진핵생물과 원핵생물의 차이 111463 박진우

진핵생물

구조 세포벽 셀룰로오스와 기타 다른 다당류로 구성된다. 매우 강하지만 구멍이 있는 얇은 판 모양으로 식물세포를 덮어 싸며 리그닌과 펙틴이 주입되면 세포벽으로서 세포 형태를 유지해주면서 매우 강한 탄성을 지닌다. 이웃하는 세포의 벽은 펙틴과 함께 굳어져 중엽층을 형성한다. - 슈베린 : 줄기 세포의 외층으로 분비되어 보호 및 방수층 형성 - 큐틴 : 잎 상부 표면의 방수물질

세포막 두 층의 인지질로 구성된 이중 지질막이며 선택적 투과막이다.

1972년 싱어와 니콜슨이 발표한 유동 모자이크 모델

내부적 지지 세포 골격 다음 3가지 유형의 섬유질로 구성 미세섬유 (직경 6nm) 중간섬유 (직경 7~11nm)

액틴 미세섬유 다른 단백질과 결합하여 장 내벽 세포의 미세 융털 내에서 지지 망상구조를 형성한다. 더 깊은 표면 아래에서 좀 더 강한 지지를 제공하는 중간섬유와 결합해서 보다 자유로운 세포질의 움직임에 대해 고정된 경계면을 형성한다. 다른 단백질과 경합하여 세포 운동에도 관여한다. 아메바 운동 : 튜브모양의 확장된 부분인 위족 안으로 더 유동적인 부분이 흘러들어가 움직임 동물 세포가 분열할 때 나타나는 원형질막 수축에도 관여 근수축 : 액틴 미세섬유와 미오신 단백질과의 상호작용으로 움직임

2. 중간섬유 뉴런, 근육섬유와 혈구 등 상피세포에서 나타난다. 케라틴 단백질로 구성되어 표층벽 세포를 강하게 한다. 3. 미세소관 2개의 구형 폴리펩티드로 구성된 튜불린 분자(이합체)로 구성되며 나선형의 배열로 결합한다. 지지역할 외에도 중심립, 기저체, 섬모, 편모를 형성한다. 따라서 운동과 세포 구성에 직간접적으로 관여한다. 또한 분열 중인 세포에서 방추사의 형태로 염색체에 붙어서 2개의 딸세포로 복제된 DNA를 분리하고 운반하는데 관여한다. 세포 모양에 영향을 주어서 미세소관이 화학적으로 파괴되면 세포가 둥글게 변한다. 세포골격 링크

액틴 미세섬유 미세소관 중간섬유

유전중추 2겹의 핵막과 핵공이 있으며 겔 상태의 핵질은 염색사와 인으로 구성된다. 인: rRNA 합성에 관여

원핵생물

구조 원핵세포는 막이 있는 세포 소기관, 즉 핵, 미토콘드리아, 색소체 등을 가지지 않은 세포이다. 원핵세포는 히스톤 단백질이 결합되지 않은 하나의 염색체만을 갖고 막으로 싸인 핵을 가지지 않아 핵양체를 이룬다. 리보솜도 진핵생물의 것과는 구조가 다르며 소포체, 액포, 페록시솜, 중심체, 방추체, 골지체 등의 세포 소기관이 없고 유사분열을 하지 않는다. 미토콘드리아와 엽록체가 없어 세포 대사에 관계하는 효소들은 세포막에 있다. 세포벽도 셀룰로오스로 이루어져 있는 진핵 세포의 세포벽과는 달리 원핵세포의 세포벽은 펩티도글리칸이라는 아미노산이 함유된 다당류로 이루어져 있다. 하지만 모든 원핵세포의 세포벽이 펩티도글리칸으로 이루어진 것은 아니라서 펩티도글리칸의 유무에 따라 진정세균과 시원세균으로 나뉜다. 또한 세포운동을 하지 않고 엽록체가 아닌 특이한 형태의 색소체를 이용하여 광합성을 하는 광합성 세균류가 있으나 물과는 다른 기질을 사용하므로 산소가 만들어지지는 않는다. 주로 무성생식으로 증식을 하며 유전자 재조합을 하는 생물에 있어서도 진핵세포와는 달리 한 세포에서 다른 세포로 유전자가 일방적으로 전달되면서 이루어진다.

폴리솜 원핵생물들은 핵이 없으므로 단백질 합성 과정인 전사와 번역이 동시에 진행되기 때문에 mRNA에 리보솜이 일렬로 결합된 구조를 관찰할 수 있는데 이 리보솜 구조물을 폴리솜이라 한다.

전사와 번역의 차이

원핵생물 핵 등의 세포소기관이 없기 때문에 DNA에서 RNA로 전사가 되면서 그 즉시 단백질로 해독이 일어난다.

진핵생물 핵에서 RNA로 바로 전사가 되는게 아니라 1차 전사체가 형성된 후 가공과정을 거쳐 핵막으로 빠져나가 세포질에서 해독이 일어나게 된다.

진핵생물은 원핵생물보다 복잡한 전사조절 과정을 거친다 진핵생물은 원핵생물보다 복잡한 전사조절 과정을 거친다 원핵생물 RNA 중합효소의 종류는 한 가지이고, 진핵생물은 세 가지이다. 전사 개시 과정에서 원핵생물 RNA 중합효소는 다른 단백질이 필요하지 않지만 진핵생물 RNA 중합효소는 <보편전사인자> 라고 하는 단백질들이 필요하다. 보편전사인자는 RNA 중합효소가 프로모터에 결합하는 것을 유도하고, DNA의 비틀림을 유도하여 전사개시를 돕는다.

원핵생물의 유전자 발현은 프로모터 가까이 위치한 조절성 염기서열에 의해서만 조절되지만, 진핵생물의 유전자 발현은 조절성 염기서열이 프로모터에서 수천 염기쌍 정도 멀리 떨어져 있어도 조절될 수 있다. 왜냐하면 진핵생물의 조절성 염기서열과 프로모터 사이의 DNA가 고리모양을 형성하면서 조절성 염기서열에 결합한 유전자 조절 단백질이 프로모터에 결합한 보편전사인자와 상호작용 할 수 있기 때문이다.

가장 큰 차이 진핵생물의 경우 인트론과 액손부분이 있어 인트론 부분은 제거가 되고 액손 부분만 전사가 된다. 그러나 원핵생물의 경우 이런 구분이 없다. - 인트론 : 정보를 가지고 있지 않는 염기서열 - 액손 : 정보를 갖고 있는 염기서열

프로모터의 차이

프로모터 프로모터는 전사조절인자들이 결합하는 모든 DNA염기서열부위를 지칭한다.

원핵생물 원핵생물에서의 프로모터는 전사시작지점으로부터 앞쪽으로 각각 10염기쌍, 35염기쌍 떨어져 있는 두 개의 짧은 염기서열로 구성되어 있다. 10염기쌍 앞쪽에 있는 염기서열을 프리브노박스(Pribnow box) 또는 -10엘리먼트(-10 element)라고 부르며 일반적으로 TATAAT의 6개의 염기서열로 이루어져 있다. 프리브노박스는 원핵생물에서 전사를 시작하기 위해 반드시 필요하다. 35염기쌍 앞쪽에 있는 염기서열은 일반적으로 TTGACA의 6개의 염기서열로 이루어져 있고 전사가 활발히 일어날 수 있도록 해 주는 역할을 한다.

진핵생물 진핵생물의 프로모터의 가장 큰 차이점은 진핵생물의 프로모터에는 다양한 전사조절인자들이 결합하여 전사를 조절한다는데 있다. 따라서 진핵생물에서 프로모터는 원핵생물에 비해 아주 복잡하게 구성되어 있고 한마디로 그것을 특징짓기는 어렵다. 상당수의 진핵생물의 프로모터는 TATAAA의 염기서열로 구성된 타타박스(TATA box)를 가지고 있다. 타타박스는 보통 전사시작지점에 매우 가깝게 위치하고 있으며(약 50염기쌍 이내) 타타결합단백질(TATA binding protein)이 여기에 결합하여 RNA중합효소가 전사를 시작하기 위한 복합체를 형성하도록 돕는다.

유전자밀도의 차이

오페론 링크 유전자밀도 유전제 DNA ÷ 유전자 진핵생물이 원핵생물보다 유전자밀도가 낮다.그 이유는 프로모터, 인트론 등 때문이다. 원핵생물에는 유전자 여러 개에 프로모터 하나로 구성되어 있다. (대표적인 예로 오페론) 하지만 진핵생물에는 반드시 유전자 하나에 프로모터 하나로 구성되어 있어야 하므로 진핵생물의 유전자 밀도는 원핵생물보다 낮다. 오페론 링크

원핵생물 원핵생물들은 모두 단세포동물이므로 세포의 크기도 매우 작으며 큰 DNA 꾸러미를 유지하기도 힘들다. 또한 환경변화에 재빨리 적응해야 하기 때문에 자극이 빨리 DNA로 전달되어 유전자가 발현되어야 피해를 입지 않고 살 수 있다. 그러므로 하나의 반응에 관련된 유전자들이 줄줄이 하나의 프로모터에 연결되어 재빨리 적응을 하도록 돕는다. 이러한 이유 때문에 원핵생물의 유전자밀도는 낮다.

진핵생물 진핵생물은 어떤 대사작용에 관련된 유전자들이 각각의 염색체에 흩어져있다. 따라서 자극이 오더라도 신호가 세포 밖에서 핵으로 전달되는 것과 여러 유전자들을 깨워 작동시키는데 시간이 걸린다. 그래도 살 수 있는 것들은 세포들이 모여서 만들어진 다세포생물이고 한 두 세포쯤 죽얻오 나머지는 잘 적응하여 살 수 있도록 되어있으므로 느슨한 유전자 밀도로도 문제없이 살 수 있다.

진핵생물들은 진화과정에서 새로운 유전자들이 계속 축적되어 어느순간 출현한 생물이다 진핵생물들은 진화과정에서 새로운 유전자들이 계속 축적되어 어느순간 출현한 생물이다. 그러나 이 축적과정이 매우 비효율적이어서 유전자 말고도 필요하지 않은 DNA들이 많이 축적되었을 것이다. 그 결과 유전자수의 증가와 더불어 불필요한 DNA들의 양이 대폭 증가하여 유전자밀도가 낮아졌을 거라고 추정한다.

에너지 생성의 차이

원핵생물 원핵생물들은 세포내호흡을 한다. 세포 내에서 일어나는 산화적 호흡은 세포질에서 산화된 영양분에서 나오는 고에너지 전자를 이용하는데 전자는 막에 존재하는 전자전달계를 통해 운반되고 이 때 양성자 펌프가 양성자를 세포질로부터 세포 밖으로 내보낸다. 그 결과, 세포질과 세포 외부 사이에 양성자의 심한 화학 삼투적 농도 기우기가 형성되어 양성자가 막에 존재하는 통로를 통하여 세포질내로 들어갈 때 ATP가 합성된다. 양성자 농도기울기는 또한 영양분을 세포 내로 이동하는 능동 수송 메커니즘을 가능하게 하고 세균의 편모 역시 회전에 필요한 힘을 양성자의 유입으로부터 얻게 된다.

진핵생물 진핵생물은 세포소기관을 갖고 있으므로 미토콘드리아를 통해 에너지를 생성한다.

미토콘드리아 구조 : 미토콘드리아는 세포막과 같은 형태이며 단백질을 포함하고 있는 인지질 이중층으로 이루어진 내막과 외막을 가지고 있다. 외막과 내막의 기능은 각각 다르다. 외막 미토콘드리아 막 내막

외막 외막은 미토콘드리아 전체를 감싸고 있으며 무게 기준으로 인지질과 단백질이 반반씩 구성하고 있다. 외막에는 포린(porin) (2~3nm 정도 크기의 비교적 큰 내재성단백질(integral proteins))이 많이 있는데 이 포린은 5000D(달톤)이하인 분자가 투과할 수있는 통로(channel)이다. [Alberts, 1994] 5000D보다 큰 분자들은 능동수송에 의해서만외막을 통과할 수 있다. 지방산의 탄화수소부분의 합성/신장, 에피네프린(아드레날린)의 산화, 트립토판의 분해 등의 기능에 관련된 다양한 효소들이 이러한 능동수송과정에 작용한다.

내막 내막은 4가지 종류의 기능을 가진 단백질(효소)를 가지고 있다. 내막은 4가지 종류의 기능을 가진 단백질(효소)를 가지고 있다. 산화효소: 세포호흡 ATP 생성효소:ATP생성 내막 안팎으로의 대사물질운송 단백질 수송

일반적으로 세균의 세포막에서도 볼 수 있는 카디오리핀 이라는 특수한 인지질이 풍부하다 일반적으로 세균의 세포막에서도 볼 수 있는 카디오리핀 이라는 특수한 인지질이 풍부하다. 외막과 달리 내막은 포린(porin)을 가지고 있지 않아 투과성이 상당히 낮다. 이 때문에 내막과 기질사이에물질 농도차이가 생긴다. 수소 이온의 경우 농도차이는 에너지측면에서 봤을 때 전기화학포텐셜을 의미하며 수소이온이 ATPase를 통과할 때 잠재(포텐셜)에너지가화학에너지로 전환(ATP생성)된다.