생화학개론 | 세포에 존재하는 분자

 

 

 

TIP

 

 

1. 작은 분자는 에너지를 운반하고, 신호를 전달하며, 큰 분자로 결합된다
2. 단백질은 세포 구조를 이루며, 세포가 하는 대부분의 일을 담당한다.
3. 핵산은 적절한 시간과 적당한 장소에서 단백질을 만들 수 있는 암호화된 정보를 갖고 있다.
4. 유전체는 염색체에 모여 있고, 세포분열 동안 복제된다.
5. 돌연변이는 유익하거나 유해하거나 또는 영향이 없을 수도 있다.

 

 

 

Molecular cell biologist (분자 세포 생물학자)는 cell의 두드러진 특성을 분자 수준에서 연구한다. 예를 들어, 큰 molecule의 조립 (assembly), 큰 molecule 상호 간의 결합, 특정 chemical reaction (화학 반응)을 촉진하는 catalytic effect (촉매 효과), 그리고 큰 molecule에 의해 전달되는 정보의 전개 등이다. 여기에서는 cell의 구조와 기능에 관한 화학적 기초를 이루는 가장 중요한 molecule에 대하여 기술한다.

 

 

1. 작은 분자는 에너지를 운반하고, 신호를 전달하며, 큰 분자로 결합된다.

Cell 내용물의 대부분은 simple sugar (단당류), amino acid (아미노산), 및 vitamin (비타민)과 같은 다양한 작은 molecule과 sodium (나트륨). chloride (염소), calcium (칼슘)  등과 같은 ion 을 포함한 수용액이다. 그리고 cell에서 작은 molecule과 ion의 위치와 농도는 cell membrane에 삽입되어 있는 다수의 protein에 의하여 조절된다.

 

그리고 cell  membrane에 있는 pump (펌프), transporter (운반자) 및 ion channel (이온 채널)은 대부분의 작은 molecule과 ion을 cell과 organelle의 안팎으로 이동시킨다. 가장 잘 알려진 작은 molecule 중 하나는 adenosine triphosphate (ATP) 인데, 이 molecule은 2 개의 chemical bond (화학 결합) 내에 쉽게 사용할 수 있는 chemical energy (화학에너지)를 저장하고 있다(Fig. 1 참조).

 

 

Cell에서 ATP의 energy-rich bond (고에너지 결합)가 절단되면서 방출 되는 energy는 muscle contraction (근수축)이나 protein biosynthesis (단백질 생합성)와 같이 energy를 소모하는 반응의 동력원으로 사용될 수 있다. 그리고 ATP 합성에 필요한 energy를 얻기 위하여 cell은 음식물 molecule을 분해한다. 예를 들면, sugar가 carbon dioxide와 물로 분해 될 때, sugar의 chemical bond에 저장되어 있던 energy가 방출되고, 이러한 energy의 대부분이 ATP로 저장된다.

 

Bacteria, plant 및 animal cell은 모두 이런 과정을 통하여 ATP를 biosynthesis 할 수 있으며, 특히 plant와 일부 organism은 photosynthesis (광합성)로 ATP를 합성하기 위하여 태양으로부터 energy를 획득할 수 있다. 또 다른 작은 molecule은 cell 내부와 cell 사이에서 signal로 작용하는데, 이러한 signal이 cell의 활동을 지시한다. 예를 들어, 위급한 상황에 처했을 때 인체에 나타나는 강력한 효과로서‘싸우거나 또는 멀리 달아나는’방어반응 상태가 되도록 epinephrine (에피네프린)이라는 hormone (호르몬)이 몸 안에 순간적으로 흘러나오게 된다.

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이러한 방어반응에 필요한 운동은 작은 molecule signal인 neurotransmitter (신경전달물질)의 도움을 받아 brain (뇌)에서 muscle로 흐르는 nerve impulse (신경 자극)에 의해 야기된다. Cell 용액에 있는 작은 molecule (monomer, 단량체)은 반복적인 화학적 연쇄반응을 통하여 결합하여 polymer (중합체)를 형성할 수 있다(Fig. 2 참조).

 

 

Cell은 polysaccharide (다당류), protein, 및 nucleic acid 3 종류의 macromolecule (거대분자)이라는 polymer를 합성한다. 예를 들어, sugar는 polysaccharide 를 형성하는 데 사용되는 monomer인데, polysaccharide와 같은 macromolecule은 plant cell의 cell wall (세포벽)과 insect skeleton (곤충 골격)의 중요한 구성 요소이다.

 

전형적인 polysaccharide는 동일한 sugar 단위가 반복되는 linear (선형)나 branched chain (곁사슬)으로 이루어진 molecule이다. 이러한 chain은 ‘unit의 수’와 같은 정보를 가지고 있다. 그러나 unit이 동일하지 않으면 추가적으로 unit의 순서와 종류에 대한 정보를 제공하게 된다. 일부 polysaccharide는 여러 unit이 특정 sequence로 조립된 linear code로 부터 훨씬 더 복잡한 정보를 제공하지만, 이런 특성은 두 종류의 biological macromolecule (생물학적 거대분자)인 protein 과 nucleic acid 에서 가장 전형적으로 나타난다.

 

 

 

 

[생화학]세포에 존재하는 분자 레포트