1. 유전자에서 기능적인 능력을 갖는 분자로 어떻게 정보가 흘러가는가 ? 2. 생명체에게 에너지를 공급하는 분자구조 규명, 효소기능 규명 3. 의학과의 연관성 핵산 유전병 단백질 낫적혈구 빈혈 생화학 의학 지질 동맥경화증 탄수화물 당뇨병

 글로빈 분자와 헴기 : 헤모글로빈의 형성. 4 분자의 헤모글로빈 (2x α, 2x β) 이 적혈 구 세포에서 산소를 실어 나른다. 단백질의 구조와 기능

 겸상적혈구 빈혈증 ( 낫형 적혈구 빈혈증, sickle cell anemia) 은 베타헤모글로빈의 단 한 아미노산이 치환되어 나타난다. 6. 단백질 구조의 중요성

HGP ( 유전체학 ) 단백체학 당질체학지질체학 영양유전체학 생물정보학 생명공학 생명윤리학 유전자치료 합성생물학 시스템생물학분자진단학 줄기세포생물학 생물물리학 생체공학 약물유전체학 대사물질체학 전사체학

생체시스템은 일정 범위수의 원자와 분자가 필요하다

탄수화물은 연료이며 정보분자이다.

4 종류의 중요한 생물분자 단백질은 생물 분자 중에서 가장 다양한 기능을 수행한다.

지질은 연료의 저장형태이며 장벽역할을 한다.

핵산은 세포의 정보분자이다.

Central dogma( 중심원리 ) 는 생물학적 정보 전달의 기본원리를 설명한다. 복제

전사 유전자의 선택적 발현

번역 유전정보를 기능성형태로 만드는 것

표 1-1 생물체를 구성하는 원소 1. 생체를 구성하는 원소 생체분자 구성원소이온형으로 존재하는 원소미량원소 탄소 (C) 나트륨 (Na) 철 (Fe) 니켈 (Ni) 수소 (H) 칼륨 (K) 구리 (Cu) 크롬 (Cr) 질소 (N) 마그네슘 (Mg) 아연 (Zn) 불소 (F) 산소 (O) 칼슘 (Ca) 망간 (Mn) 셀렌 (Se) 인 (P) 염소 (Cl) 코발트 (Co) 실리콘 (Si) 황 (S) 요오드 (I) 주석 (Sn) 몰리브덴 (Mo) 붕소 (B) 바나듐 (V) 비소 (As)

그림 1-1 수소와 탄소의 원자 모형 2. 원자  원자 (atom) : 원소의 성질을 나타내는 가장 작은 단위  모든 원자는 원자핵에 양전하를 띠는 양성자와 전하를 갖지 않는 중성자로 구성  각각의 원소는 원자핵이 가지는 양성자 수로 원자번호를 갖는다.  분자 (molecular) : 단순히 화학결합에 의해 연결된 같은 또는 다 른 종류의 원소 둘 이상으로 이루어지며 화학적 조성을 원소기호 를 이용하여 나타낼 수 있다. ( 분자식 )

그림 1-2 메탄 (CH 4 ) 의 화학구조

3. 동위원소  동위원소 (isotope) : 원자번호는 같지만 질량수가 다른 원자  화학적 성질이 거의 동일하기 때문에 다양한 생물대사 연구에 트 레이서로 활용 125 I, 131 I, 51 Cr, 99m Tc, 59 Fe 등 4. 생물분자의 결합

그림 1-3 Na 와 Cl 의 이온결합와 이온성 물질 (NaCl)

그림 1-4 메탄과 암모니아의 공유결합

그림 1-5 물 분자 사이의 공유결합

5. 극성과 비극성  극성 (polarity) : 전기음성도의 차이로 의해 전자의 편향이 생기 고 이로 인해 분자 내에서 부분적으로 음으로 하전된 부분과 양 으로 하전된 부분이 생기게 되는 것  비극성 / 무극성 (nonpolar) : 메탄 (CH 4 ) 처럼 분자 전체에서 전자 의 편향이 없는 경우  극성의 물질은 물 분자와 친화성이 있다 : 친수성 (hydrophilicity)  비극성의 분자는 물 분자와 친화성이 없다. : 소수성 ( 친유성, hydrophobicity)

 원자의 집합체를 원자단 (atomic group), 많은 화합물 중에 공통 적으로 들어있는 원자를 기 (group) 라고 한다.  화합물의 원자나 원자단이 다른 원자나 원자단에 의해 위치가 재 배열되거나 다른 원자나 원자단이 결합하여 만들어진 것을 원래 화합물의 유도체 (derivatice) 라 한다. 6. 원자단과 유도체

7. 탄소 (carbon)  탄소는 2s 및 2p 궤도의 전자를 쉽게 잃지 않지만 다른 원소와 전자를 공유하여 다음과 같이 전자쌍 공유에 의한 공유결합을 형성  산소 : 전기음성도가 큼, 수소결합, 세포 내 에너지 생산 시 최종 전자수 용체로 작용  질소 : 펩티드결합, 유전정보를 저장하고 전달하는 핵산의 구성성분  수소 : 탄소와 수소, 질소의 공유결합에서 부족한 전자를 채움, 수소결합 형성과 세포내 전자전달계에 관여

그림 1-6 탄소의 다양한 결합형태

표 1-2 주요 작용기 (functional group) ①

표 1-2 주요 작용기 (functional group) ②

표 1-2 주요 작용기 (functional group) ③

세포의 구조와 기능

그림 1-7 세포의 구성요소 ( 리보좀 ) ( 조면소포체 ) ( 활면소포체 ) ( 리소솜 ) Golgi apparatus Centriole 세포 : 생명의 가장 작은 단위 대사능력, 환경에 대한 조절반응, 생장과 생식

그림 1-8 세포의 여러 형태들 성인 : 60~100 조개의 세포, 세포의 직경 ~10 µm

1. 생명체 그림 1-9 인체의 구조가 구성되는 단계

2. 세포의 구조  거의 모든 세포는 원형질막 (plasma menbrane) 으로 둘러싸여 있고, 그 속에 핵과 소 기관 및 세포질로 구성되어 있으며 각각의 구성요소는 특정한 용도를 가진다.  생체막 (biomembrane) : 세포막, 핵막, 세포소기관  유동 모자이크 모델 : 세포막은 인지질, 당지질, 스테롤 및 단백질이 모자이크 형태로 구성되어 있고 단백질이 움직이면서 돌아다니는 것이 가능한 동적 구조 3. 생체막의 기능  일정한 모양을 갖추고 세포의 내용물들을 고정시켜 주는 경계면  세포의 생명활동에 필요한 물질을 선택적 또는 능동적으로 취하고 유해한 반응산물을 세포 밖으로 방출하는 물질교환을 조절 ( 선택적 투과성을 가짐 )  막운반 / 막투과 : 물에 용해된 분자가 막을 가로질러 수송되는 3 종류의 기전

그림 1-10 인지질의 구조

그림 1-11 생체막의 유동모자이크 모델

4. 막의 이동방법

그림 1-12,13 단순확산 모델, 포도당의 촉진확산 단순확산 포도당의 촉진모델

그림 1-14 삼투압 모델 삼투 : 막을 통한 물분자의 확산

그림 1-15 능동적 수송 펌프

그림 1-16 세포 내ㆍ외 능동수송의 종류 phagocytosis pinocytosisexocytosis 세포내 유입 (endocytosis) 물질이 세포막을 통과하기에 너무 클 때 세포가 액체나 음식물을 섭취하 는 방법이다.

5. 세포질 (Cytoplasm)  세포 안쪽의 생존을 위한 특별한 환경

그림 1-17 핵과 핵소체 6. 핵과 핵소체 (Nucleus and nucleolus) 세포의 정보센터 핵막 (nuclear membrane) 핵막공 (nuclear pore)

7. 리보솜 (Ribosome)  세포질에서 둥둥 떠 있거나 소포체에 존재하는 세포소기관  RNA 로 구성되어 있고 효소나 세포 복구 및 생식에 필요한 단백질의 생 성을 도움 8. 중심체 (Centrosomes)  동물 및 균류, 조류, 이끼류와 같은 하등식물의 세포질 안에서 핵 가까이 에 위치하고 있는 소기관  보통 1 개 또는 2 개의 중심립이 있음  핵분열이 시작되면 1 개의 중심체가 분열하여 2 개로 되어 각각 핵의 양 극으로 이동하고 그 주위에 성상체가 발달  중심체는 세포분열에 관여하는 중심소체를 가진다.

그림 1-18 미토콘드리아 9. 미토콘드리아 ( 사립체, Mitochondria)

그림 6.12 미토콘드리아에서 전자전달과 ATP 합성.

11. 골지체 (Golgi body) 10. 세포질그물 ( 형질내세망, 소포체, Endoplasmic reticulum ; ER)

그림 1-21 용해소체 ( 리소솜 ) -3,050 종의 가수분해 효소 포함 - 리소솜은 세포가 식세포작용으로 얻은 물질을 가수분해하는 장소이다 - 청소부 역할 ( 세포가 죽으면 분해 ) 12. 리소솜

그림 4.9 세포질에서 소화효소를 격리하는 리소솜. 리소솜은 세포가 식세포작용으로 얻은 물질을 가수분해하는 장소이다.

식물세포