전기화학적 자극 전달 등에 관여
탄수화물
▪ 포도당은 대부분 세포외액에 존재 → 필요시 세포내로 이동하여 이용됨
▪ 글리코겐 (포도당 중합체) 의 형태로 소량 저장 가능
단백질 , 지질
단백질
세포 내 물 다음으로 많 단백질 은 물질 (10~20%)
▪ 구조 단백질 : 가늘고 긴 필라멘트의 형태 ,미세소관을 형성하여 세포골격 제공
▪ 기능성 단백질 : 대부분 효소 , 관상 - 구형의 형태 ,대사과정에서 촉매작용 역할
지질
인지질 , 콜레스테롤 → 단백 세포 막 질 등 구조 형성
▪ 지방세포의 경우 중성지방 (Triglycerides) 이 대부분 차지→ 신체의 에너지 저장 창고
04. 세포소기관
원형질막 ( 세포막 )
▪ 세포의 안과 밖을 구분 , 모든 세포들에게서 존재
▪ 대부분 단백질과 지질 로 구성됨
소포체
▪ 조면소포체 :리보솜 ( 단백질 합성 ) 이 표면에 존재
▪ 활면소포체 :리보솜이 없으며 , 지질 합성 및 칼슘이온 저장
골지체
▪ 세포에서 합성한 물질을 분비하는 역할
▪ 분비되는 물질이 많은 경우 중요한 역할을 수행( 예 : 플라즈마세포 - 항체분비 )
리소좀
▪ 가수분해효소 가 들어있는 세포내 작은 주머니
▪ 못쓰게 된 세포소기관 및 외부 물질 파괴 역할 수행
미토콘드리아
▪ 세포호흡 ( 산소이용하여 에너지 생성 ) 수행하는 소기관 → 발전소 역할
▪ 유기물의 화학에너지를 ATP ( 아데노신 삼인산 ) 로 바꾸는 역할 수행
▪ 외막과 내막을 가진 이중막 구조 → 막사이공간 및 기질 등으로 구분
세포핵
▪ 유전정보 를 가지며 , 세포의 단백질 합성을 통제 하는 역할 수행
▪ 핵분열 시 고르게 분포된 염색사가 염색체로 응축 → 유전정보의 전달
▪ DNA 가 가진 유전정보가 RNA 에 전달되어 단백질을 합성함→ 유전정보의 발현
리보솜
▪ 원핵세포와 진핵세포 모두에 존재, 단백질 합성하는 세포소기관
▪ mRNA 와 결합하여 유전정보를 아미노산 서열로 번역 → 단백질 합성
퍼옥시좀
▪ 대사과정 중 생성되는 과산화물 ( 세포에 독성 ) 제거 하는 역할 수행
▪ 산화효소 및 과산화수소분해효소 포함
엽록체
▪ 광합성 을 하는 세포소기관 , 식물에 존재
▪ 광합성 : 태양의 빛에너지를 이용하여 탄수화물을 합성 하는 작용
액포
▪ 대부분의 성숙한식물세포에 존재
▪ 팽압유지 ,여러 물질들의 저장 및독성물질 격리 등 역할 수행
문제풀이
-동물세포와 식물세포 모두 진핵세포이므로, 핵과 미토콘드리아를 가지고 있다.
-식물세포:액포
-원핵세포와 진핵세포를 구분하는 가장 큰 특징은 핵의 유무이다.
-미토콘드리아는 산소를 이용하여 세포에 필요한 에너지를 생성하는 역할을 하는 세포소기관이다.
추후 전자전달계와 산화적 인산화를 학습할 때 자세히 다루게 된다.
정리하기
-세포는 지구상 대부분 생물체의 기본 구조 및 활동 단위로 원핵세포와 진핵세포로 구분할 수 있다.
-진핵세포는 원핵세포와 달리 핵을 가지고 있으며 미토콘드리아, 소포체, 골지체, 퍼옥시좀 등의 다양한 기능을 가진 세포소기관을 포함하고 있다.
-미토콘드리아는 산소를 이용하여 세포에 필요한 에너지를 생성하는 역할을 하는 일종의 세포 내 발전소라고 볼 수 있다.
-핵은 유전정보를 담고 있으며 세포의 단백질 합성을 통제하는 역할을 하는 가장 중요한 세포소기관이다.
-리보솜은 아미노산을 연결하여 단백질을 합성하는 세포소기관으로 흔히 소포체에 결합된 형태로 존재한다.
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