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연홍 맹
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2008 Spring, Hanbat Univ. Bioprocess Engineering Chapter 2. An Overview of Biological Basics 2.2. CELL CONSTRUCTION 2.3. CELL NUTRIENTS http://dory.mncast.com/mnchmovie.swf?

1 2008 Spring, Hanbat Univ. Bioprocess Engineering Chapter 2. An Overview of Biological Basics 2.2. CELL CONSTRUCTION 2.3. CELL NUTRIENTS Spring Hanbat National University Dept. Chem. Eng. 정재철 특허청생명공학심사과심사관한밭대학교화학공학과겸임교수 본자료는윤영상교수 ( 전북대학교환경화학공학부 ), 우승한교수 ( 한밭대학교화학공학과 ) 의강의자료를참고하여제작되었습니다. 1

2.2. 세포구조 생체구성물질 : 물 =50-90%, 무기물 (Na +, K + 등 )=~1%, 나머지 = 유기분자 생체유기분자의구성원자 : C, H, O,

유기생체분자는탄화수소에작용기가결합되어있는형태 세포의주요유기물질? 단백질 (protein) L-아미노산 (20종류)?

생체내에존재하는아미노산은주로 L 형이다. Cf. 생체내에존재하는당은주로 D 형이다.

2 2.2. 세포구조 생체구성물질 : 물 =50-90%, 무기물 (Na +, K + 등 )=~1%, 나머지 = 유기분자 생체유기분자의구성원자 : C, H, O, N, P, S ( 숫자순 ) C(50%), O(20%), N(14%), H(8%), P(3%), S(1%) ( 무게순 ) 유기생체분자는탄화수소에작용기가결합되어있는형태 세포의주요유기물질? 단백질 (protein) L-아미노산 (20종류)? 탄수화물 (carbohydrate) D-당 (sugar)? 핵산 (nucleic acid=dna + RNA) 뉴클레오타이드 (nucleotide)? 지질 (lipid) 지방산 (fatty acid) 아미노산 (amino acid) 과단백질 (protein) 단백질 아미노산 단백질은세포건조무게중 40~70% 단백질의분자량 : 6,000 ~ 수십만 생체내에존재하는아미노산은주로 L 형이다. Cf. 생체내에존재하는당은주로 D 형이다. 아미노산과같이 (-) 전하와 (+) 전하가동시에존재하는중성분자를쯔비터이온 (zwitterion) 이라한다. 아미노산은산으로서, 동시에염기로서작용할수있으므로양쪽성이온 (amphoteric ion) 이다. 알짜전하가 0 이되는 ph ( 음이온과양이온수가같은 ph) 를등전점 (isoelectric point = pi) 라고한다. amino Group ( 염기성 ) carboxyl group -carbon R-group 2

3 아미노산 (amino acid) 과단백질 (protein)?r= 무극성 무극성아미노산?R= 극성 ( 수소결합 site가있는 R: -OH or -NH) 극성아미노산?R= 음이온 ( COO - ) 산성아미노산?R= 양이온 ( NH + 3 ) 염기성아미노산 아미노산 (amino acid) 과단백질 (protein) Neutral Nonpolar Amino Acids ( 전하가없는무극성아미노산 ) 가장간단한 glycine 폐쇄형고리 proline 단백질을견고하게 S 가지는 methionine, cysteine (S-S bond 형성 ) 3

4 아미노산 (amino acid) 과단백질 (protein) Neutral Polar Amino Acids ( 전하가없지만극성인아미노산 ) Acidic or Basic Amino Acids ( 전하가없지만극성인아미노산 ) aspartate ( 아스파라긴산 ): 숙취제거 대상 ( 주 ): glutamate MSG (monosodium glutamate) 한국 BASF: lysine histidine: 중금속과친화적 단백질정제시 affinity chromatography 사용가능 아미노산 (amino acid) 과단백질 (protein) 아미노산과아미노산의결합 (peptide bond) * - carboxyl group 과 - amino group 이결합하여 Peptide bond 가형성 * 물분자가떨어진다. * H 2 O: OH from carboxyl group H from amino group 4

2.2.2. 아미노산 (amino acid) 과단백질 (protein) Ala 의 amino 기 N terminal (N 말단 ) C terminal (C 말단 ) 펩티드기술법 : N-terminal 은왼쪽, C-terminal 은오른쪽에 cf.

Val 이라면 Met 의 N 말단이 free, Val 의 C 말단이 free, 합성은 Met 부터 Val 까지순서로 R 기는교대로반대편에위치한다 2.

5 아미노산 (amino acid) 과단백질 (protein) Ala 의 amino 기 N terminal (N 말단 ) C terminal (C 말단 ) 펩티드기술법 : N-terminal 은왼쪽, C-terminal 은오른쪽에 cf. mrna 로부터 peptide 의합성순서도 N-terminal 에서 C-terminal 순서로합성됨 예 ) Met? Gly? Glu? ----? Val 이라면 Met 의 N 말단이 free, Val 의 C 말단이 free, 합성은 Met 부터 Val 까지순서로 R 기는교대로반대편에위치한다 아미노산 (amino acid) 과단백질 (protein) 단백질의구조 * 단백질은 amino acid 가 200 개이상결합한고분자?1 차구조 (primary structure): 아미노산의서열?2 차구조 (secondary structure): polypeptide 의국부적접힘구조 ( -helix, -sheet)?3 차구조 (tertiary structure): polypeptide 의 3 차원구조?4 차구조 (quaternary structure): 2 개이상의 polypeptide 들이결합해서단백질을만드는구조 5

6 아미노산 (amino acid) 과단백질 (protein) < 네가지수준의단백질구조 > 아미노산 (amino acid) 과단백질 (protein) -helix -sheet 수소결합 6

2.2.2. 아미노산 (amino acid) 과단백질 (protein) 3 차구조 (3-D

2.2. 아미노산 (amino acid) 과단백질 (protein) 단백질의기능 1.

구조적기능 : 생체의구조체예 ) 콜라겐, 피브로인 (fibroin: 실크단백질 ),

조절기능 : 조절능력예 ) 호르몬 (ex, insulin), 성장인자 (growth

7 아미노산 (amino acid) 과단백질 (protein) 3 차구조 (3-D Structure) 아미노산 (amino acid) 과단백질 (protein) 단백질의기능 1. 촉매작용 : 모든생화학반응을촉진예 ) Enzyme 2. 구조적기능 : 생체의구조체예 ) 콜라겐, 피브로인 (fibroin: 실크단백질 ), elastin ( 혈관, 피부조직 ) 3. 운동기능 : 운동에관여예 ) 세포골격 (cytoskelaton) 단백질 :actin,tubulin 4. 방어기능 : 세포보호능력예 ) fibrinogen( 혈액응고 ), immunoglobin(=antibody= 항체 ) 5. 조절기능 : 조절능력예 ) 호르몬 (ex, insulin), 성장인자 (growth factor) 6. 운반기능 : 수송능력예 ) 이온 / 포도당운송세포막단백질, 헤모글로빈 ( 산소수송 ) 7. 저장기능 : 필수영양소저장예 ) ovalbumin( 계란의알부민 ), casein( 포유동물의유기질소공급원 ) 8. 스트레스반응 : 내스트레스기능예 ) heat shock protein(hsp, 열손상단백질의분해촉진 ), metallothionein(cys 가풍부한단백질로 Cd, Hg 와결합 무독화 ) < 촉매작용의예 > 7

2.2.2. 아미노산 (amino acid) 과단백질 (protein)? 건조균체량의 40~70%? 구조? 단백질의모양 : 섬유상, 구상 ( 그림참조 )? 단백질의분류 ( 기능상 )? 구조단백질 : 당단백질, 콜라겐, 케라틴? 촉매단백질 : 효소? 운반단백질 : 헤모글로빈, 혈청알부민? 조절단백질 : 호르몬 ( 인슐린, 성장호르몬 )?

8 아미노산 (amino acid) 과단백질 (protein)? 건조균체량의 40~70%? 구조? 단백질의모양 : 섬유상, 구상 ( 그림참조 )? 단백질의분류 ( 기능상 )? 구조단백질 : 당단백질, 콜라겐, 케라틴? 촉매단백질 : 효소? 운반단백질 : 헤모글로빈, 혈청알부민? 조절단백질 : 호르몬 ( 인슐린, 성장호르몬 )? 면역단백질 : 항체, 트롬빈? 효소 : active site ( 활성부위 ), 광학적활성 - 이성체존재 ( 단백질은 L-amino acid 만 )? 아미노산 : 20 개, 산성기 (-COOH), 염기 (-NH2)? 양쪽성 (zwitterion)? 등전점 (isoelectric point): 알짜전하가 0 이되는 ph, R 에따라다름 단백질의정제? 펩타이드결합 : 아미노산 + 아미노산, 단백질 : 50 개이상,? 접합단백질 : 보결분자단 (prosthetic group) 포함, 예 ) 헤모글로빈 : 4 heme + 철 8

2.2.3. 탄수화물 (carbohydrate) : 단당류와다당류 탄수화물 당 탄수화물 (carbohydrate): - 탄소의수화물 - 광합성에의해 CO 2 로부터합성 세포의주요유기물질? 단백질 (protein) L- 아미노산 (20 종류 )? 탄수화물 (carbohydrate) D- 당 (sugar)?

지질 (lipid) 지방산 (fatty acid) 탄수화물의기능 : - 에너지원 (ex, glucose) - 구조적성분 (ex, cellulose, kitin) - 다른생체물질의전구물질 ( 아미노산, 지질, 퓨린, 피리미딘등 ) - 당접합체 (ex, 당단백질, 당지질 ) - 핵산의구성성분 (ex, ribose RNA,

9 탄수화물 (carbohydrate) : 단당류와다당류 탄수화물 당 탄수화물 (carbohydrate): - 탄소의수화물 - 광합성에의해 CO 2 로부터합성 세포의주요유기물질? 단백질 (protein) L- 아미노산 (20 종류 )? 탄수화물 (carbohydrate) D- 당 (sugar)? 핵산 (nucleic acid=dna + RNA) 뉴클레오타이드 (nucleotide)? 지질 (lipid) 지방산 (fatty acid) 탄수화물의기능 : - 에너지원 (ex, glucose) - 구조적성분 (ex, cellulose, kitin) - 다른생체물질의전구물질 ( 아미노산, 지질, 퓨린, 피리미딘등 ) - 당접합체 (ex, 당단백질, 당지질 ) - 핵산의구성성분 (ex, ribose RNA, deoxyribose DNA) 탄수화물의기본단위 : 당 당수에따라단당류, 이당류, 다당류로구분 탄수화물 (carbohydrate) : 단당류와다당류 단당류 (monosaccharide) Aldehyde * 단당류의구분 ketone - 기능기 : aldose 와 ketose - 탄소수 : 3 탄당 (triose), 4 탄당 (tetrose), 5 탄당 (pentose), 6 탄당 (hexose) - 당은대부분 D form 이다. Ex) glucose( 포도당 ): an aldohexose 수중에서당은 cyclic form( 환형 ) 으로존재한다 9

( 평면위 / 아래구분 ) D-glucose ( 주로 pyranose) 아래있으면알파 D-fructose ( 주로

10 탄수화물 (carbohydrate) : 단당류와다당류 Cyclic sugar 표기법 (Fisher 법 ) 1. O 가있는 5 각형 or 6 각형을그린다. Furanose 형 Pyranose 형 2. O 의오른쪽부터탄소번호부여 3. OH 기를적는다. ( 평면위 / 아래구분 ) D-glucose ( 주로 pyranose) 아래있으면알파 D-fructose ( 주로 furanose) 탄수화물 (carbohydrate) : 단당류와다당류 중요한단당류들 포도당 (glucose) 예 ) -D-glucose 과당 (fructose) 예 ) -D-fructose 갈락토오스 (galactose) 예 ) -D-galactose OH 가아래로가면 glucose 10

11 탄수화물 (carbohydrate) : 단당류와다당류 탄수화물 (carbohydrate) : 단당류와다당류 이당류 (disaccharide) 맥아당 (maltose) = -glucose + -glucose -1,4 glycosidic linkage 수크로우스 (sucrose) = -glucose + -fructose, -1,2 glycosidic linkage 유당 (lactose) = -glucose + -galactose -1,4 glycosidic linkage 11

12 탄수화물 (carbohydrate) : 단당류와다당류 다당류 (polysaccharide=oligosaccharide) 아밀로오스 (amylose) = -glucose 의 -1,4 glycosidic linkage 아밀로펙틴 (amylopectin) = -glucose 의 -1,4 ( 주가닥 ) 및 -1,6 ( 분지 ) glycosidic linkage 글리코겐 (glycogen) = -glucose 의 -1,4 ( 주가닥 ) 및 -1,6 ( 분지 ) glycosidic linkage Cf. 글리코겐은척추동물의탄수화물저장형태 셀룰로오스 (cellulose) = -glucose 의 -1,4 glycosidic linkage Cf. 식물중량의약 1/3, 인간은셀룰로오스분해효소없다. 특정미생물 ( 소위서식 ) 만분해효소갖는다 지질 (Lipids), 지방 (Fats), 스테로이드 (Steroids) 지질 지방산 세포의주요유기물질? 단백질 (protein) L- 아미노산 (20 종류 )? 탄수화물 (carbohydrate) D- 당 (sugar)? 핵산 (nucleic acid=dna + RNA) 뉴클레오타이드 (nucleotide)? 지질 (lipid) 지방산 (fatty acid)?lipid 는종류가워낙다양하고성질이다르므로, 구조적명칭이아니고기능적명칭이다. 즉지질은물에잘안녹는생체분자 ( 지방, 기름, 인지질, 스테로이드, 카로테노이드등 ) 를 총칭한다.? 지질의종류 (1) 지방산 (fatty acid) 과그유도체 (2) 트리아실글리세롤 (triacylglycerol) (3) 왁스에스테르 (wax ester) (4) 인지질 (phospholipid)( 포스포글리세리드와스핑고미엘린 ) (5) 스핑고지질 ( 아미노알코올스핑고신을갖는스핑고미엘린외다른분자 ) (6) 이소프레노이드 12

친수성 ) 를가진탄화수소 ( 소수성 ) ~~~~~~COOH ( 탄소가 12-20 개 )? 지방산은지질의구성성분?

13 지질 (Lipids), 지방 (Fats), 스테로이드 (Steroids) 지방산 (fatty acid): carboxylic acid( 친수성 ) 를가진탄화수소 ( 소수성 ) ~~~~~~COOH ( 탄소가 개 )? 지방산은지질의구성성분? 불포화지방산 : 이중결합포함? 포화지방산 : 모두단일결합? 자연계의지방산은대부분 cis 형 경직된꺽임구조 분자가인력감소 녹는점감소 Cf. 포화지방산보다불포화지방산의녹는점은낮다. 불포화지방산예 ) 지질 (Lipids), 지방 (Fats), 스테로이드 (Steroids) 13

1 * 총탄소수 =16 * 이중결합수 =1 *Carboxyl 기로부터 9~10

(Fats), 스테로이드 (Steroids) 지방 (fat): glycerol 과지방산의

ester * 불포화지방산이많아서실온에서액체인 triacylglycerol 기름 (oil) *

14 지질 (Lipids), 지방 (Fats), 스테로이드 (Steroids) Table 11.1 * 총탄소수 =16 * 이중결합수 =1 *Carboxyl 기로부터 9~10 탄소중간에이중결합존재 이중결합이 2 개이상이면다중불포화지방산 지질 (Lipids), 지방 (Fats), 스테로이드 (Steroids) 지방 (fat): glycerol 과지방산의 ester 지방의대표사례 : Triacylglyceride: 3 개지방산과 glycerol 의 ester * 불포화지방산이많아서실온에서액체인 triacylglycerol 기름 (oil) * 포화지방산이많아서실온에서고체인 triacylglycerol 지방 (fat) Cf. Phosphoglyceride: carboxyl group 이인산으로대체된것세포막의주요구성성분인지질 (phospholipid) 이라고부름 14

15 지질 (Lipids), 지방 (Fats), 스테로이드 (Steroids) 인지질의종류 Phosphoglyceride 지질 (Lipids), 지방 (Fats), 스테로이드 (Steroids) 스테로이드 (steroid)? 호르몬으로작용? 물에안녹으니까지질? 항균제등으로사용 15

핵산 (DNA, RNA) 뉴클레오타이드 2.2.5. 핵산 (Nucleic acids), RNA, and DNA 뉴클레오타이드 (Nucleotides) 세포의주요유기물질? 단백질 (protein) L- 아미노산 (20 종류 )? 탄수화물 (carbohydrate) D- 당 (sugar)?

16 핵산 (DNA, RNA) 뉴클레오타이드 핵산 (Nucleic acids), RNA, and DNA 뉴클레오타이드 (Nucleotides) 세포의주요유기물질? 단백질 (protein) L- 아미노산 (20 종류 )? 탄수화물 (carbohydrate) D- 당 (sugar)? 핵산 (nucleic acid=dna + RNA) 뉴클레오타이드 (nucleotide)? 지질 (lipid) 지방산 (fatty acid) *DNA 를구성하는 nucleotide: deoxyribose + base(a,t,g,c) + 인산 *RNA 를구성하는 nucleotide: ribose + base(a,u,g,c) + 인산 *Base 의종류 DNA: A=T, G C RNA: A=U, G C Fig 핵산 (Nucleic acids), RNA, and DNA Cf. 핵산의구성성분으로사용되는 5 탄당류 (Ribose RNA, Deoxyribose DNA) 뉴클레오티드의일종인 Adenosine-3-phosphate (ATP) 의구조 뉴클레오타이드의구조 5 번탄소 : 5 5 탄당 (ribose 또는 deoxyribose) + Base + phosphate 3 번탄소 : 3 16

Adenosine-3-phosphate (ATP) 의구조 5 번탄소 : 5 3번탄소 : 3 Cf. Energy carrier: ATP Cf.

17 핵산 (Nucleic acids), RNA, and DNA ATP = Adenosine triphosphate : 특별한뉴클레오타이드 (Nucleotide), 에너지전달자역할 뉴클레오티드의일종인 Adenosine-3-phosphate (ATP) 의구조 5 번탄소 : 5 3번탄소 : 3 Cf. Energy carrier: ATP Cf. Electron carrier: NAD (nicotinamide adenine dinucleotide) NADP (nicotinamide adenosine dinucleotide phosphate) 핵산 (Nucleic acids), RNA, and DNA *DNA 의 Nucleotide 는 3-5 -phosphodiester bond 로연결 * 쓸때는 5 을왼쪽, 3 을오른쪽에쓴다 ( 예 ) 5 -ATGC-3 cf. DNA 가복제될때, 5 부터복제된다. cf. 단백질은 N 말단 C 말단 17

18 핵산 (Nucleic acids), RNA, and DNA *DNA 는이중나선구조로존재 ( 한가닥은 5 3, 다른가닥은 3 5 ) * 이중나선을이루는힘 = 수소결합수소결합개수 : A=T, G C *Base 는안쪽에, 친수성인산기는바깥쪽에존재 핵산 (Nucleic acids), RNA, and DNA Central dogma ( 생물정보의흐름에대한중심원리 ) 복제 Replication 전사 ( 복사 ) Transcription 번역 Translation 18

19 핵산 (Nucleic acids), RNA, and DNA 복제 (replication) * 세포분열 : 분열전에 DNA 가복제 (replication) 되어유전정보를자손에물려줌 * 복제과정 : - 이중나선구조가풀리면서각 single strand 에대한복제가진행 따라서하나의주형 (strand) 는자손대대로물려짐 이를반보존적복제 (semiconservative replication) 이라한다. 복제분기점 핵산 (Nucleic acids), RNA, and DNA 전사 = 복사 (transcription) * 전사방향 : 5 3 * DNA 의 T 가 RNA 에서는 U 로치환되는것을제외하고는비주형 (nontemplate) 의서열과동일 동영상 : transciption 19

2.2.5. 핵산 (Nucleic acids), RNA, and DNA 동영상 : translation * 단백질의합성 : - 핵산 (mrna) 속의유전정보 20 개의아미노산으로번역 Cf. Posttranslational modification ( 번역후수정 / 수식 ): 번역된단백질의화학적수정 Cf.

coli 의경우 100 peptide/6 sec ( 대단히빠름 ) 번역 (translation) * 단백질합성장소 : ribosome * 어떻게핵산의염기서열이단백질의아미노산서열로번역될수있는가? 암호 * codon: mrna 의 triplet code(3 개의 base) * anticodon: trna 가갖는 3 개의 base. Cf.

20 핵산 (Nucleic acids), RNA, and DNA 동영상 : translation * 단백질의합성 : - 핵산 (mrna) 속의유전정보 20 개의아미노산으로번역 Cf. Posttranslational modification ( 번역후수정 / 수식 ): 번역된단백질의화학적수정 Cf. Targeting ( 표적화 ): 합성된단백질을적당한장소 ( 세포내, 세포외등 ) 에위치시키는과정 * 단백질합성은 100 개이상의분자가관여하여이루어지는복잡한과정 * 단백질합성속도 : E. coli 의경우 100 peptide/6 sec ( 대단히빠름 ) 번역 (translation) * 단백질합성장소 : ribosome * 어떻게핵산의염기서열이단백질의아미노산서열로번역될수있는가? 암호 * codon: mrna 의 triplet code(3 개의 base) * anticodon: trna 가갖는 3 개의 base. Cf. trna 별로특이한아미노산결합 ACG anticodon cystein UGC codon * 4 종의 base 가만들어낼수있는 codon 의숫자 = 4 3 = 64 * 아미노산의숫자 = 20 개 * 따라서, 하나의아미노산을암호화하는 Codon 은여러개일것 * UUU Phe, CCG Ala, GGG Gly * UAA, UAG, UGA 암호화하지않는종결코돈 (termination codon) * AUG Met : AUG 는개시코돈 (initiation codon) cf. 따라서합성되는단백질의첫아미노산은 Metionine cf. 어떤특별한종은 GUG ( Val) 를개시코돈으로이용 * Ser 의 codon: UCU, UCC, UCA, UCG 만약 3 번째 base 가점돌연변이 아무영향없다. * Trp 의 codon: UGG 어떤 base 하나라도점돌연변이 아미노산이바뀐다. 20

21 2.4. 세포영양소 (Cell Nutrients) 미생물의화학조성및배양농도 세포가성장하기위한영양소의구분 1. 다량영양소 (macronutrients): > 10-4 M 예 ) C, N, O, H, S, P, Mg 2+, K +? 미량영양소 (micronutrients): < 10-4 M Mo 2+, Zn 2+, Cu 2+, Mn 2+, Fe 2+ Ca 2+, Na +, vitamin, growth hormone, metabolic intermediate Cell Composition Organism Protein (% dw.) Nucleic acid (% dw.) Lipid (% dw.) Viruses < 1 Bacteria Filamentous fungi Yeast Algae (Unicellular) 10-60(50) 1-5(3) 4-80(10) (Table 2.7) 21

2.4. 세포영양소 (Cell Nutrients) C-source N-source e-donor (carbon..) e-acceptor (O 2..) biomass CO 2 H 2 O products 2.4. 세포영양소 (Cell Nutrients) 다량영양소 (Macronutrients) Macronutrients: > 10-4 M, 탄소, 질소,

22 2.4. 세포영양소 (Cell Nutrients) C-source N-source e-donor (carbon..) e-acceptor (O 2..) biomass CO 2 H 2 O products 2.4. 세포영양소 (Cell Nutrients) 다량영양소 (Macronutrients) Macronutrients: > 10-4 M, 탄소, 질소, 산소, 수소, 황, 인산, Mg 2+, K + 탄소원 : 당밀, 전분, 옥수수시럽, 제지폐기액, 메탄올, 에탄올 (50%: 세포성장 ) 질소원 : 건조균체의 10-14%, 암모늄염, 질산염, 단백질, 펩타이드, 아미노산, 효모추출물 산소 : 호기성 ( 전자수용체 ), 공기공급 인 : 핵산에존재, 인산염 황 : 황산염, 칼륨 : enzyme cofactor, (K +, Mg 2+ : 흡수, Na +, Ca 2+ : 방출 ) 마그네슘 : enzyme cofactor, 세포막및리보솜에존재 22

23 2.4. 세포영양소 (Cell Nutrients) 탄소원 (carbon source)? 탄소는건조중량의 ~50%? 탄소원에따른분류 -종속영양주(heterotroph): 탄소원으로유기탄소를사용 -독립영양주(autotroph): 탄소원으로무기탄소 ( 이산화탄소 ) 를사용 -혼합영양주(mixotroph): 유기 / 무기탄소를모두사용? 산업적탄소원 : 당밀 ( 설탕 ), 전분 ( 포도당, 덱스트린 ), 옥수수시럽, 제지폐기액등? 실험실용탄소원 : 포도당, 설탕, 과당 cf. 특정미생물에서는 MeOH, EtOH, CH 4 도사용가능질소원 (nitrogen source)? 질소는건조중량의 10~14%? 산업적질소원 : 콩가루 (soya meal), yeast extract, 증류부산물 (distillers extract), 건조혈액등? 실험실용질소원 : NH 3, BH 4 Cl, (NH 4 ) 2 SO 4, NH 4 NO 3, 단백질, 펩타이드, 아미노산등?Cf. 일부미생물 (Azotobacter sp., cyanobacteria) 은질소 (N 2 ) 고정화 2.4. 세포영양소 (Cell Nutrients) 산소원 (oxygen source)? 산소는건조중량의 ~20%? 산소원 : 주로공기 ( 산소 =~21%) 를폭기 ( 호기성미생물은최종전자수용체로서산소사용 ) 수소원 (oxygen source)? 수소는건조중량의 ~8%? 수소원 : 공급해주는탄소원에존재하는수소를사용 cf. 일부박테리아는수소를 energy 원으로사용 인원 (phosphorus source)? 인은건조중량의 ~3%? 인원 : KH 2 PO 4, K 2 HPO 4, glycerol phosphate 등 황원 (sulfur source)? 황은건조중량의 ~1%? 인원 : (NH 4 ) 2 SO 4, 황을포함하는아미노산 (Met, Cys) 칼륨원 (potassium source)?k 는효소의보조인자 (cofactor), 이온의능동수송에필요? 칼륨원 : KH 2 PO 4, K 2 HPO 4, 등 마그네슘원 (magnesium source)?mg 는효소의보조인자, Ribosome 의활성에꼭필요?Mg 원 : MgSO 4 7H 2 O, MgCl 2 등 23

24 2.4. 세포영양소 (Cell Nutrients) Micronutrients 철 (Iron;Fe) : 광합성과호흡작용의에너지전환에관여. 식물체내에흡수, 이용이용이하도록하기위하여 ethylene-diamine tetraacetic acid (EDTA) 첨가. ㆍ배지 : Ferrous sulfate (FeSO4) 붕소 (Boron;B) : 식물본내의당의이동에관여하는것으로추정된다. ㆍ배지 : Boric acid (H 3 BO 3 ) 몰리브덴 (Molybdenum;Mo) : 질소대사에관여하며 nitrogen ammonia 전환에관계한다. ㆍ배지 : Sodium molubdate (Na 2 MoO 4 2H 2 O) 망간 (Manganese;Mn) : Chloroplast membrane 의필수구성요소이다. 코발트 (Cobalt;Co) : Vitamin B 12 (C 63 H 90 N 14 PCo) 의구성요소이며질소고정에필수원소ㆍ배지 : Cobalt chloride (CoSO 4 ) 아연 (Zinc;Zn) : 일부 enzyme 의필수원소이다.Chlorophyll 형성, auxin(iaa) 생산에관여. ㆍ배지 : Zinc sulfate (ZnSO 4 ) 구리 (Copper;Cu) : energy conversion 에관여 ( 추측 ). 결핍시생육지연, 기형, 뒤틀리고얼룩진잎ㆍ배지 : Cupric sulfate (CuSO 4 ) 염소 (Chlcrine;Cl) : 광합성촉진에필수요소. 결핍시잎이시들고황화, 갈변하여고사. ㆍ배지 : Calcium chloride (CoCl 2 ) 요오드 (Iodine;I) : 일부아미노산의구성요소이나배지의필수요소로생각되지는않음. ㆍ배지 : Potassium Iodide (KI) Cf. 중금속이필요하지만독성이있다. chelating agent 사용 ( 예, EDTA) 2.4. 세포영양소 (Cell Nutrients) Microorganics Vitamin B : ** Inositol (C 6 H 12 O 6 ) : 일종의 Vitamin B Complex. Chloroplast membrane 의구성요소이다. ** Thiamine (Vitamin B 1, C 12, H 17 ON 4 SCl) : functions in a coenzyme to assist the organic acid cycle of respiration (Krebs c.) ** Pantothenic acid (C 9 H 17 O 5 N) : serves as a coenzyme in fat metabolism. ** Folic acid (C 19 H 19 N 7 O 6 ) : functions as a vitamin Bde-monstrating coenzyme activity. ** Riboflavin (C 17 H 20 O 6 N 4 ) : Vitamin B12 Vitamin H (Biotin,C 10 H 16 O 3 N 2 S) : active as a coenzyme in fat metabolism. Cf. 배지 (media): 영양소가녹아있는액체또는젤 - 제한배지 (defined media): 조성을아는배지 - 복합배지 (complex media): 조성을모르는배지 ( 예 ) 옥수수추출물, 혈청등을포함한배지 24

25 2.4. 세포영양소 (Cell Nutrients) 25

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PowerPoint Presentation CHAPTER 7 Carbohydrates 자연계에가장많이존재하며다른생물과의연결고리 CO2 + H2O 산소, 수소탄소가 (CH2O)n 의비율로존재 Cabohydrate = Carbon + Hydrates 단당류, 이당류 Oligo- 당류 다당류 CHAPTER 7 Carbohydrates 탄수화물의역할 Cabohydrate : - 탄소의수화물형태 - 생체의 energy