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선희 목
5 years ago
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1 The cytosol a lot of water( 대부분물 ) all except the organelles.( 세포소기관을뺀나머지부분 ) "soup ( 젤리상태 ), 다른세포소기관을포함하고있으며대부분의 cellular metabolism ( 세포대사 ) 가발생하는장소임

Site of ATP production via aerobic metabolism Probable origin; engulfed bacteria Key Features outer membrane intermembrane space inner membrane matrix Provide the energy a cell needs to move, divide,

2 Site of ATP production via aerobic metabolism Probable origin; engulfed bacteria Key Features outer membrane intermembrane space inner membrane matrix Provide the energy a cell needs to move, divide, produce secretory products, contract (ATP production) Mitochondria 기질에는미토콘드리아 DNA 리보솜, TCA 회로의생화학반응에관여된효소를많이가 지고있음 aerobic respiration( 산소소비, 이산화탄소배출 ) 2 개의 membrane, 자체 DNA 가핵 DNA 처럼복제, 박테리아크기 ( 기원 : 박테리아 ) Inner membrane: highly convoluted( 세포호흡에필요한보다큰면적을얻기위해뒤엉킨주름형성 ), forming folds called cristae. Cristae : food (sugar) 와산소를결합하여 ATP를형성시키고 cell의대사에필요한에너지를만듬

엽록체 (chloroplast), 잡색체 (chromoplast), 백색체 (leucoplast) 가속하며 proplastid에서발달한다 Plastid Etioplast( 황색체 ) :

3 액포및세포벽과함께색소체 (plastid) 는식물세포에만존재, 분열조직은미분화된작은원통형의색소체를가지는데이런색소체를전색소체라고함 ( 전색소체 내부구조간단, 여러가지색소체로발달 ) Key Features outer membrane // inner membrane Generation from proplastid Simple structure 황색체 (etioplast), 엽록체 (chloroplast), 잡색체 (chromoplast), 백색체 (leucoplast) 가속하며 proplastid에서발달한다 Plastid Etioplast( 황색체 ) : 빛이없는상태에서 proplastid는관모양의막으로된반결정구조를가지며전판상체 (prolamellar body) 를형성 이런식물은웃자라고황색을띄게됨 빛을받으면황색체는엽록체로변경 전판상체막은틸라코이드로변경

intermembrane space inner membrane Stroma ( 엽록체기질 ) Thylakoid

4 Chloroplasts Site of photosynthesis in plants and green algae Probable origin; engulfed cyanobacteria Key Features outer membrane intermembrane space inner membrane Stroma ( 엽록체기질 ) Thylakoid 납착한막구조내막으로돌출되어형성 thylakoid membrane thylakoid lumen Grana : tylakoide가동전처럼쌓여있는구조

5 광합성에서중요한것은전위차를만들기위해 tylakoid 막속으로양성자 (H+) 를능동수송 명반응 : 양성자들을 stroma로부터 grana의 tylakoid 주머니속으로축적, grana에서수행 암반응 : 빛과무관한엽록체기질에서일어남. Calvin- Benson cycle, 명반응에발생한인산화화합물에너지를이용하여공기중의이산화탄소를고정하고기질에있는효소를이용하여탄수화물을합성함 형성된단수화물의임시저장 : 엽록체기질에녹말입자상태로저장, 엽록체가광합성을할때세포가소비하는것보다더빠르게당이생성됨 PHOTOSYNTHESIS : AN OVERVIEW 광합성 (photosythesis) : 태양에너지가특정분자들의결합에의해포도당의생성에이용되는과정. 반응물은 CO 2 와 H 2 O이며, 생성물은포도당 ( C 6 H 12 O 6 ), H 2 O,O 2 이다. 6CO 2 +12H 2 O C 6 H 12 O6 + 6O 2 + 6H 2 O( G + 686kcal/mole ; 흡열반응 ) 포도당이합성되는과정에서빛에너지가 ATP 나 NADPH 와같은에너 지물질의합성에이용 그림 3. 8 (C)

6 Photosynthesis 1) 광합성의두부분 1 명반응 (light reaction) : 빛을요구하는반응이며, 계에에너지를충전시킴태양에너지는 ADP와 NADP+ 를각각 ATP와 NADPH로전환시키는데에사용 2. CHLOROPLASTS 1) 틸라코이드그라나틸라코이드와스트로마틸라코이드는루멘 (lumen) 으로알려진통로로연속된내부공간을갖으며, 루멘과스트로마는막에의해격리 ADP + Pi + NADP+ ATP +NADPH +H+ 명반응의생성물은암반응의반응물로사용된다. 2 암반응 (dark reaction) : 빛을요구하지않는반응이며, 계를원상태로되돌림 ATP와 NADPH는포도당생성에사용된후원래상태로되돌아감 CO 2 +H 2 O + ATP + NADPH + H+ C 6 H 12 O 6 +ADP+P i+nadp+

7 Photosynthesis 1 두광계 (two phtosystem) ㆍ틸라코이드막에있는빛을포획하고이용하는특수구조로광계I(photosystem I ; PS I) 과광계II(photosystem;PS II) 복합체가있다. ㆍ광수확안테나 (light-harvesting antenna) 와반응중심 (reaction center) 을갖으며, 전자전달계와밀접하게연결 2 엽록소와광수확안테나ㆍ광수확안테나 : 빛을포획하여에너지를축적하는일을하며엽록소a, 엽록소b ( 다른영역의파장흡수 ), 카로티노이드 (carotenoid) 로구성ㆍ반응중심 (reaction center) : 에너지가축적되는지점으로빛에너지가화학에너지로전환되는부위. 한분자의엽록소a와단백질로구성. 엽록소a를한분자씩갖고있는 PS I과 PS II 의반응중심은각각 700nm 와 680nm 파장흡수. 엽록소a가안테나로부터충분한에너지를흡수하면엽록소의전자가들뜨게되어궤도에서이탈 엽록소a에서궤도를이탈한전자는즉시에너지를방출하지않고전자전달계에포획되어서화학적인일을하는데사용 ( 광합성의특징 )

8 Photosynthesis 3 전자전달계 (electron transport system) ㆍ빛에의해활성화된전자의에너지를이용하여양성자 (proton) 를틸라코이드루멘에농축 자유에너지를 ATP 생성에사용할수있게함전자가 NADP+ 를 NADPH+H+ 로환원시키는데이용 4 CF0 CF1 복합체 : ADP의인산화에의해 ATP 생성과정에중요한기능ㆍCF0 복합체 - 루멘에서시작해틸라코이드막을가로지르는단백질에의해형성된통로ㆍCF1 복합체 - 양성자의농도기울기에의해 CF1 머리방향으로양성자이동 농축된양성자의자유에너지를이용해 ADP를인산화 (ATP 합성효소 )

9 Photosynthesis-Light reaction 3. THE LIGHT REACTIONS OF PHOTOSYNTHESIS ㆍ비순환적광인산화 (noncyclic photophosphorylation) : PS I과 PS II가함께작용하여화학삼투기울기를형성하고 NADP+ 를 NADPH로환원ㆍ순환적광인산화 (cyclic photophosphorylation) : PS I만작용하는경우로 ATP 합성을위한화학삼투기울기만형성 1) 비순환적과정 : 빛이 PS II의광수확안테나에흡수됨으로써시작 1 물과 P680의환원 : 엽록소 a - 빛에너지에이해 P680 반응중심의엽록소a에선전자방출 ( 산화 ) 산화된엽록소a는망간을함유한단백질에의해환원 망간을함유한단백질은유실된전자를루멘에다량존재하는물로부터얻음물분자하나가분해되면두개의전자, 양성자그리고산소원자가발생 H2 O -> 2e- + 2H+ + 1/ 2 O2 물에서하나의전자가분리될때동시에하나의양성자가루멘으로방출되어양성자기울기형성을돕는다

10 Photosynthesis-Light reaction

11 Photosynthesis-Light reaction 2 전자에너지와양성자수송 : P680 반응중심에서방출된들뜬전자 : 플라스토퀴논 (plastoquinone ; PQ) 으로전달되어스트로마의 양성자를포획해루멘으로방출 전자운반자인거대시토크롬복합체에전달 양성자농도기울기형성 : PQ 에의해스트로마로부터유입되는양성자와물의분해에의해생성되는양성자에의해형성 낮은자유에너지상태인전자는플라스토시아닌 (plastocyanin ; PC) 에의해 PS I 로이동

12 Photosynthesis-Light reaction 3 PS I : NADP+ 의환원ㆍP700은반응중심의엽록소가산화된상태에서만 P680의전자를유입 (P700 반응중심의환원은 P680 전자에의해일어남 ) ㆍPS I의역할 : 들뜬 PS I 전자에너지를사용해 NADP+ 를 NADPH로환원 (P700 반응중심에서온 2개의전자와스트로마로부터유입된 2개의양성자가필요

13 Photosynthesis-Light reaction 비순환적과정요약 1. P680에의한광자흡수 2. 들뜬 P680 전자가전자전달계로이동 3. P680 전자재충전, 루멘에양성자증가, 기체산소가방출되는물의산화 4. P680 전자의자유에너지를이용하여스트로마의양성자를루멘으로유입 5. P700에의한광자흡수 6. P680 전자가 P700 전자대체 7. 들뜬 P700 전자의전자전달계로이동 8. NADP+ 가 NADPH로환원될때 P700 전자의에너지이용

14 Photosynthesis-Light reaction 2) 순환적과정 : NADPH를생성하지못하는대신 P700 전자의에너지를이용해스트로마로부터루멘으로양성자를펌프한다. 따라서 ATP의생성만을돕는다. 암반응이산화된 NADP+ 를명반응으로되돌려보낼때까지계속... 3) 화학삼투적인산화ㆍ양성자가루멘에축적되면스트로마의염소이온 (Cl-) 을끌어당겨루멘에 HCl( 염산 ) 이농축ㆍ스트로마의양성자가루멘으로방출되면스트로마는알칼리성혹은염기성을띠게됨 화학삼투계는농축된산성용액 (ph4-5) 이되며틸라코이드막에의해스트로마의알칼리성용액 (ph8) 과격리 양성자가농도기울기에의해 CF0 통로를따라 ATP 합성효소를포함한 CF1 복합체에도달하여 ATP 합성

15 Photosynthesis-Light independent reaction 4. THE LIGHT-INDEPENDENT REACTIONS : 명반응을통해엽록체는상당량의퍼텐셜에너지를저장하고 ATP와 NADPH 형태로환원력을쌓아올리기때문에 CO 2 만유입되면포도당생성이개시될수있음 CO 2 + NADPH + H+ ATP C 6 H 12 O 6 + NADP+ + ADP + P i 1) 캘빈회로 (M. Calvin)

16 반응1. 카르복시화반응 (carboxylation) : CO 2 가첨가되는반응리블로스이인산카르복시화효소 (ribulose-1,5- bisphosphate carboxylase ; Rubisco) CO 2 를리블로스이인산 (ribulose 1,5- bisphosphate;rubp) 에결합시켜불안정한 6탄당중간대사물을형성해 2개의 3탄당으로분해반응2. 인산화 : ATP의고에너지인산기가 2개의 3탄당탄수화물로전이 ( 기질의자유에너지증가 ) 반응3. 환원 : NADPH가반응2. 의생성물이갖고있는인산기중하나를수소로치환떨어진인산은 NADP+ 및 ADP와함께명반응으로되돌아감 반응4. 반응3. 의생성물인글리세르알데히드-3- 인산 (glyceraldehyde-3-phosphate ; G-3-P) 가포도당 ( 기타생성물 ) 을생성하는경로또는재생경로 (regeneration pathway ; 캘빈회로를계속유지 ) 를선택 1 포도당과기타생성물ㆍ포도당의생성과정 : G-3-P + G-3-P ( 지방산, 글리세롤, 아미노산합성에이용, 미토콘드리아로이동된후 ATP 생성에도이용 ) 과당-1,6-이인산fructose-1,6-disphosphate 포도당-1-인산glucose-1-phosphate 포도당형성

17 Photosynthesis 2 G3P, 포도당, 캘빈회로의유지ㆍ캘빈회로가 5회돌아생성된 10분자의 G3P는재생에이용되고 6회돌때생성된 2분자의 G3P는포도당형성에이용ㆍ한분자의 CO2가투입되어회로가 1회전할때마다 2개의 NADPH, 2개의 H+ 와 3개의 ATP가소모 ( 포도당한분자를합성하려면캘빈회로가 6회전을해야하므로 6개의 CO2, 12개의 NADPH와 H+ 그리고 18개의 ATP가필요 )

지질분자가엽록소를갖지않은색 소체속에합성되고축적 내외막으로둘러싸여있으며그라나있으나 성숙하면없음 그림 3.

18 Phytoferritin : Fe 가단백질에붙어서색소체에 기질에저장, 이단백질은광합성에필요한 엽록소의생합성과정에사용됨 Chromoplast ( 잡색체 ) : 꽃, 토마토, 단풍잎, 당근등의노란색, 빨간색, 오랜 지색등. 지질분자가엽록소를갖지않은색 소체속에합성되고축적 내외막으로둘러싸여있으며그라나있으나 성숙하면없음 그림 3. 8 (C) 점 : 단백질중심의철원자 단풍, 과일의성숙 : Chlorophyll 의 masking 과 chlorophyll 파괴에따른잡색체의발현 많은생리활성물질이여기에포함됨 ( 항산화 ) 연관 ex) lycopene 그림 3. 8 (D)

v=2z7rsm2jcss https://www.youtube.com/wa tch?

19 녹말체 (amyloplast) : 뿌리, 수피, 목재등광합성을할수없는식물조직에서 proplastid 에당이축적되 어녹말입자를형성 빛에노출되면 chloroplast 로전환 watch?v=2z7rsm2jcss tch?v=0ahkd_zx_lm 백색체 (leucoplast) : 색소체가엽록소나지질을갖지않고 proplastid, starch, lipid, protein 등을저장한것 빛에노출되면 chloroplast로전환 감자의덩이줄기, 무의뿌리조직

(especially calcium ion) calcium + oxalic acid crystalization 칼슘이온의농도에의한효소활 성의조절 / 결정화를통한당을수송하는엽맥에서곤충공격의보호역활수행 Impart

20 Vacuole Recycles intercellular materials Key Features Single membrane ~ 95% of the cell volume Turgor pressure, tonoplast Storage of starch, protein and harmful materials it is mainly involved in regulating the movements of ions (especially calcium ion) calcium + oxalic acid crystalization 칼슘이온의농도에의한효소활 성의조절 / 결정화를통한당을수송하는엽맥에서곤충공격의보호역활수행 Impart bright colors (red, blue anthocyanin) Only plant cell / substituted lysosome in animal cell 은행나무엽맥에칼슘이온과 oxalic acid가반응하여생긴결정체

21 Ribosome rrna와단백질로구성 단백질합성장소 세포질에유리되어있거나 ER에붙어있는경우도있음 mrna가번역되어 protein을합성하는동안 ribosme은 mrna에부착되게되는이러한것을 polysome(polyribosome) 이라고함 분비단백질을다량으로합성하는세포는 polyribosme이붙어있는조면소포체를가지고있음

22 The endoplasmic reticulum (ER) Responsible for most lipid synthesis most membrane protein synthesis Ca ++ ion storage detoxification Key Features network of interconnected closed membrane tubules and vesicles composed of smooth and rough regions

=Vehicle) 로들어감 ER에서떨어져나온 vehicle은가까이에있는 Goligi로이동하여변형된다음다시 golgi 소낭을이용하여원형질막과융합한후외포작용

23 Edoplasmic Recticulum 복잡하고거대한 3차원막계형성 핵막과연속되어있음 단백질과같은큰분자들은소포체에의해운반된다 Rough ER : 납작한주머니모양으로관찰, 표면에많은리보솜이붙어서거친모양을형성 세포질쪽에있는 Rough ER에서합성되어지는단백질은소포에막을통과하여소포체주머니 ( 소낭 =Vehicle) 로들어감 ER에서떨어져나온 vehicle은가까이에있는 Goligi로이동하여변형된다음다시 golgi 소낭을이용하여원형질막과융합한후외포작용 (exocytosis) 를통해세포밖으로방출된다 Smooth ER : 관모양세포질에유리되어있거나 ER에붙어있는경우도있음 각피, 밀납을생산하는표피세포, 야자와코코넛의지방세포등에서관찰됨 )

The Golgi complex (Dictyosome) Modifies and sorts most ER products Key Features series of flattened compartments & vesicles composed of 3 regions:

24 The Golgi complex (Dictyosome) Modifies and sorts most ER products Key Features series of flattened compartments & vesicles composed of 3 regions: cis (entry), medial, trans (exit) each region contains different set of modifying enzymes Glycosylation Related to the formation of plant cell wall

25 The Golgi complex (Dictyosome) 주머니가형성되는쪽은형성면 (forming face) 형성면의반대쪽에있는주머니는다시소낭들이떨어져나오는데이쪽을성숙면 (maturing face) 이라고함 성숙면에서떨어진소낭이원형질막과융합 내막계 : 핵의외막과 ER, Golgi, 원형질막등세포의모든막은실제로연속된하나의구조를형성 endomembrane system

( 예 : white blood cell이 bacteria를죽이기위해 hydrogen peroxide를만들어 bacteria를죽임, peroxisome에있는 The

26 Responsible for degrading fatty acids toxic compounds Key Features single membrane contain oxidases and catalase Microbody - Peroxisomes 산소를이용하여대사반응을유발함. 세포자신이만들어낸활성산소 ( 과산화물 ) 로부터자신을보호함. ( 예 : white blood cell이 bacteria를죽이기위해 hydrogen peroxide를만들어 bacteria를죽임, peroxisome에있는 The oxidative enzymes은 hydrogen peroxide를분해하여물과산소로변화 광호흡시엽록체에서형성되는 peroxide (glycolate peroxide<h 2 O 2 >) 를이동시켜무독화함

그림 3. 13 퍼옥시솜과글리옥시솜 글리옥시솜 (glyoxysome) 지방산을분해하는효소를가지고있음

acetyl-coa 가글리옥실산회로에들어가미토콘드리아의호흡경로를거쳐당으로전환 저장된지방의당으로의전환,

27 그림 퍼옥시솜과글리옥시솜 글리옥시솜 (glyoxysome) 지방산을분해하는효소를가지고있음 지방 세포질에서가수분해 지방산과글리세롤 지방산이글리옥시솜으로이동 지방산의산화에의해생긴 acetyl-coa 가글리옥실산회로에들어가미토콘드리아의호흡경로를거쳐당으로전환 저장된지방의당으로의전환, 씨의발아와유식물의생장 세포질, 미토콘드리아, 글리옥시솜의대사활성에의하여달성됨 지질입자와글리오시솜은서로공간적으로밀집되어있음

28 Free radicals & ROS Free radical 쌍을이루지않은전자가하나이상존재하는원자나분자화학적으로매우불안정하여반응성이강함연쇄적인 redox reaction ROS (Reactive Oxygen Species) 정상적인대사과정에서도생성됨체내에는항산화방어기전이존재 Oxidant > Antioxidant Oxidative stress 암, 허혈성질환, 동맥경화등의질환과관련

29 ROS 의생성원인 내적요인 Autoxidation Enzymatic oxidation Respiratory burst Ischemia reperfusion injury Transition metals ions 외적요인 Drugs Radiation smoking Inorganic particles Gases Others

30 대표적인 ROS Reactive Oxygen Species O 2 OH ROO H 2 O 2 Superoxide radical Hydroxyl radical Peroxyl radical Hydrogen peroxide 1 O 2 Singlet oxygen NO ONOO HOCl Nitric oxide Peroxynitrite Hypochlorous acid

31 Reductio n 산소의환원과정및 ROS Molecular Oxygen O 2 +e Superoxide Radical O 2 - +e Hydrogen Peroxide H 2 O 2 +e Hydroxyl Radical OH Reactive Oxygen Species (ROS) +e Water H 2 O

33 활성산소종의생성기전

34 ROS & RNS ROS (Reactive oxygen species) Superoxide anion Nitric oxide Hydrogen peroxide Peroxynitrite Hydroxyl radical RNS (Reactive nitrogen species)

35 ROS 와항상성

36 ROS 에의한손상 ROS Lipid Protein DNA Peroxidation Degeneration Mutation Damage of cell membrane & cellular components Cancer Various diseases & Cellular aging

37 ROS 와관련된질병 Atherosclerosis Radiation damage Inflammation Ischemia ROS Cancer Arthritis Aging Diabetes

Vitamins ascorbic acid α-tocopherol β-carotene Uric

38 ROS 제거기전 Enzymatic defenses SOD (superoxide dismutase) catalase glutathione peroxidase Non-enzymatic defenses Vitamins ascorbic acid α-tocopherol β-carotene Uric acid bilirubin Coenzyme Q 10 Drugs (XO, NADPH inhibitor)

항산화제 항산화제 (Antioxidant) 의정의 생화학자 Barry Halliwell의포괄적정의 산화성물질과비견할만한낮은농도에서충분히산화를지연시키거나방어할수있는어떤물질 생물학적관점에서축소해석하면항산화제란 ROS와안정적으로결합하여 vital molecule이손상을입기전에산화연쇄반응 (chain

39 항산화제 항산화제 (Antioxidant) 의정의 생화학자 Barry Halliwell의포괄적정의 산화성물질과비견할만한낮은농도에서충분히산화를지연시키거나방어할수있는어떤물질 생물학적관점에서축소해석하면항산화제란 ROS와안정적으로결합하여 vital molecule이손상을입기전에산화연쇄반응 (chain reaction) 을차단하는분자이다 항산화제의종류 Preventive antioxidant Deactivating metals (Fe) Removing O 2, H 2 O, 1 O 2 Chain-Breaking antioxidant Donor antioxidant Sacrificial antioxidant

한약과항산화 합성항산화제의한계 butylated hydroxy anisol (BHA) 및 butylated hydroxy toluene (BHT) 천연물로부터합성항산화제를대체할수있는물질을찾기위한연구가활발히진행중 천연항산화제탐색을위한재료 미생물대사산물, 버섯류, 조류등의해양생물, 식물,

40 한약과항산화 합성항산화제의한계 butylated hydroxy anisol (BHA) 및 butylated hydroxy toluene (BHT) 천연물로부터합성항산화제를대체할수있는물질을찾기위한연구가활발히진행중 천연항산화제탐색을위한재료 미생물대사산물, 버섯류, 조류등의해양생물, 식물, 동물, 식품가수분해산물등 발견되는항산화물질의종류또한대상이되는천연물의종류에따라다양 conjugated double bond, phenol 구조, -SH기를갖는화합물, alkaloids, 유기산등 한약역시천연물로서항산화활성이뛰어날것으로예상됨 안정성과효율성측면에서유리 상품개발단계까지의연구는미비한실정

41 항산화실험에사용된시료 Test sample Sample No. Herb WME 008 Virtex rotundifolia < 순비기나무열매 > 만형자 WME 019 Cibotium barometz < 구척, 금모구척, 갈비고사리뿌리, 개의등뼈와같다 > WME 029 Sophora japonica < 괴화, 회화나무의꽃봉오리, > WME 049 Potentilla fragarioides < 치자연, 양지꽃의전초 > WME 055 Commelina communis < 압척초, 닭의장풀, 달개비, 전초 > WME 056 Echinops latifolius < 큰절굿대의뿌리, 누로 > WME 057 Eriobotrya japonica < 비파나무의잎, 비파엽 > WME 058 Verbena officinalis < 마편초의지상부 >

43 분광법 (Spectroscopy) 분자의구조와성질을규명하기위해분자내의에너지와빛에너지사이의상호작용을이용하는방법 원리 분자는외부로부터분자에빛에너지를쪼이면회전, 진동, 전자에너지의분자에너지에해당하는일정한에너지의파장만을흡수하게된다. 분자의화학결합상태나구조적인특성에따라흡수되는정도가달라져서로다른흡수스펙트럼을나타내게된다. 이러한성질을이용하여정성및정량분석을한다

44 Spectrophotometer( 분광광도기 ) 란 - 특정파장의빛이화학물질에의해흡수되는정도를측정하는기기

46 UV/VIS Spectrophotometer

47 Reactive Oxygen Species 산화적스트레스 : 산화적스트레스를유발하는활성산소종 (ROS) 는대사과정동안이나외부의환경물질에의해서발생되어짐 : 형성되어지는활성산소종 (Reactive Oxygen Species) 세포에손상을일으키고, 세포를구성하는 lipid, protein, DNA, 효소과같은세포내구성요소에대한손상을유발하고그결과다양한질환을야기시킴. Hydroxy radical 소거항산화효소 caltalse Hydrogen peroxide H 2 O 로변환하는효소 SOD (superoxide dismutase) H 2 O 2 HO O 2 (Hydrogen Peroxide) (Hydroxyl Radical) (Superoxide Radical)

48 Reactive Oxygen Species 항산화시스템 : 일반적인생물시스템은이러한활성산소종에발생과이로인한질환유발을극복할수있는항산화시스템을구축하고있음 ( 효소적항산화시스템 ) : 구축된항산화시스템은때때로이러한활성산소종들을충분히제거할만큼유지되고있지못하기때문에추가적인항산화작용을수행할수있는음식물의섭취가중요함 항산화제 : 자유래디컬을소거할수있는항산화제는암발생의위험을줄이고심혈관계질환을낮출수있다고보고되어지고있음 : 많은식물체에존재, 다양한과일, 야채, 약용식물에서분리되고있으며 radical scavenging activity에의한세포손상의감소, 돌연변이, 노화, 암등의질병치료와예방에도움을줌

DPPH가검정하고자하는활성물질로부터전자를받아환원되면서색깔이변화함 ( 보라색 옅은오렌지색 )

49 EXPERIMENTAL TLC plate에 DPPH (0.4mM) 로점적하고 Dot-blot testing을수행함 빠른 radical 소거활성검정법 DPPH radical 소거활성은 DPPH가검정하고자하는활성물질로부터전자를받아환원되면서색깔이변화함 ( 보라색 옅은오렌지색 ) 직접적인항산화효과를검정하는것은아니지만검정하고자하는활성물질이얼마나많은전자를공여할수있는지여부를검정함으로써항산화효과를대표적으로검사할수있음 Dot blot DPPH 법은 TLC plate에 DPPH solution을도말하고해당활성물질을농도별로점적함으로서변화되는색깔의변화원의크기에의해항산화효과를비교검정하는방법임

50 Inhibition (%) Inhibition (%) DPPH radical scavenging activities Vit C 10mM 8 (0.01) 8 (0.1) 8 (1) 19 (0.01) 19 (0.1) 19 (1) 29 (0.01) 29 (0.1) 29 (1) 49 (0.01) 49 (0.1) 49 (1) Vit C 10mM 55 (0.01) 55 (0.1) 55 (1) 56 (0.01) 56 (0.1) 56 (1) 57 (0.01) 57 (0.1) 57 (1) 58 (0.01) 58 (0.1) 58 (1)

51 Lysosome Lysosome -세포내, 외부로부터분해대상물 소낭을이용융합 -여러분해효소포함 -lysosome 효소 : RER 에서합성 -소낭속에포장 : 타세포성분보호 -극한산성조건에서활성 -인체: 40여종의소화효소포함 -불균형시 : 질병초래 미분해물의체내축적

52 Lysosome 세포내물질분해가일어나는주요장소이다. 그렇다면여기에무수한분해효소가존재할것이다. 40 여개의가수분해효소존재 lysosome의 ph 5, cytosol의 ph 7.2, lysosome의막에의해이효소가 cytosol로의이동이불가. ATP powered pump (H+) -Lysosome 다양한단백질보유리소솜의막단백질은비정상적으로많이당화 (glycosylation) 되어있으며이것이리소솜안쪽으로향하는단백질을에워싸서리소솜내의단백질분해효소로부터방어

53 세포의골격구조 (cytoskeleton) 세포질전체에퍼져있는단백질로된세포골격구조세포의분열및생장분화, 세포속에서소기관들의이동등많은과정에직접적으로관여 1. Microtubule 2. Microfilament Microtubule Dynamic Microtubule의기능 1. 분열세포에서핵분열시방추사를형성하여염색체를양극으로이동시키는역할 2. 세포질분열시에는격벽형성체로세포판형성 3. 세포벽의생장이나세포를일정한모양으로유지시키는작용 4. 여러개의미세관이모여서세포벽을구성하는물질이들어있는것으로생각되는소낭을세포벽의특정장소로가도록하거나소낭이접근하지못하도록함는기능

이라는구조가비슷한단백질로구성된이량체 튜불린소단위체가공유결합속이빈원통형의미세소관형성 세포소기관및미세입자들의이동시통로로사용

54 Microtubule Dynamic Cytoskeleton - Microtubule Microtubule ( 미세소관 ) 은 13개의튜불린 (tubulin) 이라고하는단백질로이루어진긴형태의원통형모양을하고있음 Tubulin은α-tubulin β-tubulin 이라는구조가비슷한단백질로구성된이량체 튜불린소단위체가공유결합속이빈원통형의미세소관형성 세포소기관및미세입자들의이동시통로로사용 핵분열시방추사를형성하여염색체양극으로이동 Cytokinesis에서격벽형성체로서세포판을형성 소낭을세포벽의특별한장소로가도록일정지역에장애물로작용하여소낭의접근을막는다

Microtubule Dynamic Cytoskeleton - Microtubule α-tubulin β-tubulin 이교대로배열, 방향성 ( 양극성 ) 을가짐 ;αtubulin(plus end+), β-tubulin(minus end-) Tubulin 이중합하는것은 plus end(β-tubulin으로끝나는부위 )

55 Microtubule Dynamic Cytoskeleton - Microtubule α-tubulin β-tubulin 이교대로배열, 방향성 ( 양극성 ) 을가짐 ;αtubulin(plus end+), β-tubulin(minus end-) Tubulin 이중합하는것은 plus end(β-tubulin으로끝나는부위 ) 가더높음필요한경우조립및해체가이루어짐동적불안전성 (dynamic instability) : GTP가가수분해되어 GDP 가되고이량체로남는다. 가수분해속도 (GTP GDP) 로되기전에다른 tubulin 이중합하면조립 (polymerization) 먼저가수분해되면 GDP tubulin이되어결합력소실 microtubule이해체됨 (depolymerization)

미세소관의양성말단 ( 중심부로부터세포외부방향으로 ) 소포체막은핵막과연결된기점에서뻗어나와소포체막과키네신이결합하여 microtubule의경로를따라세포외부를향하여뻗어나감 ( 그물처럼 ) : 디네인 (dynein) 음성말단쪽 (

56 Cytoskeleton Microtubule Dynamic 미세소관은세포증식이후에특정세포로분화하면동적불안전성이억제되고미세소관을안정화시키는단백질과결합하여세포내의세포소기관및물질의이동의통로역할을수행한다운동단백질이미세소관이나액틴필라멘트와결합하여이동운동단백질 : 키네신 (kinesin) 미세소관의양성말단 ( 중심부로부터세포외부방향으로 ) 소포체막은핵막과연결된기점에서뻗어나와소포체막과키네신이결합하여 microtubule의경로를따라세포외부를향하여뻗어나감 ( 그물처럼 ) : 디네인 (dynein) 음성말단쪽 ( 세포내부를향하여 ) : 키네신 (kinesin), 디네인 (dynein) 은골지체막과연결하여골지체를세포내부를향하여끌어당김구형인 2개의 ATP 결합부위와꼬리부분이있으며꼬리부분에세포구성물을결합결합, 분리재결합을통해 microtubule위를이동 ( 걷기모형 ) BB9ZBj4 JwQ0OXc4

57 Cytoskeleton Microfilament Cytoskeleton 중하나로가장가늘고유연하며길이는더짧다 어떤액틴결합단백질이붙는가에따라다양한기능수행 액틴필라멘트는말단에액틴단량체가결합하여형성 튜불린의 GTP 처럼액틴필라멘트의 ATP 가 ADP로가수분해되면단량체사의의결합강도가약화되어중합체의안정성이떨어져해체 3가지 phase에의하여중합화된다 Nucleation : 소규모의중합체를형성 Elongation : 형성된중합체로부터계속적인 G-action 이결합하여신장 Actin filament의주변의농도 (critical concentration) 에의해농도가높으면계속적인중합이일어나고농도가낮으면해체, 일정부분신장하면말단에서계속적인중합과해체가일어남

58 Microfilament ( 미세섬유 )

Cytoskeleton Microfilament 세포에존재하는액틴필라멘트다발 ( 적색액틴 ) (A) 미세융모 (B) 세포의수축성다발 (C) 세포이동에서의박판족 (lamellipodia) 과사상족 (filopodia) (D) 세포분열중의수축성고리 세포의이동 ( 섬모, 편모, 유영 ) 은액틴필라멘트에의해좌우됨 1.

59 Cytoskeleton Microfilament 세포에존재하는액틴필라멘트다발 ( 적색액틴 ) (A) 미세융모 (B) 세포의수축성다발 (C) 세포이동에서의박판족 (lamellipodia) 과사상족 (filopodia) (D) 세포분열중의수축성고리 세포의이동 ( 섬모, 편모, 유영 ) 은액틴필라멘트에의해좌우됨 1. 전진하고있는방향으로돌출부형성 ( 박판족, 사상족 actin filament에의해형성 ) 2. 돌출부위는표면에고착 ( 박판족과사상족은특정장소에다다르면표면에고착 integrin) integrin : 원형질막의막관통단백질, 세포외기질또는다른세포의특정분자와결합, 인테그린은세포막안쪽의필라멘트를응집시켜더욱강하게고착형성 3. 세포의나머지부분이고착점을잡아당겨앞으로전진 세포전체의액틴필라멘트를수축시킨다 ( 액틴필라멘트의수축 : 미오신 (myosin) 이라고하는운동단백질의상호작용 )

60 ( 동물세포의세포질분열 고리환 ( 수축환 ) 메커니즘과거 microtuble이형성이시작된부분에서 microtuble의길이가 depolymerization 되면서만입 ( 옴폭들어간곳이형성 ) 되기시작 (a) 만입된부분이점점깊어지고 (b, c) 분열된딸세포의핵에서의핵막이형성될때까지지속 분열하는힘은고리정단에있는 microfilament의띠형성에의해생성되어짐

61 x=6&feature=plpp_video

62 Myosin 액틴필라멘트는운동성단백질인미오신단백질과결합, 분리재결합을통하여기능수행 1. Nucleotide binding ATP와결합하지않은미오신머리는경직성구조액틴필라멘트에강하게고정 ATP가결합하려고하면 ATP cleft가열리고 ATP가결합함에따라 action binding site가불활성되고단백질의구조적변화에의해액틴과 myosin의친화성감소, 떨어짐 2. Hydrosis ATP가가수분해되어액틴필라멘트를따라미오신이 5nm 정도자리이동, ATP는가수분해가일어나있지만 ADP와 Pi는단백질에그대로남아있음 (myosin neck rotate) 3. Pi release Myosin이다시 actin filament에결합함 ( 다음자리 ) 에따라 phosphate가방출되고이힘을이용하여다음자리에 binding 한다 4. ADP release 결합한 ADP를방출하여원래의형태로돌아가새로운주기를시작함

Myosin 역할 : actin filament와연결소낭을이동 ( 미오신 I)

꼬리부위는미오신의종류에따라다양, ATP 가수분해효소를가지고있음미오신 II :

63 Myosin 역할 : actin filament와연결소낭을이동 ( 미오신 I) 원형질막을상대적으로이동 ( 미오신 II) Actin filament를서로활주시켜국부적인 actin filament의단축을일으킴 ( 미오신 II filament) 미오신 I : 한개의머리부위와꼬리부위를가지고있음머리부분이액틴필라멘트에접해있어결합과분리, 꼬리부위는미오신의종류에따라다양, ATP 가수분해효소를가지고있음미오신 II : 두개의머리와서로꼬인꼬리를가지고있음 (2량체) 미오신 II는꼬인꼬리형태의꼬리끼리서로결합하여미오신필라멘트를형성머리부위가측면으로돌출 ( 양방향으로이동 ), 머리양방향

근절 ) : 미오신필라멘트가중심에위치액틴필 라멘트의양성말단이 sarcomere 의경계부 (Z 판 ) 에고정 미오신머리부위에의해 actin filament

64 Myosin Myosin filament 는각말단을서로반대방향으로 actin filament 를이동시킴 Actin filament 와미오신 II filament 의조립 : 근수축이완에 관여 근육세포의수축단위인 myofibril ( 근원섬유 ) 로구성, myofibril 은근절 (sarcomere) 로구성 Sarcomere( 근절 ) : 미오신필라멘트가중심에위치액틴필 라멘트의양성말단이 sarcomere 의경계부 (Z 판 ) 에고정 미오신머리부위에의해 actin filament 가중심쪽으로이동 filament 의각길이가변함없이 Z 판길이가수축함 동물세포복제시수축환형성과유사 S6cQgk

65 저장물질과노폐물 세포기질과액포, 세포벽등에서발견 식물에따라모양이나크기가다르기때문에식 물분류에사용 녹말과당등의저장물질은 1 차대사물 세포 대사에중요한역할수행 탄닌 1 차대사물이아님, 유용한 2 차대사산물 곤충의포식작용및산란을억제하는작용을 수행함 Eragistic substance ( 후형물질 ) 녹말입자 아보카도지질체 토란침상다발 Calcium oxalate Calcium oxalate 고무나무의탄산칼슘결정체 - 종유체

Journal of Life Science 2011, Vol. 21. No μ μ

Journal of Life Science 2011 Vol. 21. No. 8. 1120~1126 ISSN : 1225-9918 DOI : http://dx.doi.org/10.5352/jls.2011.21.8.1120 μ μ μ α β Journal of Life Science 2011, Vol. 21. No. 8 1121 μ μ 1122 생명과학회지 2011,