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# 공부하다
그룹화
검색 문구를 그룹화하려면 대괄호를 사용해야 합니다. 이를 통해 요청의 부울 논리를 제어할 수 있습니다.
예를 들어, 요청을 해야 합니다. 저자가 Ivanov 또는 Petrov이고 제목에 연구 또는 개발이라는 단어가 포함된 문서를 찾으십시오.
대략적인 단어 검색
대략적인 검색을 위해서는 물결표를 입력해야 합니다." ~ " 문구의 단어 끝에 표시됩니다. 예를 들면 다음과 같습니다.
브롬 ~
검색하면 "브롬", "럼", "산업용" 등과 같은 단어가 검색됩니다.
가능한 최대 편집 수(0, 1 또는 2)를 추가로 지정할 수 있습니다. 예:
브롬 ~1
기본적으로 2번의 수정이 허용됩니다.
근접성 기준
근접성 기준으로 검색하려면 물결표를 입력해야 합니다. ~ "라는 문구 끝에 있습니다. 예를 들어 2단어 내에 연구 및 개발이라는 단어가 포함된 문서를 찾으려면 다음 쿼리를 사용합니다.
" 연구 개발 "~2
표현의 관련성
검색에서 개별 표현의 관련성을 변경하려면 " 기호를 사용하세요. ^
" 표현의 끝에는 다른 표현과 관련하여 이 표현의 관련성 수준이 표시됩니다.
레벨이 높을수록 표현의 관련성이 높아집니다.
예를 들어, 다음 표현에서 "research"라는 단어는 "development"라는 단어보다 4배 더 관련성이 높습니다.
공부하다 ^4 개발
기본적으로 레벨은 1입니다. 유효한 값은 양의 실수입니다.
간격 내에서 검색
필드의 값이 위치해야 하는 간격을 표시하려면 경계값을 괄호 안에 연산자로 구분하여 표시해야 합니다. 에게.
사전식 정렬이 수행됩니다.
이러한 쿼리는 작성자가 Ivanov에서 시작하여 Petrov로 끝나는 결과를 반환하지만 Ivanov와 Petrov는 결과에 포함되지 않습니다.
범위에 값을 포함하려면 대괄호를 사용하세요. 값을 제외하려면 중괄호를 사용하세요.
성적 증명서
1 연방 교육청 모스크바 주립 정밀화학 기술 아카데미의 이름을 따서 명명되었습니다. M.V.Lomonosova 유기 화학과 Borisova E.Ya., Kolobova T.P., Borisova N.Yu. 생명의 화학적 기초(1부) 학습 가이드
2 LBC UDC Borisova E.Ya., Kolobova T.P., Borisova N.Yu. 생명의 화학적 기초 교과서 M. MITHT im. M.V. Lomonosov, 2007 모스크바 화학 기술 연구소 도서관 및 출판위원회의 승인을 받았습니다. M.V. Lomonosov를 교육 보조 도구로 사용합니다. 위치 129 /2007 이 교과서는 생명의 화학적 기초와 생화학에 관한 기존 교과서의 보충 교재입니다. 4학년 학생들에게 '생화학 기초'와 '생명의 화학적 기초' 과목에서 강의한 내용을 반영합니다. 이는 생화학 발전의 현재 상태를 반영하고 학사 훈련을 위해 이를 가르치는 과제를 고려합니다. 생화학 기초는 "화학 기술 및 생명 공학" 학사 학위와 "화학" 학사 학위 분야의 필수 학문이며 미래 전문가를 위한 전문 교육을 제공하는 기본 화학 학문 체계의 중요한 연결 고리입니다. 매뉴얼의 주요 목적은 단백질, 핵산, 탄수화물, 지질 및 생물학적 활성 화합물의 구조, 화학적 특성 및 대사에 대한 체계적인 지식을 개발하는 것입니다. 검토자: 부교수, Ph.D. Kharitonova O.V. 정말 임. M. V. 로모노소바,
3 목차 페이지 1. 소개. 생명체의 분자 논리 생명체의 독특한 특징 대사. 대사. 이화작용 및 동화작용 대사 경로 살아있는 유기체의 분류 살아있는 세포에서의 에너지원과 그 변형 세포 세포 유형 세포의 주요 요소와 유기체의 생명에서의 역할 세포의 성장과 분열 단백질 아미노산 분류 -아미노산 -아미노산의 물리적 특성 -아미노산의 합성 -라세미 -아미노산의 분리 화학적 특성 -아미노산 펩티드, 단백질 펩티드 합성 폴리펩티드와 단백질의 공간 구조 펩티드 그룹의 구조 1차 구조 조성 및 아미노산 서열 2차 구조 단백질 단백질의 3차 구조 단백질의 4차 구조 단백질의 분류 단백질의 물리화학적 성질 77 3
4 1. 생명체의 분자논리 1.1. 생명체의 특징 '생명'이라는 개념은 대부분의 과학자들이 자기 재생산이 가능하고 환경과 에너지 및 물질 교환의 결과로 존재를 유지할 수 있는 큰 유기 분자로 구성된 복잡한 시스템이 존재하는 과정을 의미합니다. . 모든 살아있는 유기체는 분자로 구성됩니다. 이들 분자를 고립된 상태에서 분리해 연구하면 무생물의 거동을 결정하는 모든 물리화학적 법칙을 따른다는 사실이 밝혀진다. 그러나 살아있는 유기체는 무생물의 축적에는 없는 특이한 특성을 가지고 있습니다. 1. 무생물 환경(토양, 물, 암석)은 일반적으로 매우 약하게 표현되는 구조적 조직을 특징으로 하는 상대적으로 단순한 화합물의 무질서한 혼합물을 나타냅니다. 살아있는 유기체의 경우 구조가 복잡하고 조직 수준이 높습니다. 2. 살아있는 유기체의 각 구성 요소는 특별한 목적을 가지며 엄격하게 정의된 기능을 수행합니다. 이는 세포내 구조(예: 핵 또는 세포막)뿐만 아니라 세포의 개별 화학 성분(지질, 단백질 및 핵산)에도 해당됩니다. 그러므로 살아있는 유기체의 경우 각 분자의 기능에 대한 질문은 매우 적절합니다. 동시에 무생물을 형성하는 분자와 관련된 그러한 질문은 부적절하고 단순히 의미가 없습니다. 3. 살아있는 유기체의 중요한 특징은 환경에서 추출하고 에너지를 변환하는 능력이며, 이는 생명체의 특성인 복잡한 구조 조직을 구축하고 유지하는 데 소비되며 간단한 출발 물질이 원료로 사용됩니다. 무생물은 자체 구조를 유지하기 위해 외부 에너지를 사용하는 능력이 없습니다. 이와 대조적으로, 무생물 시스템이 빛이나 열과 같은 외부 에너지를 흡수하면 일반적으로 덜 정돈된 상태로 들어갑니다. 4. 살아있는 유기체의 가장 눈에 띄는 특성은 자신을 정확하게 재생산하는 능력입니다. 4 이내 생산
5 다양한 세대의 형태, 질량, 크기 및 내부 구조가 유사합니다. 화학적 구성에서 살아있는 유기체는 그들이 사는 환경과 크게 다릅니다. 지구의 바이오매스를 구성하는 살아있는 유기체에서 60개 이상의 화학 원소가 발견되었습니다. 그중에서도 후자의 종과 조직 수준에 관계없이 모든 유기체의 구성에서 발견되는 요소 그룹이 전통적으로 구별됩니다. 여기에는 C, N, H, S, P, Na, K, Ca, Mg, Zn, Fe, Mn, Cu, Co, Mo, B, V, I 및 Cl이 포함됩니다. 유기체라고 불리는 처음 6개 요소는 생물체, 단백질, 핵산, 탄수화물, 지질 등의 기초를 형성하는 가장 중요한 화합물이 이들로부터 만들어지기 때문에 생물계에서 탁월한 역할을 합니다. 이러한 요소는 인체에 97.3% 존재합니다. 이들 중: C 21.0; H 9.7; O 62.4; N 3.1; P는 0.95, S는 0.16%이다. 무생물에서는 이러한 요소가 훨씬 덜 일반적입니다. 대기와 지각에서는 이산화탄소, 분자 질소, 탄산염 및 질산염과 같은 단순하고 안정적이며 에너지가 부족한 무기 화합물의 형태로만 발견됩니다. 다음 10가지 요소는 "생명의 금속"이라고 불리며, 바이오폴리머의 구조와 기능적 활성을 유지하는 데 매우 중요합니다. 신체에서의 점유율은 2.4%를 차지합니다. 살아있는 유기체의 모든 "생명의 금속"은 유리 양이온의 형태로 발견되거나 바이오리간드와 관련된 복합체를 형성하는 이온입니다. 나트륨과 칼륨만이 유리 양이온의 형태로 발견되고, 칼슘과 마그네슘 양이온은 유리 상태와 결합 상태 모두에서 발견됩니다(복합체 또는 수불용성 화합물의 형태). 나머지 "생명의 금속"의 양이온은 주로 신체의 생체 복합체의 일부이며 안정성은 매우 다양합니다. 바이오매스에서 발견되는 나머지 원소들은 살아있는 자연에서는 체계적으로 발견되지 않으며, 많은 경우 이들의 생물학적 중요성이 아직 명확하게 밝혀지지 않았습니다. 유기물은 복합적인 특별한 특성으로 인해 생명 현상에서 중요한 역할을 합니다. 유기체는 그들이 형성하는 화학 결합의 예외적인 다양성을 특징으로 하며, 이는 살아있는 유기체의 생체 분자의 다양성을 결정합니다. 결과적으로, 예를 들어 탄소는 고유한 특성을 지닌 가능한 화합물의 수와 다양성 측면에서 규소를 능가합니다. 두 번째 특성은 언급된 원소의 원자가 크기가 작고 원자간 거리가 최소화된 상대적으로 밀도가 높은 분자를 형성한다는 것입니다. 이러한 분자는 특정 화학물질의 작용에 더 저항력이 있습니다 5
6명의 대리인. 마지막으로, 세 번째 품질은 주로 P와 S에 내재되어 있으며 N에는 극히 일부만 내재되어 있으며 특정 화합물의 이러한 요소를 기반으로 한 출현으로 귀결되며, 분해 시 사용되는 에너지 양이 증가합니다. 중요한 프로세스를 위해. 마지막으로, 유기물은 주로 수용성 화합물을 형성하며, 이는 60% 이상의 물을 함유한 살아있는 유기체에서의 농도에 기여합니다. 생명체의 정량적 함량에 따라 원소는 농도가 0.001%를 초과하는 거대 원소(C, H, Ca, N, P, S, Mg, Na, Cl, Fe), 미세 원소, 미량 원소의 세 가지 범주로 나뉩니다. 그 비율은 0.001~0.%(Mn, Zn, Cu, B, Mo, Co 등)이고 그 함량은 0.0%를 초과하지 않는 초미세 원소(Hg, Au, U, Ra 등)입니다. ). 거대원소 중에서 바이오매스는 O, C, N 및 Ca를 가장 많이 함유하고 있습니다. 이들 중 O와 Ca만이 지각에 널리 분포되어 있습니다. 암석권에 상당한 양으로 포함된 많은 원소(Si, Al, Fe 등)는 유기계에서 상대적으로 낮은 농도로 발견됩니다. 거대 요소의 주요 기능은 조직을 구축하고 삼투성, 물 전해질, 산-염기, 산화 환원 및 금속-리간드 항상성을 유지하는 것, 즉 신체의 정상적인 일정한 내부 상태를 유지하는 것입니다. 미량원소는 효소, 호르몬, 비타민 및 기타 생물학적 활성 화합물의 일부이며 주로 착화제 또는 대사 활성제입니다. 미세요소는 조직과 기관 사이에 고르지 않게 분포되어 있습니다. 대부분의 미량 원소는 간 조직에서 최대 농도로 발견되므로 간은 미량 원소의 저장소로 간주됩니다. 일부 미세요소는 특정 조직에 대해 특별한 친화력을 나타냅니다. 예를 들어 갑상선에서는 요오드 함량이 증가하고 치아 법랑질에서는 불소, 췌장에서는 아연, 신장에서는 몰리브덴, 망막에서는 바륨, 뼈에서는 스트론튬, 뇌하수체에서는 망간, 브롬, 크롬의 함량이 증가합니다. . 인체 내 미량 원소의 정량적 함량은 크게 변동될 수 있으며 연령, 성별, 연중 시간, 작업 조건 등 다양한 조건에 따라 달라집니다. 신체 조직 간 미량원소 분포의 변화는 특정 질병의 진단 검사 및 예후로 활용될 수 있으며, 법의학에도 활용될 수 있습니다. 신체의 정상적인 생리적 과정에서 미량 원소에 대한 특정 수준의 조직 포화가 유지됩니다. 미량원소 항상성. 유지보수 중 6
7 호르몬은 신체의 미량 원소의 최적 수준에 관여합니다. 이 수준보다 낮거나 높은 미량 영양소 수준은 인간 건강에 심각한 결과를 초래합니다. 살아있는 유기체의 기본 구성과 환경 사이에는 특정 관계가 있으며 이는 살아있는 자연과 무생물의 통일성을 나타냅니다. 예를 들어, 수용성 및 기체 화합물을 쉽게 형성하는 원소는 생물권(C, N, P, S)의 대부분을 구성하지만 지각의 함량은 상대적으로 적습니다. 수용성 화합물을 생성하지 않는 원소는 무기계에 널리 분포하며, 유기체(Si, Fe, Al)에도 소량 존재합니다. 원소의 생물학적 역할과 멘델레예프 주기율표에서의 위치 사이에는 특정 관계가 확립되었습니다. 신체의 화학 원소의 정량적 함량은 일련 번호에 반비례합니다. 유기체 세계는 주로 가벼운 요소로 구성됩니다. 대부분의 경우 동일한 하위 그룹 내에서 가벼운 원소에서 무거운 원소로 이동하면 원소의 독성이 증가하고 동시에 살아있는 유기체의 함량(Zn, Cd, Hg)이 감소합니다. 일부 하위 그룹의 요소는 생물학적 개체(Ca, Sr, Ba)에서 서로 대체됩니다. 따라서 유기체가 특정 화학 원소를 사용하는 데 있어 결정적인 중요성은 환경 내 유기체의 가용성뿐만 아니라 유기체가 이를 선택적으로 흡수하고 농축하는 능력과 관련이 있습니다. 화학의 관점에서 볼 때, 원소의 자연 선택은 한편으로는 충분히 강하고 다른 한편으로는 불안정한 화학 결합을 형성할 수 있는 원소의 선택으로 귀결됩니다. 위에서 이미 언급했듯이 생물체를 형성하는 수많은 거시적 요소와 미량 요소는 후자에 다양한 화합물의 형태로 존재합니다. 살아있는 유기체의 대부분의 화학 성분은 탄소와 질소가 수소화된 형태의 유기 화합물입니다. 모든 유기 생체분자는 궁극적으로 외부 환경, 즉 CO 2, 물 및 대기 질소에서 얻은 매우 단순한 저분자량 전구체에서 유래합니다. 이러한 전구체는 일련의 중간 생성물을 통해 빌딩 블록 역할을 하는 분자량이 증가하는 생체분자로 순차적으로 변환됩니다. 중간 분자량의 유기 화합물로. 7
8 이어서, 이들 빌딩 블록은 공유 결합으로 서로 연결되어 상대적으로 높은 분자량을 갖는 거대분자를 형성합니다. 예를 들어, 아미노산은 단백질이 형성되는 구성 요소입니다. 모노뉴클레오티드는 핵산의 구성 요소 역할을 하고, 단당류는 다당류의 구성 요소 역할을 하며, 지방산은 대부분의 지질의 구성 요소 역할을 합니다. 거대분자의 구성 요소 역할을 하는 몇 가지 간단한 분자에는 또 다른 놀라운 특징이 있습니다. 그들 모두는 일반적으로 세포에서 여러 기능을 수행합니다. 따라서 아미노산은 단백질 분자의 구성 요소 역할뿐만 아니라 호르몬, 알칼로이드, 포르핀, 색소 및 기타 여러 생체 분자의 전구체 역할도 하며, 모노뉴클레오티드는 핵산의 구성 요소뿐만 아니라 조효소 및 에너지로도 사용됩니다. 저장 물질. 따라서 빌딩 블록 역할을 하는 생체분자는 진화 과정에서 하나 이상의 기능을 수행할 수 있는 능력 때문에 선택되었을 가능성이 높습니다. 살아있는 유기체는 일반적으로 기능하지 않는 화합물을 포함하지 않지만 기능이 아직 알려지지 않은 생체분자가 있습니다. 다음으로 더 높은 수준의 조직에서는 서로 다른 그룹에 속하는 거대분자가 서로 결합하여 초분자 복합체를 형성합니다. 예를 들어, 지질단백질은 지질과 단백질의 복합체이거나 리보솜은 핵산과 단백질의 복합체입니다. 초분자 복합체에서 구성 거대분자는 공유 결합을 사용하여 서로 결합되지 않습니다. 그들은 이온 상호작용, 수소 결합, 소수성 상호작용 및 반 데르 발츠 힘의 약한 비공유 힘에 의해 "함께 유지"됩니다. 그러나 거대분자의 초분자 복합체로의 비공유 결합은 매우 구체적이며 일반적으로 복합체의 개별 부분의 세심한 기하학적 "맞춤" 또는 상보성으로 인해 매우 안정적입니다. 세포 구조의 계층 구조 중 가장 높은 수준의 조직에서는 다양한 초분자 복합체가 세포 소기관(핵, 미토콘드리아, 엽록체) 또는 다른 신체 및 내포체(리소좀, 미세체 및 액포)로 결합됩니다. 이러한 모든 구조의 다양한 구성 요소는 주로 비공유 상호 작용을 통해 결합된다는 것이 확립되었습니다. 모든 거대분자 중에서 단백질은 살아있는 유기체에서 가장 흔하며 이는 모든 유형의 세포에 해당됩니다. 네 가지 주요 유형의 생물학적 거대분자는 모두 서로 다른 8가지에서 발견되는 것으로 나타났습니다.
외골격, 뼈의 미네랄 성분, 세포외 구조(모발, 깃털), 전분 및 지방과 같은 불활성 예비 물질 등 살아있는 유기체의 "무생물" 부분을 제외하고 거의 동일한 비율의 9개 세포입니다. 모든 세포에 있는 네 가지 주요 생체거대분자의 기능도 동일한 것으로 밝혀졌습니다. 따라서 핵산의 보편적인 기능은 유전 정보를 저장하고 전달하는 것입니다. 단백질은 직접적인 산물이자 유전 정보를 포함하는 유전자 작용의 "구현자"입니다. 대부분의 단백질에는 특정 촉매 활성이 부여되어 효소로서의 기능을 합니다. 나머지 단백질은 구조적 요소로 사용됩니다. 다당류는 두 가지 주요 기능을 수행합니다. 이들 중 일부(예: 전분)는 세포의 수명에 필요한 "연료"가 저장되는 형태로 사용되는 반면, 다른 것(예: 셀룰로오스)은 세포외 구조 구성 요소를 형성합니다. 지질의 경우, 첫째로 막의 주요 구조 구성 요소로 사용되며, 둘째로 에너지가 풍부한 "연료"의 예비 형태로 사용됩니다. 지금까지 말한 모든 것에서 세포의 분자 조직의 모든 복잡성에도 불구하고 수천 개의 서로 다른 거대분자가 몇 가지 유형의 간단한 빌딩 블록 분자로 만들어지기 때문에 초기 단순성이 특징이라는 것이 분명해졌습니다. 독특한 핵산과 단백질 세트가 존재하기 때문에 각 유기체 유형의 불변성이 유지된다는 것은 분명합니다. 빌딩 블록인 분자의 기능적 다양성 아래에는 분자 경제의 원리가 있습니다. 아마도 살아있는 세포는 특정 환경 조건에서 특징적인 존재 형태를 보장하기에 충분한 가능한 모든 분자 중에서 가장 단순한 유형의 가장 적은 유형을 포함하고 있을 것입니다. 종 특이성. 살아있는 유기체를 구성하는 주요 화합물 유형은 단백질, 핵산, 탄수화물, 지질(지방 및 지방 유사 물질), 물, 무기염입니다. 그 외에도 탄화수소, 알코올, 카르복실산, 케토산, 아미노산, 아민, 알데히드, 케톤 및 기타 화합물이 유기체에서 소량으로 발견되었습니다. 일부 동물, 식물 및 미생물 종에서는 이러한 물질이 상당한 양으로 축적되어 체계적인 특징으로 작용할 수 있습니다. 에센셜 오일, 알칼로이드, 탄닌은 식물에서만 발견되었습니다. 신진 대사를 조절하기 위해 호르몬, 효소, 비타민 및 항생제는 모든 생명체에 소량으로 존재합니다. 언급된 9개 중 다수
10가지 화합물은 강력한 생리학적 효과를 가지며 생명 과정을 촉진하거나 지연시키는 역할을 합니다. 비록 화학적으로는 매우 다양하지만 때로는 생물학적 활성 화합물이라는 이름으로 결합되기도 합니다. 유기체를 구성하는 화합물 중에서 플라스틱과 에너지 물질을 구별하는 것이 일반적입니다. 플라스틱 물질은 세포 내 구조, 세포 및 조직 형성에 건축 자재로 사용됩니다. 이들은 주로 단백질, 핵산, 일부 유형의 지질 및 고분자량 탄수화물입니다. 에너지 물질은 생명 과정의 에너지 공급원 역할을 합니다. 여기에는 저분자량(탄수화물)과 일부 고분자량(글리코겐, 전분) 탄수화물 및 특정 지질(주로 지방) 그룹이 포함됩니다. 대사. 대사의 이화 및 동화 경로 유기체와 외부 환경의 관계를 반영하는 삶의 과정에서 물질의 일련의 변형을 신진 대사 또는 대사라고합니다. 대사는 밀접하게 상호 연결된 수많은 생화학적 과정(산화, 환원, 분해, 분자 결합, 그룹의 분자간 이동 등)의 복잡한 앙상블이며, 모든 종류의 생물학적 활성 천연 화합물의 대표자를 단일 시스템으로 연결합니다. 대사는 다수의 다중효소 시스템을 포함하는 고도로 통합되고 표적화된 과정입니다. 이러한 변형의 주요 역할은 단백질에 속합니다. 효소 단백질의 촉매 기능 덕분에 분해 및 생합성 과정이 수행됩니다. 핵산의 도움으로 가장 중요한 생체고분자의 생합성에서 종 특이성이 생성됩니다. 탄수화물과 지질의 대사 결과, 화학적 변형을 위한 보편적인 에너지 공여자인 ATP(아데노신 삼인산)(그림 1.1)의 매장량은 지속적으로 갱신됩니다. 식물과 동물의 대사 과정에서 세포, 조직, 기관에서 생성되는 물질을 대사산물이라고 합니다. 대사산물은 신체에서 발견되는 천연 물질입니다. 대사산물과 구조적으로 유사하고 생화학적 과정에서 대사산물과 경쟁하는 천연 및 합성 기원의 물질을 항대사산물이라고 합니다. 10
11 H 2 N N N N N CH 2 --P--P--P-H H H H H H H 그림 1.1. 아데노신 삼인산(ATP) 대사는 4가지 특정 기능을 수행합니다: a) 환경으로부터 에너지를 추출합니다(유기 물질의 화학적 에너지 형태 또는 햇빛으로부터의 에너지 형태). b) 외인성 물질을 "빌딩 블록"으로 변환, 즉 세포의 거대분자 성분의 전구체; c) 이러한 빌딩 블록으로부터 단백질, 핵산, 지방 및 기타 세포 구성요소를 조립합니다. d) "효과가 있어" 특정 세포의 다양한 특정 기능을 수행하는 데 더 이상 필요하지 않은 생체분자의 파괴. 생화학적 변형의 상호관계와 상호의존성, 한 종류의 유기 화합물에서 다른 종류의 유기 화합물로의 전환 가능성은 신진대사의 특징입니다. 내부 및 외부 요인에 의해 조절되는 신체의 생화학적 과정의 일반적인 과정은 뗄 수 없는 하나의 전체이며 신체는 신진 대사를 통해 존재를 유지하는 자체 조절 시스템입니다. 살아있는 세포의 대사(대사)는 주로 이화작용과 동화작용이라는 두 가지 반응 흐름으로 구성됩니다. 대사 반응의 순서는 모든 생명체에서 유사합니다. 이화작용 경로(이화작용)는 분해 및 소멸 과정입니다. 이는 주로 산화 반응을 통해 수행되는 상대적으로 큰 식품 분자(탄수화물, 지방 및 단백질)의 효소 분해입니다. 산화 과정에서 큰 분자는 더 작은 분자로 분해됩니다. 이 경우 자유 에너지가 방출되는데, 이는 아데노신 삼인산(ATP)의 인산 결합에서 에너지 형태로 저장됩니다. 저장된 에너지는 생명 과정에 사용될 수 있습니다. 대부분의 영양소의 이화작용에는 세 가지 주요 단계가 포함됩니다. 첫 번째 단계에서는 고분자량 구성 요소가 구성 요소로 분해됩니다. 예를 들어, 단백질은 아미노산으로, 다당류는 육탄당이나 오탄당으로, 지질은 지방산, 글리시린 및 기타 성분으로 분해됩니다. 열하나
12 두 번째 단계(중간 교환의 초기 단계)에서는 첫 번째 단계에서 형성된 많은 수의 생성물이 더 간단한 분자로 변환되며 그 유형의 수가 상대적으로 적습니다. 따라서 육탄당, 오탄당 및 글리세롤은 파괴되면 먼저 글리세르알데히드-3-인산염으로 전환된 다음 추가로 비단백질인 조효소 아세틸-조효소 A(아세틸-코아)의 일부인 아세틸 그룹으로 분할됩니다. 촉매작용을 담당하는 복합효소의 구성성분. NH 2 CH 3 -C-S-(CH 2 CH 2 NH-C) 2 -CH-C-CH 2 -(-P) 2 -CH 2 H CH 3 CH 3 아세틸 조효소 A H H H P H N N H H H H 20개의 다른 아미노산은 다음과 같이 표시됩니다. 아세틸코아, 케토글루타르산, 숙신산, 푸마르산 및 옥살로아세트산과 같은 몇 가지 최종 생성물만 분해됩니다. 세 번째 단계(중간 교환의 마지막 단계)에서는 두 번째 단계에서 형성된 생성물이 산화되어 이산화탄소와 물로 전환됩니다. 동화작용 경로(동화작용)는 합성과 동화 과정입니다. 이는 단순한 전구체로부터 상대적으로 큰 세포 구성요소(예: 다당류, 핵산, 단백질 또는 지방)를 효소적으로 합성하는 것입니다. 단백 동화 과정은 분자 크기의 증가와 구조의 복잡성으로 이어지기 때문에 이러한 과정은 엔트로피 감소 및 에너지 형태로 공급되는 자유 에너지 소비와 관련이 있습니다. ATP의 인산염 결합. 동화작용도 세 단계로 구성되며, 이화작용의 세 번째 단계에서 형성된 화합물은 동화작용 과정의 시작 물질입니다. 즉, 이화작용의 세 번째 단계는 동시에 동화작용의 첫 번째 초기 단계입니다. 예를 들어, 단백질 합성은 이 단계에서 -아미노산의 전구체인 -케토산으로 시작됩니다. 동화작용의 두 번째 단계에서는 케토산이 다른 아미노산에 의해 현재 신체에 필요한 아미노산으로 아민화되고, 세 번째 단계에서는 NN 12
마지막 13단계에서는 아미노산이 결합하여 수많은 서로 다른 아미노산으로 구성된 펩타이드 사슬을 형성합니다. 이화작용과 동화작용의 경로는 일반적으로 동일하지 않습니다. 예를 들어, 글리코겐이 젖산으로 분해되는 과정에는 12개의 효소가 참여하며, 각 효소는 이 과정의 별도 단계를 촉매하는 것으로 알려져 있습니다. 해당 동화 과정, 즉 젖산으로부터 글리코겐을 합성하는 데는 9개의 효소 합성 단계만 사용되는데, 이는 상응하는 이화작용 단계의 역전을 의미합니다. 누락된 3개 단계는 생합성에만 사용되는 완전히 다른 효소 반응으로 대체됩니다. 이화작용 경로와 동화작용 경로가 동일하지 않다는 사실에도 불구하고, 그들은 공통의 세 번째 단계, 즉 소위 중심 경로 또는 양서류 경로(그리스어 "amphi"에서 유래)로 연결됩니다. 이화작용과 동화작용은 모두 동시에 발생하고 상호 관련된 두 가지 과정으로 구성되며, 각 과정은 별도로 간주될 수 있습니다. 그 중 하나는 각각 주어진 생체분자의 공유 백본을 파괴하거나 합성하는 일련의 효소 반응입니다. 이 경우 대사 산물이 형성됩니다. 전체 변환 사슬은 중간 대사라는 이름으로 통합됩니다. 두 번째 과정은 중간대사의 각 효소반응에 수반되는 에너지 전환이다. 이화작용의 일부 단계에서는 대사산물의 화학적 에너지가 저장되고(보통 인산염 결합 에너지의 형태로) 특정 동화작용 단계에서는 소비됩니다. 신진대사의 이러한 측면을 일반적으로 에너지 결합이라고 합니다. 중간 대사와 에너지 결합은 상호 연관되어 있고 상호 의존적인 개념입니다. 동화작용과 이화작용 사이의 연결은 세 가지 수준에서 발생합니다: 1. 에너지원 수준(이화작용 생성물은 동화작용 반응의 초기 기질이 될 수 있음) 2. 에너지 수준에서(이화작용은 ATP 및 기타 고에너지 화합물을 생성하고 동화작용 과정은 이를 소비합니다) 3. 등가물 감소 수준(이화작용의 산화 반응, 동화작용의 감소 반응) 살아있는 유기체의 신진대사에 특정한 것은 자기 재생, 자기 재생, 자기라는 하나의 목표를 달성하는 것을 목표로 하는 시간과 공간에서의 반응의 조정입니다. - 살아있는 시스템(유기체, 세포)의 보존. 개별 생화학적 과정은 세포의 특정 영역에 국한되어 있습니다. 수많은 막이 세포를 13개 부분으로 나눕니다.
14개 구획. 세포에서는 공간적 분리(구획화)로 인해 서로 간섭하지 않고 동시에 반대 성격의 다양한 생화학 반응이 발생합니다. 예를 들어, 지방산의 아세테이트로의 산화는 미토콘드리아에 있는 일련의 효소에 의해 촉매되는 반면, 아세테이트에서 지방산의 합성은 세포질에 있는 또 다른 효소 세트에 의해 수행됩니다. 서로 다른 위치로 인해 해당 이화 및 동화 과정이 세포에서 동시에 그리고 서로 독립적으로 발생할 수 있습니다. 이것은 생화학 반응의 공간적 조정입니다. 시간에 따른 조정이 중요합니다. 개별 생화학적 과정은 엄격하게 정의된 시간 순서로 발생하여 상호 연결된 반응의 긴 사슬을 형성합니다. 탄수화물의 해당과정은 11단계로 엄격히 차례로 진행됩니다. 이 경우 이전 단계는 다음 단계 구현을 위한 조건을 만듭니다. 또한 살아있는 유기체는 자체 조절되는 개방형 고정 시스템입니다. 개방형 시스템은 신체가 외부 환경과 지속적으로 영양분과 에너지를 교환하기 때문입니다. 이 경우 환경에서 시스템으로 물질과 에너지가 전달되는 속도는 시스템에서 물질과 에너지가 전달되는 속도, 즉 고정 시스템과 정확히 일치합니다. 따라서 살아있는 유기체의 특징 인 항상성은 신체 내부 환경 구성의 일정성, 생화학 적 매개 변수의 안정성 및 안정성입니다. 예를 들어, 혈액 pH = , 포도당 함량은 약 5mml(90mg/100ml)입니다. 환경 조건이 변하면 신체의 개별 반응 속도가 변하고 그에 따라 물질의 고정 농도도 변합니다. 그런 다음 살아있는 세포의 민감한 메커니즘이 작동하여 농도의 변화를 감지하고 이를 보상하여 정상으로 되돌립니다. 자기 규제가 발생합니다. 따라서 살아있는 유기체의 생화학적 매개변수의 불변성은 정적이거나 수동적이지 않고 동적입니다.살아있는 유기체의 분류 지구상에 사는 모든 유기체의 세포는 생명에 사용되는 탄소원에 따라 두 가지 주요 그룹으로 나뉩니다. 독립 영양(“스스로 먹이를 주는 것”) 및 종속 영양(“다른 사람을 희생하여 먹이를 주는 것”) 유기체. 독립영양 유기체의 세포는 CO2를 유일한 탄소원으로 사용할 수 있으며, 이로부터 14가지 탄소를 모두 만들 수 있습니다.
15가지 탄소 함유 성분. 종속 영양 유기체의 세포는 CO 2 를 흡수할 수 없으며 포도당과 같이 상당히 복잡한 환원 유기 화합물 형태로 탄소를 받아야 합니다. 독립 영양 생물은 독립적으로 존재할 수 있는 반면, 종속 영양 생물은 특정 형태의 탄소 화합물이 필요하므로 다른 유기체의 폐기물을 사용해야 합니다. 모든 광합성 유기체와 일부 박테리아는 독립 영양 생활 방식을 선도합니다. 고등동물과 대부분의 미생물은 종속영양생물이다. 유기체를 분류하는 기준이 되는 두 번째 특성은 에너지원과의 관계입니다. 세포가 빛을 에너지원으로 사용하는 유기체를 광영양체라고 하며, 산화환원 반응의 결과로 세포가 에너지를 받는 유기체를 화학영양체라고 합니다. 이 두 범주는 차례로 에너지를 생산하는 데 사용하는 전자 공여체의 특성에 따라 그룹으로 세분화됩니다. 복잡한 유기 분자(예: 포도당)만이 전자 공여체 역할을 할 수 있는 화학영양생물을 화학유기영양생물이라고 합니다. 전자 공여체로 분자 수소, 황 또는 황화수소 및 암모니아와 같은 간단한 무기 화합물을 사용할 수 있는 유기체는 화학영양생물(그리스어 "석석" - 돌에서 유래)로 분류됩니다. 대다수의 유기체는 광석 영양 생물 또는 화학 유기 영양 생물입니다. 다른 두 그룹은 상대적으로 적은 수의 종을 다루고 있습니다. 그러나 이 소수의 종은 자연계에 꽤 널리 퍼져 있습니다. 그들 중 일부는 생물권에서 매우 중요한 역할을 합니다. 이들은 특히 분자 질소를 고정하고 암모니아를 질산염으로 산화시키는 토양 미생물입니다. 더 자주 종속영양생물이라고 불리는 화학유기영양생물은 호기성 생물과 혐기성 생물이라는 두 가지 큰 강으로 나뉩니다. 호기성 생물은 최종 전자 수용체로 산소 분자를 사용하지만, 혐기성 생물은 다른 물질을 사용합니다. 많은 세포가 호기성 및 혐기성 조건 모두에서 존재할 수 있습니다. 산소나 유기 물질을 전자 수용체로 사용할 수 있습니다. 이러한 세포를 조건혐기성균이라고 합니다. 대부분의 종속 영양 세포, 특히 고등 유기체의 세포는 조건성 혐기성 세포입니다. 산소가 있으면 산소를 사용합니다. 자연의 모든 살아있는 유기체는 영양 측면에서 어떻게 든 서로 연결되어 있습니다. 생물권 전체를 고려하면 다음과 같은 사실을 알 수 있습니다.
16개의 광합성 세포와 종속 영양 세포가 서로 영양을 공급합니다. 전자는 대기의 이산화탄소로부터 포도당과 같은 유기 물질을 형성하고 산소를 방출합니다. 후자는 광합성 세포에서 생산된 산소와 포도당을 사용하고 CO 2 를 대기 중으로 반환합니다. 생물권의 탄소 순환은 에너지 순환과 연관되어 있습니다. 광합성 과정에서 포도당과 기타 광환원 생성물의 화학 에너지로 변환된 태양 에너지는 종속 영양 생물이 에너지 수요를 충족시키는 데 사용됩니다. 따라서 햇빛은 궁극적으로 독립영양세포와 종속영양세포 모두의 에너지원입니다. 영양과 관련하여 자연의 모든 살아있는 유기체의 상호 의존성을 신트로피라고 합니다. 에너지의 원천과 살아있는 세포의 변형 생화학적 반응은 일반적으로 등압 등온 조건에서 발생합니다. 이러한 조건에서 시스템의 에너지 상태는 엔탈피로 특징지어지며, 시스템의 무질서 정도는 시스템의 엔트로피와 온도의 산물입니다. 자발적인 과정에서 이러한 특성과 변화 경향을 모두 고려하는 함수는 등압-등온 전위 또는 자유 에너지라고도 하는 깁스 에너지 G입니다. G = H - TS 다른 열역학적 매개변수 및 기능과 마찬가지로 시스템 상태, 프로세스 결과의 깁스 에너지 변화는 프로세스 경로에 관계없이 시스템의 최종 및 초기 상태에 의해서만 결정됩니다. G p = G 끝 G 시작 깁스 에너지(G p 0)의 감소를 에너지 방출 반응이라고 하며, 자발적이고 비가역적으로 발생할 수 있습니다. 최종 상태(Gfin)의 값과 비교하여 초기 상태(Ginit)의 생화학 시스템의 깁스 에너지 값이 클수록 고려 중인 시스템 내 시약 간의 화학적 친화력이 더 커집니다. 그들의 반응성. Gibbs 에너지의 증가를 수반하는 생화학 반응을 엔더고닉(G p 0)이라고 하며 외부 에너지 공급 없이는 불가능합니다. 이러한 반응이 일어나기 위해서는 지속적인 에너지 공급이 필요합니다. 16
17 살아있는 시스템에서 에너지흡입 반응은 에너지 방출 반응과의 결합으로 인해 발생합니다. 이러한 접합은 두 반응 모두 공통 중간 화합물이 있고 접합 반응의 모든 단계에서 전체 공정이 음의 깁스 에너지 값(G resistance.p 0)을 특징으로 하는 경우에만 가능합니다. 종속영양 세포는 주로 음식의 산화를 통해 필요한 에너지를 얻는 반면, 독립영양(원영양) 세포의 경우 에너지원은 대개 햇빛입니다. 생성된 에너지는 상당히 좋은 효율(40%)을 가진 특정 세포에 의해 ATP 합성으로 인해 화학 에너지로 변환됩니다. 앞서 언급한 바와 같이 이 화합물은 물과 상호작용할 때 에너지 축적기 역할을 합니다. 가수분해, 아데노신 이인산(ADP) 및 인산(P)이 형성되고 에너지가 방출됩니다. ATP + H 2 O ADP + P ATP + 2H 2 O AMP + P + P G G 따라서 ATP를 고에너지 화합물이라 하고, 가수분해 과정에서 끊어지는 P-O-P 결합을 고에너지 화합물이라 한다. 아시다시피, 연결(고에너지 연결 포함)을 끊으려면 항상 에너지 소비가 필요합니다. ATP 가수분해의 경우 G 0인 인산기 사이의 결합을 끊는 과정 외에도 가수분해 중에 형성된 생성물의 수화, 이성질화 및 중화 과정이 발생합니다. 이러한 모든 과정의 결과로 Gibbs 에너지의 총 변화는 음의 값을 갖습니다. 결과적으로 거대작용적인 것은 결합 자체의 절단이 아니라 결합의 가수분해의 에너지적인 결과입니다. 결과적으로, 아데노신 삼인산은 대사산물 합성(화학적 작업), 근육 수축(기계적 작업), 농도 구배에 따른 막을 통과하는 물질 수송(활성 수송) 및 정보 전달(특히 신경 자극 전달). ATP와 함께 살아있는 유기체에는 다른 효과적인 고에너지 화합물이 포함되어 있으며, 가수분해 시 더 많은 에너지가 방출됩니다. 이 화합물의 도움으로 ADP에서 ATP가 합성됩니다. P = P = -30.5kJ/mol -61.0kJ/mol 17
18 따라서 생명체의 내부 에너지원은 인산화된 화합물이며, 물을 포함한 생물기질과의 상호작용으로 에너지가 방출됩니다. 이러한 반응이 다른(흡수성) 반응과 결합된 결과, 필요한 에너지흡수 과정이 세포에서 발생합니다. 2. 셀 2.1. 세포의 유형 세포는 모든 생명체의 구조와 필수 활동의 기초가 되는 기본 생명체 시스템입니다. 살아있는 유기체는 세포의 유형에 따라 원핵생물과 진핵생물의 두 가지 유형으로 구분됩니다. 원핵 생물에는 박테리아와 남세균이 포함되며, 단세포 원생동물부터 다세포 식물과 동물에 이르기까지 다른 모든 생물은 진핵 생물입니다(표 2.1.). 원핵생물과 진핵생물의 표 비교. 원핵생물 진균 고세균 유기체 진핵생물 균류 식물 동물 유기체 형태 단세포 또는 단세포 다세포 소기관, 세포골격, 세포 분열 장치 존재, 복합체, 없음 특수 DNA 소형, 원형, 대형, 세포핵 내, 인트론 없음, 플라스미드 다수 인트론 RNA: 합성 및 성숙 단순, 세포질 복합체, 핵에서 단백질: 합성 및 처리 단순, 복잡, 세포질 및 공동에서 RNA 합성과 관련됨 대사 혐기성 또는 호기성, 주로 호기성 쉽게 재배열됨 18
19 Endocytosis와 exocytosis는 다른 형태입니다. 이 두 종의 유기체 세포는 공통된 기본 특성을 가지고 있습니다: 그들은 유사한 기본 대사 시스템, 유전 정보 전달 시스템(매트릭스 원리에 따른 복제), 에너지 공급 등을 가지고 있습니다. 그들 사이에는 많은 차이점이 있습니다. 첫째, 원핵 세포에서는 유기체의 유전적 특성을 결정하는 DNA 분자가 진핵 세포의 특징인 세포핵 형태로 조립되어 있지 않습니다. 둘째, 원핵 세포에는 진핵 세포의 특징인 세포 소기관이라고 불리는 세포 내 특수 구조가 많지 않습니다. 진핵세포는 더욱 복잡하게 조직되어 있어 매우 넓은 범위에 걸쳐 전문화되고 다세포 유기체의 일부가 될 수 있습니다. 구조와 기본 생화학적 특성에서 진핵생물의 다양한 세포는 매우 유사하며 이는 생명체의 새벽에 기원이 통일되었음을 나타냅니다. 유기체의 생명 활동에서 주요 세포 요소와 역할 진핵세포는 훨씬 더 다양합니다. 원핵 세포보다 크기와 구조가 다릅니다. 인간의 몸에만 적어도 200가지의 서로 다른 종류의 세포가 있습니다. 그러므로 살아있는 세포의 도표는 극도로 단순화된 형태로만 제시될 수 있습니다. 진핵 세포는 막 시스템으로 구성됩니다. 외부적으로는 두께가 약 10nm인 얇은 단백질 지질막인 원형질막에 의해 제한됩니다. 세포의 내부 부피는 수많은 가용성 성분을 포함하는 세포질로 채워져 있습니다. 세포질은 세포소기관이라고 불리는 세포내 막으로 둘러싸인 명확하게 보이는 구획으로 나누어져 있습니다. 세포 소기관은 자기 재생산 세포의 주요 특성, 외부 환경과의 물질 및 에너지의 지속적인 교환, 외부 환경으로부터 세포(세포)의 구조적 격리를 유지하기 위해 진화 과정에서 발생했습니다. 세포 소기관은 중요한 기능의 지속적인 발현에 필요한 기본 반응 과정의 조정되고 조절된 발생을 보장합니다. 살아있는 유기체의 존재를 위해서는 핵, 미토콘드리아, 소포체, 리보솜, 리소좀 및 미생물과 같은 세포 소기관이 중요합니다 (그림 2.1.). 19
20 골지체 6% 핵 1개 6% 거친 소포체 1개 9% 미토콘드리아 1개 22% ~2000 퍼옥시솜 1% 세포당 수 400 µm 원형질막 리소좀 1% 엔도솜 300 1% 자유 리보솜 세포질 54% 부피 세포의 1 부분 그림 살아있는 세포의 구조. 핵은 세포의 중앙에 위치하며 구멍이 있는 이중막으로 둘러싸여 있습니다. 핵 내부에는 핵소체가 있습니다. 핵의 외막은 골지 복합체와 관련된 소포체의 일부입니다. 리보솜은 소포체의 표면에 위치합니다. 이중막으로 둘러싸인 타원형 구조는 내부 부분이 크리스타(미토콘드리아)를 형성합니다. 리소좀은 단일 막층으로 둘러싸여 있습니다. 여기에는 가수분해 효소가 포함되어 있으며 대부분은 전구효소로서 비활성 상태입니다. 단세포 유기체에서는 세포에 들어가는 물질의 소화를 담당합니다. 고등 유기체에서 리소좀은 기능 수행이 중단된 세포의 분해 과정에 참여합니다. 마이크로솜(퍼옥시솜)은 리소솜보다 크기가 더 작습니다. 여기에는 세포에 이질적인 화합물(예: 약물, 방향족 화합물 등)의 산화를 촉매하는 산화효소가 포함되어 있습니다. 세포는 원형질막으로 둘러싸여 있으며, 이는 특정 장소에서 세포외 공간에서 핵으로 화합물을 직접 전달하는 것이 가능하도록 구성됩니다. 세포막은 살아있는 유기체(세포)를 환경으로부터 분리할 뿐만 아니라 특정 세포 구획(기능적 분할)의 형성에도 참여합니다. 그들은 모든 세포 20의 구조적 요소 역할을 합니다.
21개의 소기관이 있으며 대부분의 기능에 참여합니다. 막의 질량은 세포 질량의 80%에 달할 수 있습니다. 단백질(효소)이 풍부한 콜로이드 현탁액으로 채워진 세포 소기관 사이의 공간을 세포질이라고 합니다. 세포의 내용물, 세포질 및 모든 면의 핵을 둘러싸고 있는 원형질막은 매우 중요한 특성을 가지고 있습니다. 세포에서 외부로의 물질의 자유로운 이동을 제한하고 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 선택적으로 물질과 분자의 이동을 허용합니다. 통과하여 세포질의 구성과 특성이 일정하게 유지됩니다. 막에는 Na + 및 K + 이온에 대한 중요한 효소와 능동 수송 시스템이 포함되어 있습니다. 또한, 특수 단백질 복합체(수용체)가 원형질막에 위치하여 물질을 "인식"하고 선택하며 다른 단백질(운반체)의 도움을 받아 세포 안팎으로 물질을 적극적으로 운반합니다. 원형질막은 지질 이중층에 내장된 단백질(말초 및 통합)에 의해 형성됩니다. 통합 단백질은 당단백질 특성을 가지고 있습니다. 즉, 탄수화물과 단백질 성분으로 구성됩니다. N 말단 부분은 비극성 아미노산이 풍부한 펩타이드 사슬의 일부(나선형 형태)가 침투하는 내부 인지질층의 일부이며, 측쇄는 인지질의 지방족 사슬과 수많은 소수성 접촉을 맺습니다. . 통합 단백질 올리고당 사슬은 원형질막 외부 표면의 통합 단백질 펩티드 사슬과 연관될 수 있다. 올리고당 사슬의 끝에는 일반적으로 음전하를 결정하는 N-아세틸뉴라민산이 있습니다. 올리고당은 동일한 기관의 세포나 다른 종의 세포를 인식할 수 있도록 세포 표면에 특별한 특성을 부여합니다(항원성, 접촉 억제). 세포 표면의 올리고당은 글리코칼릭스(Glycocalyx)라는 층을 형성합니다. CH 3 CNH CH H H H H H H CH 2 H N-아세틸뉴라민산 21
22 세포 표면에 위치한 구조는 세포 사이의 긴밀한 접촉을 방지합니다. 이로 인해 세포 사이에 액체로 채워진 다소 좁은 공간이 나타납니다. 기관이나 신체의 그러한 장소에 대한 일반적인 이름은 세포간 공간입니다. 세포 내부의 모든 부피의 합을 세포내 공간이라고 합니다. 미토콘드리아. 세포가 다양한 기능을 수행하려면 에너지가 필요합니다. 중요한 내부 에너지 원은 주로 특수 타원형 구조 인 미토콘드리아 (그리스어 미토스 실과 콘드리온-곡물, 곡물)에서 형성되는 ATP 분자입니다. ATP 합성에 필요한 에너지는 산소의 영향으로 호흡 사슬에서 수소 함유 기질(당, 지질, 아미노산)이 점진적으로 산화된 결과로 나타납니다. 전자 전달 효소는 미토콘드리아 내막의 일부입니다. 산소는 확산을 통해 미토콘드리아로 들어갑니다. 미토콘드리아 활성 생성물(ATP)은 전위 과정을 통해 형성 장소에서 사용되는 미토콘드리아 외 공간으로 전달됩니다. ATP의 신속한 전달을 보장하기 위해 미토콘드리아는 에너지 소비 과정이 일어나는 구조(예: 수축 과정과 관련된 요소 근처) 근처에 위치합니다. 또한 미토콘드리아에서는 일련의 화학 반응이 일어나며 그 결과 세포에 필요한 저분자 화합물이 합성됩니다. 미토콘드리아는 두 개의 막으로 둘러싸여 있습니다. 외막은 미토콘드리아 안팎으로 물질의 흐름을 조절합니다. 내막은 미토콘드리아 내부를 향하는 주름(크리스테)을 형성합니다. 미토콘드리아 내부에는 다양한 효소, 칼슘 및 마그네슘 이온, DNA 및 미토콘드리아 리보솜을 포함하는 소위 매트릭스가 있습니다. 세포 내 미토콘드리아의 수는 일정하지 않습니다. 원래 미토콘드리아의 성장과 단편화로 인해 그 수가 증가할 수 있습니다. 세포는 단백질을 사용하여 미토콘드리아를 형성합니다. 그들 중 일부는 미토콘드리아 자체에서 합성되고 다른 일부는 세포질에서 합성됩니다. 핵은 진핵 세포의 가장 중요한 구성 요소로, 대부분의 유전 물질이 집중되어 있습니다. 핵은 세포 성장과 번식에 필요합니다. 이는 내부 핵막과 외부 핵막으로 구성된 외피에 의해 세포의 나머지 부분과 분리됩니다. 세포질의 주요 부분이 실험적으로 핵에서 분리되면 이 세포질 덩어리(세포질)는 단 며칠 동안만 핵 없이 존재할 수 있습니다. 동시에 22
23, 세포질의 가장 좁은 테두리(핵질체)로 둘러싸인 핵은 생존력을 완전히 유지하고 점차적으로 세포질의 정상적인 부피를 회복합니다. 그러나 포유류 적혈구와 같은 일부 특수 세포는 장기간 동안 핵 없이 기능합니다. 큰 거핵구 세포의 세포질 조각으로 형성된 혈소판과 혈소판도 부족합니다. 정자에는 핵이 있지만 완전히 비활성 상태입니다. 핵에서는 두 가지 중요한 과정이 일어납니다. 첫 번째는 유전 물질의 합성으로, 그 동안 핵의 DNA 양이 두 배로 늘어납니다. 이 과정은 후속 세포 분열(유사분열) 중에 두 딸세포가 동일한 양의 유전 물질을 갖게 되기 위해 필요합니다. 두 번째 과정은 세포질로 이동하여 세포의 생명에 필요한 단백질 합성을 제공하는 모든 유형의 RNA 분자를 생산하는 전사입니다. 모양이 가장 다른 핵은 동일한 구성 요소로 구성됩니다. 일반적인 구조 계획을 가지고 있습니다. 핵에는 핵 봉투, 염색체, 핵소체 및 핵 주스가 있습니다. 각 핵 구성 요소에는 고유한 구조, 구성 및 기능이 있습니다. 핵막은 서로 어느 정도 떨어진 곳에 위치한 두 개의 막을 포함합니다. 핵막의 막 사이의 공간을 핵주위(perinuclear)라고 합니다. 핵막에는 구멍이 있습니다. 그러나 그것들은 끝에서 끝까지 연결되어 있지 않고, 핵공 복합체(nuclear pore complex)라고 불리는 특별한 단백질 구조로 채워져 있습니다. 기공을 통해 RNA 분자는 핵에서 세포질로 들어가고 단백질은 RNA 분자를 향해 핵으로 이동합니다. 핵막 막 자체는 저분자 화합물의 양방향 확산을 보장합니다. 살아있는 세포의 핵에서는 핵소체가 명확하게 보입니다. 그것은 둥글거나 불규칙한 모양의 몸체를 가지고 있으며 다소 균질한 핵의 배경에 비해 분명히 눈에 띕니다. 핵소체는 리보솜 RNA의 합성에 관여하는 염색체의 핵에서 발생하는 형성입니다. 핵소체를 형성하는 염색체 영역을 핵소체 조직자라고 합니다. RNA 합성은 핵소체에서 일어날 뿐만 아니라 리보솜 하위입자의 조립에서도 일어납니다. 핵소체의 수와 크기는 다양할 수 있습니다. 염색체는 유기체의 유전 정보를 포함하는 DNA를 포함하는 진핵 세포 핵의 구조 요소입니다. 그것들은 특수 염료로 강하게 염색되어 있기 때문에 1888년 독일 과학자 W. Waldeyer는 이를 염색체(그리스어 croma color와 soma body에서 유래)라고 불렀습니다. 염색체는 종종 23이라고도 불린다.
24 원형 DNA는 박테리아의 DNA이지만 그 구조는 진핵생물의 염색체와 다르다. 염색체 내의 DNA는 기능적 활동과 세포주기 단계에 따라 서로 다른 밀도로 배열될 수 있습니다. 이와 관련하여 염색체의 두 가지 상태, 즉 간기와 유사분열이 구별됩니다. 유사분열 염색체는 유사분열, 즉 세포 분열 중에 세포에서 형성됩니다. 이들은 기능하지 않는 염색체이며, 그 안에 있는 DNA 분자는 매우 단단하게 포장되어 있습니다. 이러한 유사분열 염색체의 소형화로 인해 유사분열 동안 딸세포 사이에 유전 물질의 고른 분포가 보장됩니다. 간기는 세포주기의 간기 단계, 즉 분열 간격의 특징인 염색체(염색질)입니다. 유사분열과 달리 이들은 작동하는 염색체입니다. 전사 및 복제 과정에 참여합니다. 그 안에 있는 DNA는 유사분열 염색체보다 밀도가 낮습니다. DNA 외에도 염색체에는 두 가지 유형의 단백질인 히스톤(기본 특성을 가짐)과 비히스톤 단백질(산성 특성을 가짐)과 RNA도 포함되어 있습니다. 히스톤에는 5가지 유형만 있으며, 비히스톤 단백질(약 100개)이 훨씬 더 많습니다. 단백질은 DNA 분자에 단단히 결합되어 소위 디옥시리보핵단백질 복합체(DNP)를 형성합니다. 단백질은 아마도 염색체 내 DNA의 기본 접힘을 결정하고 염색체 복제 및 전사 조절에 참여할 것입니다. 모든 동물과 식물 종의 대부분의 세포는 아버지와 어머니로부터 받은 두 개의 단일(반수체) 세트로 구성된 고유한 영구 이중(이배체) 염색체 세트, 즉 핵형을 가지고 있습니다. 이는 유사분열 염색체의 특정 수, 크기 및 모양이 특징입니다. 염색체의 수는 살아있는 유기체의 종에 따라 다릅니다. 리보솜, 폴리솜. 이들은 단백질 생합성을 수행하는 가장 작은 세포 내 입자입니다. 동시에, 그 1차 구조는 절대적인 정확성으로 재현됩니다. 각 아미노산은 폴리펩티드 사슬에서 할당된 위치를 찾습니다. 각 세포에는 수만에서 수백만 개의 리보솜이 포함되어 있습니다. 따라서 박테리아 세포의 리보솜 수는 10 4에 이르고 동물 세포에서는 리보 핵산 (RNA)의 약 절반과 단백질의 절반입니다. 진핵 세포에서 리보솜 RNA의 합성과 리보솜 단백질의 부착은 핵소체에서 발생합니다. 그 후 완성된 리보솜은 핵을 떠나 세포질로 들어가 기능을 수행합니다. 리보솜과 폴리솜은 모양이 구형이고 자유 상태로 세포질에서 발견되거나 막에 결합되어 있습니다 24
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기사, 2013년 7월 20일에 추가됨
미생물 및 비세포 형태의 살아있는 유기체, 구조, 생리학, 유전 시스템의 특징. 유전 정보를 전송하는 방법. 물질 순환에서 미생물의 역할. 생명공학에서 미생물학적 과정의 중요성.
노보시비르스크 주립 대학교 자연 과학부 세포학 및 유전학과 강의 과정에 대한 프레젠테이션 생명의 화학적 기초 Ph.D. Vladimir Aleksandrovich Trifonov 이 매뉴얼은 국립 연구 대학-NSU 개발 프로그램 강의 1번 실행의 일부로 개발되었습니다. 계획. 학문 소개. 삶의 정의. 살아있는 시스템의 조직 수준. 유기체의 화학적 구성. 지질. 구조와 생물학적 기능. 6) 생체고분자, 그 구조와 성질 1) 2) 3) 4) 5) 생명이란 무엇인가? 개념을 정의하려는 시도: “자석은 살아있습니다. 철을 끌어당길 수 있다" 탈레스, 기원전 6세기. "자연의 모든 몸은 살아있다" B. Spinoza (XVII 세기) "식물과 동물 및 모든 부분에서 분자 재생 (대사)의 보편성, 정지를 허용하지 않는 불변성은 이 현상을 보편적인 표시로 만듭니다. 생명” Claude Bernard (XIX c) “생명은 단백질 신체의 존재 방식이며 이러한 존재 방식은 본질적으로 이러한 신체의 화학적 구성 요소의 지속적인 자체 재생으로 구성됩니다” F. Engels (XIX 세기) “생명은 ... 환경의 엔트로피를 증가시켜 자신의 엔트로피를 줄이는 것을 목표로 하는 특별히 조직된 시스템의 작업" Erwin Schrödinger(1887-1961) "지구에 존재하는 생명체는 개방적이고 자기 조절적이며 자기 재생산적인 시스템입니다. 생체고분자(단백질과 핵산)로 만들어졌습니다” M.V. Wolkenstein(1912-1992) 개방형 시스템으로서의 살아있는 유기체 시스템은 서로 특정 관계에 있고 직접 및 피드백 연결로 연결되어 무결성을 형성하는 요소 집합입니다. 개방형 시스템: 에너지, 물질, 정보를 환경과 교환합니다. 개방형 시스템: 자기 조직화, 합병증 또는 자발적인 질서 출현 현상. 시스템의 일반 이론 시스템의 속성 시너지 효과 - 구성 요소 동작의 단방향성은 시스템의 효율성을 향상시킵니다. 출현 - 시스템 구성요소의 기능이 시스템의 기능과 항상 일치하는 것은 아닙니다. 무결성은 부분과 관련하여 전체의 우선 순위입니다. 계층 구조 - 시스템의 각 구성 요소는 더 넓은 글로벌 시스템의 시스템(하위 시스템)으로 간주될 수 있습니다. 적응성 - 외부 환경의 변화하는 매개 변수에 시스템의 매개 변수를 적응시키는 것과 관련된 안정적인 평형 상태에 대한 욕구 Ludwig von Bertalafani (1901-1972) 불균형 시스템 "비평형은 질서의 원천이 될 수 있습니다" Ilya Prigogine (1917-2003) 시스템 상태의 순서 - 시스템의 궤적 시스템의 가장 가능성 있는 상태 - ATTRACTORS 선호도 어떤 상태는 다른 상태에 비해 질서정연한 현상입니다. 엔트로피 감소. 비평형계의 자기조직화 자기조직화계가 거쳐온 장기적인 진화의 길을 따라 생명은 특정한 선택의 결과로 볼 수 있다는 관점이 있다. 생명체의 특성 1) 화학적 조성이 거의 동일함 2) 물질과 에너지 교환 3) 자기 재생산 4) 성장 및 발달 능력 5) 과민성 6) 이산성 생명체의 조직 수준 기본 입자 원자 분자 단량체 생체 고분자 수준 생명체의 조직 세포 조직 기관 및 시스템 기관 생명체 개체군 종의 조직 수준 생명체의 조직 수준 생태계, 생물지구권 생물권 생물체의 화학적 조성 총 80개의 원소가 발견되었지만 오직 30개만이 알려진 기능을 가지고 있습니다. 매크로 요소 생물체 내 함유량이 건조 중량 기준으로 0.001%를 초과하는 것입니다. 이들은 세포 건조 질량의 99%를 차지하며, 이중 생물학적 거대원소가 98%를 차지합니다: 산소(65-75%), 탄소(15-18%), 질소(1.5-3%) 및 수소(8) -10%) O K C S H Cl N Ca Mg Na P Fe 미세원소 체내 함량 0.001-0.000001% 호르몬, 효소 및 세포의 기타 중요한 구성 요소의 일부일 수 있음 Zn Cu I F B Co Mo V Br Cr Mn Se Si Ge Ni Co 공유결합 탄소-코발트 결합 - 자연에서 금속-탄소 공유 결합의 유일한 예입니다. 초미세원소 농도 0.000001% 미만 생리적 역할이 확립되지 않음 Au Hg U Be Cs Ra 등 살아있는 세포의 화합물 구성 무기 물질 물 50 ~ 90% 염 및 기타 무기물. 물질 1-1.5% 저분자 유기 물질 지질 1.5% 기타 0.1% 고분자 유기 물질 단백질 10-20% 탄수화물 0.2-20% 핵산 1-2% 물의 역할 범용 용매 수소 결합 높은 열용량 참여자 많은 반응 체내 물질 이동 삼투 생물학적 과정에서 삼투의 중요성 세포막은 반투과성입니다! =>단백질은 세포 내부에 남아 있습니다. 삼투는 키가 큰 나무의 줄기에 영양분을 전달하는 데 관여합니다. 식물 - 삼투는 액포의 부피를 증가시키고 세포벽을 확장시킵니다(팽압). 세포 내 이온 가장 중요한 음이온: 가장 중요한 양이온: Cl-, HCO3-, H2PO4K+, Na+, Ca2+, Mg2+ 완충 특성 뼈 조직과 껍질의 불용성 염 세포의 유기 물질 단백질 10-20% 탄수화물 0.2-2 % 핵산 1-2% 지질 1-5% 지질은 생물학적 기원의 물질 그룹으로, 유기 용매(메탄올, 아세톤, 클로로포름, 벤젠 등)에 잘 용해됩니다. 중성 지방: 글리세롤과 카르복실산의 에스테르 스테아르산 팔미트 올레산 카르복실산 필수 지방산은 체내에서 합성되지 않으므로 음식을 통해 공급해야 합니다. Kolman에서, Rem "시각적 생화학" 인지질 Kolman에서, Rem "시각적 생화학" 이소프레노이드 모든 지질은 하나의 전구체인 아세틸 조효소 A[아세틸-CoA(아세틸CoA)]에서 유래하며 이는 아세트산의 활성화된 형태입니다. Kolman에서, Rem " 시각 생화학” 비타민 A 비타민 A - 레티놀 프로비타민 A - 베타카로틴 로돕신(발색단을 갖는 단백질) 1) 광양자 흡수 2) 발색단(11-시스-레티날)이 형질전환 형태로 들어감 3) 로돕신 분해 4) 시신경 자극 스테로이드 Kolman, Rem "Visual Biochemistry" 스테로이드 막 구조, 담즙산, 호르몬, 비타민 프로스타글란딘 E1 E2 지질 매개체 - 동물의 모든 기관과 조직에서 발견됩니다. 아스피린은 프로스타글란딘 합성을 억제하는 물질입니다. 지질의 기능 1) 구조적 2) 에너지 3) 예비 4) 절연 5) 조절 6) 수용체 바이오폴리머 단일중합체 - 한 가지 유형의 단량체 이종중합체 - 두 가지 이상의 유형의 단량체 일반 불규칙 -A-B-A-B-A-B-A-C -V-A-G-A- 문헌
