대학생명과학1 대학 강의 정리

Reference :
- 건국대학교 대학생명과학1 강의 / 윤혜섭, 조경상 교수님

[2차시]

🌿 공생과 생명체 🦠

1. 공생과 생명의 관계 🤝

1-1. 공생의 이해 🌱🐜

🔹 공생(Symbiosis) – 서로 다른 생명체가 함께 살아가는 관계
🔹 예시: 특정 개미가 특정 식물을 보호하면서 서로 이득을 얻음 🐜🌿
🔹 연구 사례: ‘데블스 가든(Devil’s Garden)’ 실험
✔️ 식물에 보호 장치를 설치했을 때와 안 했을 때 생존율 비교
✔️ 결과: 개미가 식물 보호에 기여! 🎯
🔹 (🔥중요) ‘포메이스트(Formic Acid)’를 이용해 개미가 식물을 돕는 방식 연구

1-2. 물의 중요성 💧

🔹 생명체의 대부분이 물로 구성 🌊
🔹 화학 반응의 용매 역할 🧪
🔹 혈액에 용해된 물질 운반 & 체온 조절 기능 🌡️
🔹 (🔥중요) 물 분자는 산소(음전하)와 수소(양전하)로 구성 → 극성(Polar) 물질!

1-3. 생명체와 물의 관계 💦

🔹 생명체 간 화학적 상호작용이 생존에 영향을 줌 🏗️
🔹 광합성 식물이 다른 생물에게 영양분을 제공 🌿
🔹 식물 간 경쟁 & 공생 관계 연구 사례
✔️ 예시: 특정 식물이 다른 식물의 성장을 방해 🌱❌

2. 물의 특성과 생명체에 미치는 영향 💦

2-1. 물의 특성과 하이드로젠 본드 🧪

🔹 물 분자는 하이드로젠 본드(Hydrogen Bond)로 결합 ⚡
🔹 하이드로젠 본드가 물의 생리적 기능을 가능하게 함
✔️ 물의 높은 끓는점
✔️ 얼음이 물보다 가벼운 이유
✔️ 물의 높은 열용량
🔹 (🔥중요) 하이드로젠 본드는 생명 유지에 필수적인 역할을 함!

2-2. 물의 이동과 식물 🌳

🔹 물관(Xylem) – 뿌리에서 잎까지 물을 운반 🚰
🔹 트랜스피레이션(Transpiration) – 식물에서 물이 증발하는 과정 🌬️
🔹 (🔥중요) 물 분자끼리 하이드로젠 본드로 연결 → 끌어당기면서 물을 이동!

2-3. 물의 온도 변화와 생명체 🌡️

🔹 물의 높은 열용량 → 온도 변화 완충 역할
🔹 땀 증발 시 열을 흡수 → 체온 조절 기능 🏃💦
🔹 (🔥중요) 물 덕분에 지구 기후가 안정적으로 유지됨!

3. 물의 성질과 기능 🌊

3-1. 물의 특성 이해 🔬

🔹 땀을 흘리면 체온이 낮아지는 이유?
✔️ 땀이 증발하며 열을 빼앗아가기 때문
🔹 (🔥중요) 얼음이 물보다 밀도가 낮아 물 위에 뜸 → 생태계 보호 역할!

3-2. 용매로서의 물 🧪

🔹 물은 강력한 용매(Solvent)!
✔️ 소금(NaCl)은 이온화되어 물에 잘 녹음 🧂
✔️ 설탕도 물에 녹아 수용성(Soluble) 상태가 됨 🍬
🔹 (🔥중요) 하지만 기름 같은 비극성 물질은 물과 섞이지 않음!

3-3. 기름과 물의 분리 🛢️

🔹 기름(비극성)과 물(극성)은 서로 섞이지 않음
🔹 비누나 세제가 물과 기름을 섞이게 도와줌 🧼
🔹 (🔥중요) 세탁제는 기름 분자를 감싸서 물에 녹이도록 도움!

4. 물과 생명체의 화학적 조절 ⚗️

4-1. 수소 이온(H+)과 pH 변화 🌡️

🔹 pH는 수소 이온 농도로 결정
✔️ H+ 증가 → 산성(Acidic, pH↓)
✔️ H+ 감소 → 염기성(Basic, pH↑)
🔹 (🔥중요) 생명체는 pH 변화를 조절해야 생존 가능!

4-2. 생명체의 pH 조절 🏥

🔹 혈액의 pH는 완충 시스템(Buffer System)으로 조절
🔹 (🔥중요) pH 변화가 크면 생명체에 치명적일 수 있음!

4-3. 환경 변화와 생태계 🌍

🔹 산성비, 해양 산성화 등 환경 변화가 생물에 영향
🔹 (🔥중요) 해양 생태계는 pH 변화에 특히 민감함!

5. 음식 선호도와 진화 🍕

5-1. 음식 선호와 진화 🧬

🔹 진화적으로 단 음식 & 기름진 음식 선호 🍩🍔
🔹 (🔥중요) 고칼로리 음식을 선호하는 경향은 생존 전략에서 비롯됨!

5-2. 락토오즈와 락테이즈 🥛

🔹 락토오즈(Lactose) = 유당(우유 속 당 성분)
🔹 락테이즈(Lactase) = 락토오즈 분해 효소
🔹 (🔥중요) 유전적 변이로 락테이즈 생성 여부가 결정됨!

6. 락토즈 소화 능력의 진화 🌱

6-1. 락토즈 소화의 유전적 변화

🔹 일부 지역(유럽 & 아프리카)에서 락토오즈 소화 능력 발달
🔹 (🔥중요) 가축 목축 생활이 유전자 변화를 촉진했을 가능성 큼!

6-2. 진화와 돌연변이 🔬

🔹 락토오즈 소화 유전자는 조절 스위치 변이에 의해 결정됨
🔹 (🔥중요) 돌연변이가 인류 진화에 큰 영향을 미침!

7. 생명체 구성 원소 🌍

7-1. 생명체를 구성하는 원소

🔹 탄소(C), 산소(O), 수소(H), 질소(N)가 생명체의 주성분
🔹 (🔥중요) 탄소는 다양한 결합이 가능해 생명체의 기본 골격을 형성함!

7-2. 기능성 그룹(FG)의 역할

🔹 기능성 그룹이 생체 분자의 역할을 결정
🔹 (🔥중요) DNA의 메틸화(Methylation)가 유전자 발현을 조절함!

8. 생명체의 다양성과 환경 적응 🌎

8-1. 환경 적응과 유전자 변화

🔹 생물체는 환경 변화에 적응하며 진화
🔹 (🔥중요) 진화적 적응은 유전적 변이를 통해 발생!

🎯 마무리 정리!

✔️ 공생 관계는 생물 간 생존에 중요한 역할! 🌱
✔️ 물은 생명체의 생리적 기능을 유지하는 핵심 요소! 💦
✔️ 음식 선호는 진화적 적응의 결과! 🍕
✔️ 환경 변화가 생태계와 유전자 변이에 영향을 줌! 🌎

😊 생명과학은 우리 몸과 자연을 이해하는 데 중요한 역할을 해! 🚀

🍞 탄수화물의 구성과 역할 🔬

1. 탄수화물의 구조와 기능 🏗️

1-1. 탄수화물의 구조와 분류 🔢

🔹 탄수화물(Carbohydrates) = 탄소(C) + 수소(H) + 산소(O)
🔹 (🔥중요) 탄수화물의 일반적인 비율: C:H:O = 1:2:1
🔹 탄수화물의 역할
✔️ 에너지원 – ATP 생성! 🔥
✔️ 세포 구조 형성 – 식물의 세포벽(셀룰로오스) 🏗️

1-2. 단당류(모노사카라이드)와 이당류(다이사카라이드) 🍬

🔹 단당류(모노사카라이드, Monosaccharides)
✔️ 포도당(Glucose) 🍇
✔️ 과당(Fructose) 🍏
✔️ 갈락토오스(Galactose) 🥛
(🔥중요) 포도당과 과당은 탄소 6개(Hexose) 구조를 가짐

🔹 이당류(다이사카라이드, Disaccharides)
✔️ 설탕(Sucrose) = 포도당 + 과당 🍭
✔️ 젖당(Lactose) = 포도당 + 갈락토오스 🍼
✔️ 맥아당(Maltose) = 포도당 + 포도당 🍞

1-3. 다당류(Polysaccharides)와 저장 형태 💪

🔹 단기 에너지원 – 글리코겐(Glycogen) 🏃
✔️ 간과 근육에 저장 → 필요할 때 분해하여 에너지 공급
✔️ (🔥중요) 혈당 조절을 위해 글리코겐이 중요 역할!

🔹 장기 에너지원 – 지방(Fats)
✔️ 탄수화물보다 오랫동안 에너지를 저장!

2. 단맛의 비밀과 당류의 영향 🍭

2-1. 단맛과 당류의 기능 🍯

🔹 단맛의 원리 – 단당류와 이당류는 혀의 당 수용체를 자극 🏗️
🔹 과도한 당 섭취 문제
✔️ 비만, 당뇨, 대사증후군 위험 증가 📈
✔️ (🔥중요) 미국은 권장 섭취량보다 훨씬 많은 당을 섭취 중!

2-2. 제로 음료 시장의 성장 🚀

🔹 제로 음료(Zero Sugar Drinks)의 인기 증가
✔️ 칼로리가 낮고 건강에 좋다고 홍보됨
✔️ (🔥중요) 하지만 장내 세균 변화, 인슐린 저항성 문제 가능성!

2-3. 전분과 셀룰로오스의 차이 🌾

🔹 전분(Starch) – 식물에서 에너지를 저장하는 형태
✔️ 예: 감자, 쌀, 빵, 옥수수 🍚
✔️ 아밀로오스(Amylose) vs. 아밀로펙틴(Amylopectin)

🔹 셀룰로오스(Cellulose) – 식물의 세포벽 성분
✔️ (🔥중요) 사람은 셀룰로오스를 소화하지 못하지만 섬유소 역할을 함!

3. 전분(Starch)의 종류와 특성 🍚

3-1. 곡물별 전분 함량 차이 🌾

🔹 쌀(Rice) – 아밀로펙틴 함량에 따라 끈적임 다름
🔹 완두콩(Pea) – 유전적 특성에 따라 전분 저장 방식 변화

3-2. 전분과 글리코겐의 저장 방식 💪

🔹 전분(Starch) – 식물의 에너지 저장소
🔹 글리코겐(Glycogen) – 동물의 단기 에너지 저장소
✔️ 운동 후 급격한 체중 감소 = 글리코겐 소모로 인한 수분 손실

3-3. 셀룰로오스(Cellulose)의 역할 🌿

🔹 식물의 세포벽 구성 요소
🔹 (🔥중요) 사람은 소화 못 하지만 장 건강 유지에 필수적!

4. 탄수화물 3대 구성 성분 🏗️

4-1. 탄수화물 구조 이해 🧬

🔹 글루코오스(Glucose) → 전분(Starch) → 셀룰로오스(Cellulose)
✔️ 동일한 기본 단위(Glucose)지만 연결 방식이 다름
✔️ (🔥중요) 전분과 셀룰로오스의 차이를 결정하는 것은 결합 형태(링키지)!

4-2. 셀룰레이즈와 항생제 🦠

🔹 셀룰레이즈(Cellulase) – 셀룰로오스를 분해하는 효소
✔️ 사람은 셀룰레이즈 없음 → 장내 미생물 도움 필요
✔️ 항생제 남용 → 장내 미생물 변화 가능

4-3. 키틴(Chitin)과 지질(Lipid) 🦐

🔹 키틴(Chitin) – 곤충 외골격, 버섯 세포벽 구성 성분
🔹 리피드(Lipid) – 물에 녹지 않는 지방

5. 탄화수소 꼬리와 지방 🔥

5-1. 탄화수소 꼬리의 형태 🏗️

🔹 포화지방(Saturated Fat) – 단일 결합 구조
🔹 불포화지방(Unsaturated Fat) – 이중 결합 포함 → 꺾임 발생

5-2. 포화 vs. 불포화 지방 🍔🥑

🔹 포화지방 – 동물성 지방 (버터, 돼지고기)
🔹 불포화지방 – 식물성 기름 (올리브유, 견과류)

5-3. 지방의 수소화 반응(Trans Fat) ⚠️

🔹 트랜스지방(Trans Fat) – 액체 지방을 고체화하는 과정
✔️ 마가린, 패스트푸드 등에 사용
✔️ (🔥중요) 심혈관 질환 위험 증가!

6. 유기 올리고당과 지방 대사 🧪

6-1. 하이드로지네이션(Hydrogenation)

🔹 불포화지방에 수소 첨가 → 고체화
✔️ 마가린, 쇼트닝 생성

6-2. 트랜스지방의 위험 🚨

🔹 심혈관 질환, 콜레스테롤 증가
🔹 (🔥중요) 건강한 지방 섭취 필수! (식물성 기름, 견과류)

7. 지질과 스테로이드 🏗️

7-1. 포스폴리피드(Phospholipid) – 세포막의 주요 성분

🔹 물과 친한 머리(Hydrophilic) + 물과 싫어하는 꼬리(Hydrophobic)
✔️ (🔥중요) 세포막 형성의 핵심 요소!

7-2. 스테로이드(Steroid)의 역할

🔹 호르몬 기능
✔️ 테스토스테론(Testosterone)
✔️ 에스트로겐(Estrogen)
✔️ 콜레스테롤(Cholesterol)

8. 단백질과 지방의 관계 🍗

8-1. 지방분해효소(Lipase) 🏃

🔹 (🔥중요) 지방이 세포 호흡으로 분해되어 ATP 생성!

🎯 마무리 정리!

✔️ 탄수화물 = 생명체의 주요 에너지원! 🍞
✔️ 전분, 셀룰로오스, 글리코겐은 구조와 기능이 다름! 🏗️
✔️ 포화지방 vs. 불포화지방 – 건강에 미치는 영향 중요! 🥑
✔️ 트랜스지방은 건강에 해로우므로 섭취 주의! 🚨

😊 생명과학을 알면, 건강한 식생활을 할 수 있어! 🍏

[3차시]

1. 단백질의 구조 🧩

1-1. 구조 형성 🧱

단백질은 🧲 펩타이드 본드로 연결돼 전자 끌어당김이 달라짐
펩타이드 결합으로 ⚗️ 다양한 구조가 만들어짐
⚠️ 결합 시 한쪽은 ➕, 다른 쪽은 ➖ 전하를 띰
💧 하이드로젠 본드는 입체 구조 형성에 중요!
근처 아미노산끼리의 💞 상호작용으로 2차 구조가 만들어짐

1-2. 단백질의 기능 🛠️

**엔자임(효소)**으로 반응 촉진 🍳
백신 💉 예시처럼 단백질 기능 이해는 매우 중요!
구조적 역할 🧱, 면역 🛡️, 수송 🚚 등 다양함
구조는 1차 ➡️ 2차 ➡️ 3차 ➡️ 4차로 구분됨
3차 구조는 🧲 하이드로젠 본드로 성질이 달라짐

1-3. 단백질의 성질 🎨

펩타이드 배열에 따라 성질 변함
알파 나선🔁, 베타 병풍 📜 등 구조가 달라짐
하이드로젠 본드로 ➕➖ 전하 분포 형성됨
단백질 구조는 기능과 직결됨 🧬

2. 단백질 구조의 구체적 형성 🧪

2-1. 기본 구조 📏

아미노산 서열은 1차 구조 🧬
하이드로젠 본드 형성으로 💦 친수성 상호작용 발생
알파(α) 나선 ↩️, 베타(β) 병풍 ↔️ 구조로 발전
구조 안정화에 도움

2-2. 2차 구조 안정화 💎

하이드로필릭 상호작용 💧
이온 결합 ⚡, 공유결합 🧷 등으로 구조 강화
⚠️ 기능과 구조는 뗄 수 없는 관계

2-3. 기능과 구조의 연결 🔗

여러 단백질이 모여 기능 수행 (예: 헤모글로빈 🩸)
알파, 베타 결합으로 산소 운반 가능
적혈구의 구조도 기능에 영향

3. 단백질 구조의 변형 🔄

3-1. 변형 요인 🧠

아미노산 서열 변화 = 모양 변화
⚠️ 프라이머리 스트럭처가 가장 중요!
DNA 🧬의 변화 → 단백질 구조 변화

3-2. 변화의 결과 🚨

아미노산 변형 = 기능 상실 가능 ❌
예: 플라스모늄 기생충 🦠
유전자 변화가 건강에 미치는 영향

3-3. 유전자 편집 기술 🛠️

CRISPR로 비정상 유전자 제거 가능
하지만 결합선 끊기면 ❌ 단백질 기능 상실
⚠️ 기술의 한계와 연구 필요

4. 단백질의 변성과 영향 🌡️

4-1. 변성과 복구 🔁

열 🔥, pH 변화로 단백질 변성
일부는 리네추얼(원래대로 돌아감)
⚠️ 모든 단백질이 복구되진 않음

4-2. 머리카락과 단백질 💇‍♀️

열 처리로 단백질 변형
머리카락이 굳는 건 구조 재형성 때문
개개인 머리카락 특성과 관련 있음

4-3. 다이설파이드 본드 🔗

머리카락 펌 = 다이설파이드 본드 형성
환원제+열 처리로 단백질 구조 변경됨

5. 단백질과 콩 🌱

5-1. 필수 아미노산 🍽️

단백질 = 여러 필수 아미노산 조합
머리카락 형태도 단백질 결합 때문
음식으로 꼭 보충해야 함

5-2. 콩의 효과 🫘

콩 = 아미노산+항산화 물질 풍부
엔타이옵시던트로 활성산소 제거
콜레스테롤 조절에도 도움

5-3. 파이토 에스트로겐 🌸

식물성 에스트로겐 → 여성 건강에 도움
갱년기, 폐경기 증상 완화
⚠️ 지나치면 불임 위험

6. 단백질 합성과 기능 🧫

6-1. 영양과 유전자 ⚖️

비건 = 단백질 부족 🥦
과도한 단백질 → 불임 위험
DNA 변이로 L라벨 수용체 감소 시 질병 가능성 ↑

6-2. DNA vs RNA 📜

DNA = 유전정보 저장
RNA = 단백질 합성 관여
DNA: 디옥시 / RNA: 라이보 뉴클레오타이드

6-3. 뉴클레오타이드 구조 🧱

염기와 산소 유무로 DNA/RNA 구분
DNA = 1번 탄소에 염기, 5번에 포스페이트

7. DNA, RNA, 세포 🧬🔬

7-1. 구조와 기능 💡

DNA와 RNA는 뉴클레오타이드 연결
모노사카라이드 = 에너지 공급원
DNA 염기 4종류, 중합과정에 영향

7-2. DNA 중합과 구조 🧵

염기쌍 결합 → 이중나선 구조
⚠️ 베이스 페어링이 서열 결정

7-3. 세포의 존재 🌱

세포 = 생명의 기본 단위
유전자 정보에 따라 기능 달라짐
작은 구조지만 핵심적 가치 있음

8. 세포 기능과 현미경 🔍

8-1. 세포 운동성 🚶

레벤욱: 미생물 관찰!
모든 세포가 움직이진 않음

8-2. 현미경 발전 🧿

라이트 마이크로스코프 → 전자현미경 발전
더 작은 구조도 관찰 가능해짐

8-3. 형광현미경 등으로 세포 연구 폭넓어짐 🌈

세포 내 단백질, 유전 물질도 관찰 가능

9. 세포막 구조 🧱🧼

9-1. 세포 크기와 기능 📐

너무 크면 비효율적
표면적이 넓어야 기능 잘 수행됨

9-2. 막 구성 성분 🌊

주성분: 인지질 (Hydrophilic head + Hydrophobic tail)
물과 만나면 이중층 형성 💧

9-3. 막 단백질 🛂

채널 단백질: 물질 수송
막을 관통하려면 하이드로포빅 아미노산 필요
단백질 위치와 구성에 따라 기능 달라짐

10. 세포 분열과 생명 활동 🌱

10-1. 세포 분열 과정 🔬

세포막 💥이 깨지면서 내용물이 밖으로 나옴
🌀 원심분리기로 핵, 리보솜, 미토콘드리아 등을 분리
⚠️ 반복적인 분리로 세포 구조를 연구함
구조 보존 위해 홀드 상태로 실험 진행
세포는 독립적으로 분열하며 새로운 구조 생성

10-2. 뉴클레스의 역할 🧠

핵, 리보솜, 미토콘드리아 등을 포함
🌿 식물은 셀월 없고 클로로플라스트 있음
동식물 모두 센트리올(중심체) 구조로 분열 조절
원심분리로 내부 소기관 분석 가능

10-3. 세포 소기관의 종류 🧫

뉴클레어스, 리보솜, 미토콘드리아, ER 등 연구 대상
각 소기관은 구조 🧱 + 기능 ⚙️ + 단백질 🔗 연구 대상
세포 구조의 구획화 이해가 중요!

11. 단백질 합성과 세포핵 🧬

11-1. 단백질 합성의 시작 🎬

세포핵에서 트랜스크립션이 일어남
DNA가 단단하게 응축되어 🔐 단백질과 상호작용
⚠️ 분열 시 DNA의 응축 구조 눈에 보임

11-2. 뉴클리어스의 구조 🏰

더블 멤브레인으로 내부/외부 구분
내부에 있는 뉴클리올로스는 단백질 합성 관련 정보 저장

11-3. 리보솜의 구조 ⚙️

프리 리보솜: 세포질 내 자유롭게 떠다님
바운드 리보솜: ER에 부착됨
모두 단백질 합성 정보 가지고 있음

12. 뉴클레어스와 라이보솜 시스템 ⚗️

12-1. 핵 내 시스템 💻

프리/바운드 리보솜으로 나뉨
⚠️ 바운드 리보솜: 아미노산 연결해 폴리펩타이드 체인 생성
아미노산의 배열 = 단백질 구조 결정

12-2. 리보솜 운반 시스템 🚚

프리 리보솜은 트랜스포트 리보솜을 통해 이동
**베지클(소낭)**에 담겨 목적지로 이동
매직클 구조로 단백질을 분비 준비

12-3. 단백질 분비 경로 🛤️

프리 리보솜 → 트랜스포트 → 베지클 → 플라즈마 멤브레인
바운드 리보솜: 직접적으로 단백질 분비 관여

13. 단백질과 세포 신호전달 📡

13-1. 단백질의 신호 역할 📢

특정 단백질이 신호 인지 + 위치 이동
폴딩으로 입체 구조 형성
⚠️ 형태 & 위치 = 세포 신호전달의 핵심

13-2. 리버셀과 스무디알 💊

스무디알: 간세포 해독(디톡스) 역할
⚠️ 스무디알 발달 = 약물 내성 원인
칼슘 저장 기능도 있음

13-3. 약물과 내성 문제 🚫

약물 ➕ 스무디알 발달 → 내성 증가
약물 잔여물은 골지체로 이동 후 가공됨

14. 세포 내 분해 과정 🔄

14-1. 베지클 이동 및 형성 📦

막으로 둘러싸인 물질 → 매직클 변환
연결성 따라 목적지 이동
⚠️ 완성 전, 물질 최종 취합

14-2. 플라즈마 멤브레인 도착 🚪

여러 과정을 거쳐 최종 분비됨
각 물질은 목적 달라 분비 과정도 다양

14-3. 라이소좀의 역할 🧼

자가포식 작용으로 세포 내부 청소
손상된 마이토콘드리아도 제거
세포 상태 따라 작용 방식 달라짐

15. 세포 내 효소 🧪

15-1. 효소 기능 & 이상 ❗

라이소좀 이상 → 헤이삭스 병 발생
지질 분해 못해 쌓이고 세포 질식
⚠️ 다른 효소 기능에도 영향 미침

15-2. 식물 세포 효소 🍃

에포는 식물만의 분해 효소
수축포💧 = 물 제거 기능
백혈(벡터): 물질 이동 조절

15-3. 효소의 다양한 역할 🍎

과일 소화 🍓, 꽃 색 조절 🌸, 독성 조절 ☠️
⚠️ 전 지구적 생존 전략에 도움 줌!

16. 세포소기관 요약 🧱

16-1. 세포막 기능 🧍‍♂️

이중막 구조 (내막 + 외막)
다양한 구멍 통해 물질 이동 🚪

16-2. 핵과 리보솜 📜

핵은 유전정보 저장소
⚠️ 리보솜: DNA → RNA → 단백질 합성
폴리펩타이드 생성 후 세포 밖으로 방출

16-3. 에너지 전환 시스템 🔋

라이소좀: 분해
미토콘드리아: 세포호흡 🏃
클로로플라스트: 광합성 🌞
진화적 관점에서 세포 이해 중점!

[4차시]

1. 마이토콘드리아와 클로로플라스터의 생화학적 기작 🧬

1-1. 마이토콘드리아의 구조와 기능 🔋

마이토콘드리아는 뉴캐롤 픽셀에서 작용하는 셀룰라 레스큐레이션을 담당함 💨
마이토콘드리아는 두 개의 막을 가짐, 외막과 내막을 각각 아우터 멤브레인, 이너 멤브레인이라 함 🧱🧱
아우터 멤브레인은 막이 구불구불하고, 이너 멤브레인은 막이 구불구불하지만 표면적이 넓음 🌊
아우터 멤브레인은 막 표면이 넓어져 중요한 활동이 발생하기 쉬움 🌟
(중요) 마이토콘드리아는 독립적으로 살았던 에어로빅 박테리아에서 유래, DNA와 라이보좀을 가짐 🧬🧫

1-2. 마이토콘드리아의 환경 변화 반응 ❄️🔥

추위에 노출될 때, 마이토콘드리아의 크기가 증가하고, 혈관이 달달해짐 💢
하지만 셀 다이아미터는 감소하는 효과를 보임 📉
추위에 노출되면 체온을 유지하기 위해 열을 발생시키는 일에 더 중점을 둠 🔥
이러한 과정을 통해 마이토콘드리아의 기능이 체온 유지에 초점을 맞추게 됨 🧤🧦
(중요) 이 과정은 와이트펫 대신 브라운펫으로 전환되며, 이는 지방의 활성화와 관련 있음 🐻

1-3. 클로로플라스터의 구조와 기능 🌿☀️

클로로플라스터는 광합성을 수행하는 유캐롤들의 특별한 구조를 가짐 🌱
이 구조는 식물세포와 동물세포에서 크게 차이가 나타남 🧫🧪
클로로플라스터의 구조는 마이토콘드리아와 유사하나, 필라코이드 멤브레인이 더 발달되어 있음 📚
필라코이드 멤브레인은 표면적이 넓어져 광합성에 중요한 역할을 함 💡
(중요) 클로로플라스터는 광합성 포로스테스를 수행함으로써 식물이 뭔가 양분을 만들 수 있게 됨 🍞🍚

2. 세포 유전체학과 진화 🧬🔁

2-1. 세포 유전체학의 이해 🧠

세포의 DNA와 라이보솜을 이용하여 기능을 조절함 ⚙️
(중요) 수정을 통해 유전 정보가 자손에게 물려짐 👶
유전 정보의 전달은 주로 에그셀과 핵에서 일어남 🥚
마이토콘드리아 DNA의 유사성이 세포의 공생을 촉진함 🤝
공생을 통해 에너지 대사 기능을 획득하게 됨 ⚡

2-2. 세포 공생과 내부공생설 🔗

마이토콘드리아와 클로로플라스가 공생하면서 발달함 🤝
각각 독립적으로 살던 프로카리어스에서 공생 생물이 됨 🧫
에어로빅 박테리아에서 포로센테리 박테리아로 진화하면서 마이토콘드리아가 형성됨 🦠➡️🔋
(중요) 마이토콘드리아의 DNA와 라이보솜은 프로카리어스와 유사함 🧬
클로로플라스도 막이 2개 존재하며, 포로센테리 박테리아의 DNA와 유사함 🌿

2-3. 유전체학적 수정과 복제 🧬🧪

수정 과정에서 핵의 유전자는 수정에 관여하지만, 마이토콘드리아 유전자는 수정에 관여하지 않음 🚫
수정 이후 마이토콘드리아 DNA는 수정에 의해 물려지는 경우가 대부분임 🔄
따라서 마이토콘드리아 DNA의 서열을 추적할 수 있음 🔍
(중요) 복제 시 DNA의 수정에 관여하는 유전자는 핵이 아닌 자손 세포로 유전됨 🧠➡️👶

3. 세포골격 🦴

3-1. 세포골격의 구조 🧱

세포골격은 세포의 형태 유지와 모양을 지탱하는 구조물임 🧍
세포골격은 세포골격과 유사한 구조의 소위 '골지망'과 다름 ❌
세포골격은 오르가넬, 세포골격, 사이토스켈레톤으로 구성됨 🧬
사이토스켈레톤은 세포골격의 지지대 역할을 하며, 세포의 움직임과 밀접한 관련이 있음 🏃
사이토스켈레톤은 액틴 필라멘트로 구성되어 있으며, 길이 변화와 브랜치가 있음 🌿

3-2. 액틴 필라멘트의 역할 💪

(중요) 액틴 필라멘트는 세포의 움직임과 형태 유지에 중요한 역할을 함 🌀
액틴 필라멘트는 근육의 수축과 이완을 조절함 💥
세포의 움직임을 원활하게 하고, 특정한 형태를 유지하는 데 도움을 줌 🧘
식물세포의 안쪽은 액틴 필라멘트로 정렬되어 있고, 평행한 구조를 가짐 🌾
액틴 필라멘트는 세포의 특정한 움직임을 가능하게 함 🐛

3-3. 세포골격의 종류 🧵

마이크로필라멘트는 액틴 필라멘트로 구성되어 있고, 두껍고 가늘게 고정되어 있음 🧶
마이크로필라멘트는 인터미디어 필라멘트로도 불리며, 굵기는 중간 정도임 📏
마이크로 튜블은 튜브 형태로, 튜블린은 마이크로 튜블을 구성하는 단위임 🧪
튜블린은 세포골격의 지지대 역할을 하며, 세포의 특정한 모양을 유지함 🧊
세포골격의 오르가넬과 몰레큘은 위치를 고정하여 세포의 형태를 유지함 📍

4. 세포외 기질 🌐

4-1. 세포 내부 구조 이해 🔍

세포 내부의 올가넬들이 이동과 밀접한 연관성을 가짐 🚚
사이토스켈레톤의 형성과 조절에 대한 연구가 평균형 발달과 밀접한 관련이 있음 🧠
현미경 덕분에 사이토스켈레톤에 대한 연구가 활발해졌음 🔬
형광 현미경을 통해 사이토스켈레톤의 구성 물질과 분포를 연구할 수 있음 🌈
형광 현미경을 통해 세포 내에서의 사이토스켈레톤의 배열을 관찰할 수 있음 👀

4-2. 실리아와 플라젤라 🌊

실리아는 호흡기계를 통해 먼지나 이물질을 걸러내는 역할을 함 😷
플라젤라는 움직이는 운동성을 지녔으며, 길이 측면과 움직임이 유사함 🏊‍♂️
(중요) 플라젤라 꼬리의 움직임을 위한 메커니즘은 마이크로 튜블 구조를 통해 이루어짐 🧬
마이크로 튜블은 노란색 튜브 형태로, 두 개가 한 쌍을 이룸 🟡🟡
마이크로 튜블 구조에 있는 빨간색 단백질인 바이네인은 에너지 사용 시 움직임 💥

4-3. 세포외 기질 🧩

세포 바깥쪽에는 세포외 기질이 존재함 🌍
세포외 기질에는 콜라겐, 글리보 프로틴 등 여러 단백질 방사슬이 막혀 복잡한 구조를 이룸 🧵
인테그린 단백질은 막을 관통하며, 세포외 기질의 중요한 역할을 함 🛠️
세포외 기질은 다양한 물질을 쌓아 내보내는 역할을 함 📦
환경호르몬은 세포외 기질의 운동성과 관련이 있으며, 난임과 불임과도 밀접한 관련이 있음 🚫👶

5. 세포막의 구조 🧫

5-1. 세포막의 역할과 구조 🧩

세포막은 세포 외부와 내부를 분리하는 역할을 함 🚪
세포막은 다양한 단백질과 이온 등을 통해 세포를 지탱하고 조절함 ⚙️
세포막은 인테그린으로 연결되어 사이토스켈레톤과 익스트라셀러 매트릭스와 연결됨 🧵
(중요) 세포막은 세포 간의 연결성과 커뮤니케이션을 위해 중요함 📞
세포막은 위쪽의 액티브티움 정션과 아래쪽의 객정션을 통해 세포 간의 이동을 가능하게 함 🔗

5-2. 세포 간 연결과 암 🧬🧨

세포 간 연결은 세포 분열을 통해 세포 수가 증가함 ➕
객정션을 통해 신호를 주고받을 수 있지만, 객정션이 줄어들면 세포 분열이 증가함 📈
암세포는 객정션이 적어 갈아엎이가 낮아짐 ⚠️
세포 간 연결이 적어지면 신호를 받지 못해 세포 분열이 지속되어 종양이 됨 🦠
세포 간 연결을 통해 다양한 신호를 주고받을 수 있음 📡

5-3. 식물세포의 구조 🌿

식물세포는 셀 월을 가지고 있으며, 막 바깥쪽에 단단한 벽 역할을 함 🧱
1차 세포벽은 프라이머리 셀월로 이루어지고, 2차 세포벽이 추가됨 🧱🧱
2차 세포벽의 발달 정도에 따라 세포가 탄탄해짐 🛡️
식물세포도 객정션과 유사한 세포 간 연결을 통해 이동 가능함 🔗
플라스모데스마타는 세포 사이에 구멍을 뚫어 이동 가능하게 함 🕳️

6. 식물세포막 🌱

6-1. 식물 세포막과 단백질 🧪

식물 세포막을 통한 신호 및 병원체 전파 가능함 📡
바이러스 감염을 조절하는 단백질을 통해 식물 세포의 감염 확산을 조절할 수 있음 🦠🚫
프로테로틱셀과 유케로틱셀을 구분하고, 유케로틱셀의 다양한 기능을 이해해야 함 🧬
유케로틱셀의 기능적 연결성과 배분, 분해 등을 정리하는 것이 중요함 📊
(중요) 세포막을 구성하는 단백질과 인지질의 상호작용을 이해해야 함 🔄

6-2. 막 에너지와 엔자임 ⚡

식물 세포가 빛을 발산하는 과정을 이해하기 위해 막의 구조와 기능을 알아야 함 ☀️
빛을 발산하는 생명체를 통해 에너지 전환 과정을 살펴볼 수 있음 🔃
교재를 통해 막의 구조와 기능을 더 깊이 이해할 수 있음 📚
막의 에너지 생성 과정과 엔자임의 작용을 다루고, 수업에서는 빛의 발생과 전환에 초점을 맞춤 💡
막의 구조와 기능에 대한 이해가 수업의 이해에 도움이 될 수 있음 👓

6-3. 막의 구성과 기능 🧱

막을 구성하는 단백질과 인지질의 상호작용을 이해해야 함 🔬
인지질인 포스포리피드와 단백질의 특성과 상호작용을 알아야 함 🧪
포스포리피드의 하이드로필릭(수도성)과 이중층 구조를 이해해야 함 💧
포스포리피드가 물과 친한 부분과 그렇지 않은 부분을 가짐 💦🚫
이러한 성질 때문에 포스포리피드가 바이레이어 구조를 이룸 📏

7. 세포막의 구조 (막 성분 중심) 🧬

7-1. 막의 성분과 구조 🧫

1915년 적혈구를 연구하여 막의 성분이 지질과 단백질로 이루어져 있음이 밝혀짐 🩸
1920년대에 포스폴리피드가 바이레이어를 이루는 성분임이 알려짐 📖
포스폴리피드는 글라이세롤의 꼬리 부분에 포스페이트 인산기가 붙어 다양한 종류의 인지질로 이루어져 있음 🧬
물과 친하지 않은 꼬리 부분은 물을 첨가할 수 있으므로 불포화된 부위임 💧❌
극성 머리 부분은 물과 친하지 않으므로 물을 첨가하지 않으려는 성질을 가짐 🚫💦

7-2. 마이셀 구조와 바이레이어 🌐

마이셀 구조는 모든 포스폴리피드가 형성할 수 있는 구조임 🧽
머리가 작고 꼬리가 큰 경우, 마이셀 구조가 잘 형성되지만 그렇지 못한 경우가 생김 ⚖️
머리와 꼬리의 크기 차이로 인해 마이셀 구조가 형성되지 않고, 바이레이어 구조가 형성되면서 이중층 구조가 생김 🧱
바이레이어 구조가 형성되면 물과 친하지 않은 꼬리 부분이 물에 노출되지 않아서 더욱 안정적임 🧷
(중요) 단백질은 리피드 바이레이어 가장자리에 쌓여 있는 초기 모델이 있었으나, 실제 단백질은 중간중간에 박혀있는 구조를 보임 🧊🧬

7-3. 단백질의 분포 🧩

단백질은 리피드 바이레이어의 가장자리에 쌓여 있는 초기 모델이 있었으나, 관절현미경을 통해 중간중간에 박혀있는 구조가 발견됨 🔬
단백질의 아미노산 특성에 따라 리피드가 막을 통과하거나 위쪽에 떠 있는 형태로 존재할 것으로 예측함 ⬆️⬇️
이는 단백질이 위쪽에 박혀있다는 '플루이드 모자이크 모델'을 만듦 🧩🌊
단백질이 리피드와 반대 방향으로 분포되어 있는 것을 실험적으로 확인함 📐
단백질의 아미노산 특성에 따라 리피드가 통과하거나 위쪽에 떠 있는 형태로 존재함 🧬

8. 막단백질 연구 🧪🧫

8-1. 막 단백질의 구조와 움직임 🔧

막은 고정된 구조가 아니라 유동적으로 움직일 수 있음 🌊
막의 막단백질은 리피드 층과 디터던트 처리를 함 🧼
디터던트가 막단백질의 머리 부분과 꼬리 부분에 각각 끼어들어 단백질이 빠져나오게 함 💥
단백질을 연구하려면 디터던트 처리 후 일부만 분리할 수 있음 🔍
(중요) 디터던트 처리 후, 모든 단백질이 함께 나올 수 있음이 밝혀지며, 단순한 플레이드 모델을 넘어선 리피드 로프트 모델이 필요해짐 🧠

8-2. 막의 유동성과 단백질의 이동 💫

막은 딱 고정된 것이 아니라 유동적으로 움직이는 것이며, 이를 막의 유동성이라 부름 🌬️
막의 유동성은 리피드의 고성과 밀접한 연관이 있음 🔗
리피드 층은 구부러진 형태일수록 유동성이 높고, 이동 범위가 넓어짐 🔄
리피드 층의 꼬리가 구부러질수록 막은 봉합을 통해 안정적인 형태를 갖춤 📏
막의 일부 구조가 물에 노출되면 안정적인 형태를 스스로 갖춤 🧷

8-3. 막 단백질의 이동과 중요성 🚶

막 단백질은 고정된 위치에 머물러 있지 않고, 유동적으로 이동함 🚶‍♂️
막 단백질은 다양한 움직임을 통해 기능을 수행함 🎯
단백질의 이동은 막의 기능에 따라 다름 🔁
유사한 기능을 하는 단백질은 제각각 떨어지지 않고 한꺼번에 모여 있음 🧊
막의 콜레스테롤도 막 단백질의 이동에 중요한 역할을 함 🧴

9. 막 단백질 🧬

9-1. 막 단백질의 구조와 기능 🏗️

콜레스테롤이 막을 안정화시켜 단단한 형태로 유지시킴 🧱
온도가 높으면 콜레스테롤이 리피드를 둘러싸 막의 유동성을 줄여줌 🔥➡️❄️
콜레스테롤이 없으면 막이 허물어지며, 너무 단단하면 막이 딱딱해져서도 안 됨 💔
포스폴리피드 머리가 다른 막은 안쪽과 바깥쪽 공간이 다른 환경에 적합해 비대칭성을 유지함 ↔️
(중요) 막의 조성은 생명체의 진화와 밀접한 연관이 있음 🧬🌍

9-2. 막 단백질의 종류와 역할 🧩

막을 관통하는 단백질과 막을 관통하지 않는 단백질이 있음 🚪
막을 관통하는 단백질은 하이드로필릭한 부분이 나오면 막을 관통할 수 있음 💧
막을 관통하지 않는 단백질은 불포화도가 낮아져야 함 ❄️
추운 지역의 어류는 막의 불포화도가 높아 포화된 버터보다 적응하기 쉬움 🐟
반대로, 더운 지역의 알키아는 막의 불포화도가 낮아짐 🌋

9-3. 단백질의 분포와 기능 🌐

단백질은 막을 관통하거나 관통하지 않는 형태로 나타남 ↕️
막을 관통하는 단백질은 막을 한 번, 여러 번 관통할 수 있음 🔁
단백질의 하이드로필릭한 부분이 막을 관통하는 능력에 영향을 미침 💧
(중요) 단백질의 기능은 그 구조와 밀접한 연관이 있음 🧠

10. 세포막의 구성 🧫

10-1. 막의 구성 단백질과 기능 🧩

세포막을 구성하는 단백질은 모양과 기능에 따라 분포가 다름
(중요) 막에 분포된 단백질의 수송 이동에 관여하는 트랜스포트 프로틴이 있음 🚛
이온과 단백질은 크기가 커지면서 이동을 위해서는 단백질의 도움이 필요함 🔒➡️🔓
세포막의 일부 단백질은 엔자임 역할을 함 🧪
세포 바깥쪽의 신호를 인지하고 신호 전달을 하는 리셉터가 있음 📡

10-2. 단백질과 세포막의 상호작용 🔗

셀들 간의 연결을 돕는 어태치먼트 프로틴과 막을 지탱하는 정션 프로틴이 있음 🧷
단백질의 그림에서 육각형의 방사슬을 가진 것이 글라이코프로틴, 아예 붙지 않은 것이 글라이코리피드임 🧬
(중요) 단백질이 세포막에 붙는 것은 세포 바깥쪽에 위치한 방사슬로 인식되어 세포 간의 상호작용이 가능해짐 🤝
단백질과 세포막의 상호작용은 필수적이며, 단백질의 기능을 이해하는 데 중요함 💡
단백질은 폴딩을 통해 입체 구조를 이룬 후, 트랜스포트 메즈클을 이루어 세포 밖으로 나옴 📦

10-3. 세포의 성장과 단백질의 역할 🌱

세포는 성장하면서 표면적을 넓혀야 하며, 단백질의 폴딩으로 막 표면이 넓어지고 줄어들 수도 있음 📐
세포 외부에서 들어오는 단백질과 들어오는 베지클을 처리하는 골지에 역할을 하는 단백질이 있음 📬
골지에 유래한 다이렉스프 엔자임을 가진 라이소좀이 세포의 성장을 돕는 데 관여함 🧪
단백질은 적절하게 폴딩된 후, 트랜스포트 메즈클을 이루어 세포 밖으로 나옴 📤
세포의 성장과 단백질의 역할에 대한 이해가 중요함 🧠

11. 막 단백질 기능 🧬

11-1. 막 단백질 구조와 기능 🧱

단백질이 막을 형성하는 과정 설명함
당사슬이 세포 바깥쪽 층에 위치해야 레지클 형성됨을 밝힘 🍬
레지클 형성 과정에서 단백질 변형이 일어남을 언급함 🔄
막 단백질 하나라도 기능에 이상이 생기면 질병과 연관성이 있음 ⚠️
천왕성 후증 환자의 막 기능 장애로 세포 내 염소이온 축적 설명함 🧪

11-2. 막 단백질과 질병 💊

(중요) 막 단백질 이해를 통해 베타블로커 개발 가능성을 설명함 💡
아드레날린 분비로 인한 증상을 예로 들어 베타블로커 개발 필요성을 설명함 💓
아드레날린 리셉터에 단백질이 대신 붙어 아드레날린 분비 억제하는 기전 설명함 🚫📡
베타블로커가 스트레스 상황에서 아드레날린 분비 억제해 신종박동 억제하는 작용 설명함 🧘
단백질의 기능 이해를 통해 장기 이식과 바이러스 감염 치료 가능성을 제시함 🧬🧫

11-3. 당 단백질과 인터랙션 🧃

당 단백질은 세포와 비슷한 특성으로 인터랙션을 통해 감염시킴 🦠
인터랙션의 중요성과 CD4, CR5의 기능 설명함 🎯
단백질 변형을 통해 바이러스 감염이 일어나는 과정 설명함 🧬
(중요) 단백질 변형에 의해 인터랙션이 일어나지 않는 세포는 감염되지 않음 ❌
단백질 기능 이해를 통해 질병 예방 가능성을 시사함 🛡️

12. 세포막 수송 🚪💧

12-1. 세포막 통과 물질의 특성

작은 물질은 세포막을 통과 가능, 이동도 가능함 🌫️
이동은 특정 수송 단백질에 의해 이루어지며, 이동 속도는 용해도에 따라 달라짐 🧪
세포막을 통과하는 물질은 이동 속도가 빠를수록 이동 정도도 커짐 🚀
세포막을 통과하는 물질은 열린 자동문과 닫힌 자동문의 크기에 따라 이동 정도가 제한될 수 있음 🚪
열린 자동문은 크기가 커질수록 더 큰 물질을 이동시킬 수 있음 🔓📦

12-2. 물질 이동의 종류

물질 이동은 항상 방향성을 고려해야 함 ↔️
패시브 트랜스포트는 에너지가 필요 없는 물질 이동이며, 고농도에서 저농도로 자연스럽게 이동함 🧘
(중요) 액티브 트랜스포트는 에너지가 투입되어 농도 차이를 극복하며 물질을 이동시킴 ⚡
패시브 트랜스포트는 고농도에서 저농도로 이동하는 자연스러운 현상이며, 배양관 내에서도 일어남 🧪
에너지가 투입된 액티브 트랜스포트의 예로, 설탕이 컵에 넣어지면서 점차 확산하며 농도가 동일해지는 현상을 들 수 있음 🍯➡️💧

12-3. 삼투 오스모시스

물에 녹아 있는 물레큘은 크기가 작아 세포막을 통과할 수 없음 💧🚫
하지만 물 분자의 이동 확산을 통해 삼투 오스모시스가 이루어지며, 이동 정도에 따라 농도 차이를 극복함 🔄
물은 한쪽에서 다른 쪽으로 이동하며 농도를 맞춰줌 ↔️💧
농도 차이에 따라 이동이 가능한 물레큘은 선택적으로 투과되는 막을 가짐 🧃
농도 차이에 따라 이동 가능한 물레큘과 불가능한 물레큘이 존재함 🚷

13. 삼투조절 🧪🌊

13-1. 세포 내 물 이동

시간이 지나면 물이 세포 내 이동함 🕒
세포 주위 환경과 세포 안 환경의 농도 차이로 인해 물의 유입과 유출이 발생함 🔄
농도 차이에 따라 삼투 현상이 일어남 💧
(중요) 적혈구의 모양을 유지하는 것은 산소 운반 능력과 관련이 있음 🩸
적혈구를 아이소토닉 솔루션에 넣으면 모양을 유지함 ⚖️

13-2. 물 이동에 따른 세포 변화

아이소토닉 솔루션의 농도 차이로 인해 물이 세포 내부로 유입됨 ⬅️💧
세포 내부로 물이 유입되면 세포가 팽창하며 용혈 현상을 일으킴 🎈
용혈 현상으로 인해 세포가 기능을 상실하면 죽음에 이름 ☠️
많은 생명체들은 물의 유출입을 조절하는 메커니즘을 진화시킴 🧠
딱딱한 세포벽을 가지고 있는 식물은 물이 많이 들어오면 세포막을 밀어내려 하지 않음 🌿

13-3. 세포 내 물의 이동 조절

세포벽이 발달되어 있는 식물은 물이 들어오면 팽창하지 않음 🚫🎈
물이 많이 들어오면 세포벽에서 물을 흡수하려는 힘이 생김 💪
세포벽 아래쪽의 막이 벽에서부터 떨어져 나오는 현상이 발생함 📉
이러한 현상은 세포 내 물의 이동을 조절함 🔄
이는 세포의 기능을 유지하는 데 중요한 역할을 함 🧬

14. 세포막 수송 (구조적 관점) 🚛

14-1. 세포막 삼투 현상

세포막에는 리피드층이 있어 크기가 작거나 극성과 하이드로포빅한 성질의 물질은 통과하기 어려움 🚫🧱
단백질, 단백질을 포함한 물질을 세포막에서 다른 세포로 보내기 위해서는 수송 단백질의 도움이 필요함 🔧
이동 단백질을 통한 삼투 현상은 퍼실리테이티드 디퓨전이라 불림 💨
추가적인 에너지 유입은 필요 없음 🛑⚡
수송 단백질은 채널 프로틴과 캐리어 프로틴으로 나뉨 🌀

14-2. 수송 단백질의 종류

(중요) 채널 프로틴은 특정 이온만 통과시켜 삼투 현상을 일으킴 🔓🧪
캐리어 프로틴은 결합 포켓을 갖고 특정 이온의 친화도에 따라 형태가 변함 🔄
패시브 트랜스포트는 농도 차이에 따라 이동이 되지만, 에너지 투입이 필요함 ⚡
액티브 트랜스포트는 농도 차이를 역행하여 이동이 가능함 🔁
채널 프로틴은 패시브 트랜스포트만 가능하지만, 캐리어 프로틴은 액티브 트랜스포트도 가능함 🧳

14-3. 수송 단백질의 기능

아쿠아포린은 물을 수송하는 단백질로, 2003년 노벨 화학상을 수상함 🏆💧
아쿠아포린은 확산만으로도 물을 수송할 수 있지만, 삼투 현상을 통해 빠르게 물의 이동을 가능하게 함 🚀
아쿠아포린을 만들 수 있는 RNA를 삽입하면, 물의 이동 속도가 커짐 🧬➡️💧
물은 단순히 확산으로는 이동이 불가능하지만, 아쿠아포린을 통해 빠르게 수송이 가능함 💨
수송 단백질은 다양한 질병을 일으킬 수 있음 ⚠️

15. 세포막 수송 (펌프 중심) ⚙️

15-1. ATP의 구조와 기능 🔋

생체 내 에너지원인 ATP는 인산기 하나가 떨어지면서 생성됨 ⚡
네거티브 차지를 띠는 인산기가 결합하지 않으려 했으나, 고에너지 결합을 통해 ATP로 존재함 🔗
ATP는 두 개 이상의 고에너지 결합을 통해 형성되기도 하고 분해되어 에너지를 저장하기도 함 💥
ATP를 사용해 소듐과 포타슘 이온을 특이적으로 이동시키는 펌프가 있음 🔄
펌프는 막에 단백질이 있고, 소듐 이온과 포타슘 이온을 결합시키는 방식으로 작동함 🔁

15-2. 소듐-포타슘 펌프 🧂🧪

소듐-포타슘 펌프는 세포 내 소듐과 포타슘 이온의 농도 차이를 유지해 세포막을 투과시킴 🔒
소듐 이온이 결합하는 부위는 농도 차이에 따라 달라짐 📊
소듐 이온이 결합한 부위는 포타슘 이온이 결합할 수 있는 열림부로 노출됨 🚪
포타슘 이온이 결합하면 인산기가 떨어지고, 다시 소듐 이온이 결합할 수 있음 🔁
이와 같은 반복적인 과정을 통해 세포막 안쪽과 바깥쪽의 이온 농도 차이를 유지함 🌗

15-3. 프로톤 펌프 🧪🌋

프로톤 펌프는 동물에선 소듐-포타슘 펌프와 유사한 방식으로 작동함 🤖
식물, 곰팡이, 박테리아 등 다양한 곳에서 발견되며, 수소 이온을 방향성 있게 이동시킴 🌿🧫
세포 내 위 안쪽 공간을 유지해 위산과 수소 이온을 조절하는 역할을 함 🧃
(중요) 위산이 많으면 산성 환경이 되어 엔자임의 활성이 떨어짐 📉
프로톤 펌프는 위 안쪽 공간에 있을 때와 바깥쪽 공간에 있을 때 모두 존재함 ↔️

16. 세포의 수송 과정과 단백질의 역할 🚚🔬

16-1. 세포의 수송 과정과 프로토민트 활성화 ⚡

세포 내부 환경의 에스틱한 상태로 인해 프로토민트 활성화됨 🧠
음식을 섭취하거나 기타 활동을 통해 환경이 아스피린이나 헤스타민 등의 자극을 받으면 수소 이온을 방출 🍽️➡️🧪
프로토민트 활성화로 인해 위 속 쓰림을 완화시킬 수 있음 🤕➡️😌
소듐 포타틴 펌프 프로토민트의 활성화는 프라이머리 액티브 트랜스포트로 진행됨 🔋
이 과정은 2번째 단백질을 통한 수송이 가능하려면 프라이머리 액티브 트랜스포트가 먼저 일어나야 함 🧩

16-2. 세포 내부에서의 수송 과정과 장세포의 역할 🌽

(중요) 세포 내부에서는 소듐 이온의 농도 차를 이용해 글루코즈가 세포 내부로 유입됨 🧂➡️🍬
장세포에서 소듐 이온의 농도 차를 이용해 글루코즈를 세포 내부로 유입시킴 🚪
액티브 트랜스포트는 상세한 세포의 글루코즈 유입에 유리하며, 세포 내에서 수송이 가능 🧠
단백질의 이동은 액티브 트랜스포트에 의해 이루어짐 ⚡
포장이나 내용물들이 세포와 세포를 연결해주며 단백질의 유동성을 유지 📦

16-3. 단백질의 특정 이온 농도 차 이용 🎯

단백질은 소듐 이온의 농도 차를 이용해 특정 이온을 특정 세포로 이동시킴 🚀
단백질의 이런 이동은 세포 내부의 농도 차를 이용해 이루어짐 📈
(중요) 글루코즈가 세포 내부로 들어가는 과정은 패시브 트랜스포트보다 액티브 트랜스포트가 더 유리 💡
이 과정은 세포가 유입을 유리하게 만들기 위해 특정 이온의 농도 차를 이용함 📊
장세포에서는 소듐 이온의 농도 차를 이용해 글루코즈를 세포 내부로 유입시킴 🧂➡️🍬

17. 세포막의 단백질 이동과 세포의 생리적 변화 🚶‍♂️🧫

17-1. 단백질의 이동 방법과 그 중요성 🔄

(중요) 세포 내에서 단백질 이동은 패시브 트랜스포트와 액티브 트랜스포트로 나뉨 ⚖️
패시브 트랜스포트는 에너지 사용 없이 특정 농도에서 다른 농도로 이동하는 것을 의미 🧘
액티브 트랜스포트는 에너지를 사용하며 농도 차를 이용해 이동 ⚡
단백질이 이동하는 것은 세포의 생리적 상태에 영향을 미침 🩺

17-2. 단백질 이동의 형태와 세포의 변화 🔁

단백질 이동 형태는 확산, 삼투, 엑소사이토시스, 엔도사이토시스로 나뉨 🔄
(중요) 확산은 특정한 단백질의 도움 없이 이동하는 형태로, 크기가 커진 경우 채널 프로틴이나 캐리어 프로틴 사용 📦
삼투는 삼투압에 의해 물이 이동하면서 농도를 조절하는 형태 💧⚖️
엑소사이토시스는 세포 안에서 물질을 분비하거나 흡수하는 형태 🚪📤

17-3. 단백질 이동의 조절과 세포의 변화 🎚️

단백질 이동은 특정 신호에 따라 조절될 수 있음 🔔
(중요) 세포는 신호에 따라 특정 단백질을 이동시키며, 이를 엑소사이토시스라고 함 📦➡️🌍
또한 세포는 엔도사이토시스를 통해 큰 단백질을 세포 안으로 들여오거나 흡수할 수 있음 🌍➡️📦
엑소사이토시스가 활발할수록 막의 크기가 커져 세포의 변화가 활발해짐 📈
단백질 이동은 세포막의 동적 특성과 생리적 반응에 핵심적인 역할을 함 🧠

[5차시]

1. 에너지 획득 ⚡

1-1. 에너지 획득 과정

(중요) 생명체는 에너지를 획득하기 위해 움직임이나 활동을 함 🏃‍♀️
음식물로부터 에너지를 얻으며, 이를 위해 광합성과 세포호흡(Cellular respiration) 을 함 🌞🌿
광합성은 대기 중 이산화탄소(CO₂) 를 이용해 글루코스(glucose) 를 만듦 🍃
세포호흡은 글루코스를 분해해 이산화탄소와 물을 만들며 ATP를 생성함 💥
레스피레이션은 가스 교환과 함께 에너지 획득을 위한 과정임 🌬️

1-2. 셀룰라 레스피레이션의 과정

세포호흡은 산소를 소모하고 이산화탄소를 방출하는 교환 과정임 🍃➡️🌫️
일반적인 가스 교환과 달리, 음식물로부터 에너지를 얻는 데 목적이 있음 🧃
(중요) 세포호흡으로 얻은 에너지의 약 30%가 ATP로 저장됨 💾
나머지 25%는 체온 유지, 세포 활동 등에 사용됨 🔥

1-3. 에너지의 소비와 필요

체중, 성별, 생활 습관에 따라 기초대사율이 달라짐 ⚖️
일반적으로 여성은 남성보다 기초대사율이 낮은 편임 🚺
유전적 요인도 대사율에 영향을 미침 🧬
식사 후 글루코스를 분해하여 에너지를 얻음 🍞🍚
탄소 결합을 끊으면 퍼텐셜 에너지가 줄어들며 에너지를 방출함 💥

2. 세포호흡과 에너지 🔋

2-1. 글루코스의 산화환원반응

글루코스의 화학결합이 끊어지며 수소이온(H⁺)과 전자(e⁻) 방출 ⚗️
전자는 산소로 전달되어 물 생성, 그 과정에서 ATP 생성 💧➡️ATP
(중요) 글루코스는 산화되어 수소이온과 전자를 방출, 수소는 산소와 결합해 물을 형성함 💧

2-2. 산화환원반응의 특징

글루코스는 이산화탄소로 산화되고, 산소는 물로 환원됨 🔄
전자는 직접 전달되는 것이 아니라 수소이온에 실려 이동함 🚛
(중요) 탄소수가 줄어들며 고에너지 전자와 수소이온이 방출됨 ⚡

2-3. 세포호흡의 진행

글루코스 분해 → 탄소수 감소 → 수소이온 및 전자 방출 🧬
이들은 전자 전달계로 이동하며 에너지 생산을 유도함 🔁
최종적으로 ATP가 생성되어 세포 활동에 사용됨 🧠

3. 생체 에너지 생성 과정과 셀룰러 레스피레이션 🔄

3-1. 생체 에너지 생성 과정

글루코스는 전자를 산소로 이동시키며 에너지 생성 💡
(중요) 이 과정에서 소량의 ATP 생성 및 생체 활동 유지 가능함 🏃‍♂️

3-2. 셀룰러 레스피레이션 과정

글루코스는 글루코스 트랜스포터를 통해 세포 내로 유입됨 🚪
(중요) 유입된 글루코스는 미토콘드리아로 이동하여 파이루베이트로 전환됨 🔁

3-3. 셀룰러 레스피레이션의 중요성

세포호흡은 생체 에너지 생성의 핵심 💥
(중요) 글루코스 → ATP로 전환되는 과정은 생명 유지 필수 과정 🔑

4. 글라이콜리시스 과정 🌱

4-1. 글라이콜리시스 개요

글루코스(6C) → 파이루베이트(3C) 2개로 분해됨 🔍
(중요) 에너지를 투자하는 단계와 회수하는 단계로 나뉨 ⚖️
최종적으로 ATP 4개(순이익 2개) 생성, NADH도 생성됨 ⚡

4-2. 글라이콜리시스 과정

글루코스에 인산기 부착하여 활성화 📌
서브스트레이트 수준 인산화(SLP) 통해 ATP 생성 🏗️

4-3. 엔자임과 ATP

SLP는 엔자임의 작용으로 ATP 생성 🧪
카이네이스는 인산기를 ADP에 붙여 ATP를 생성함 ⚡

5. 탄수화물의 순환 🔁

5-1. 탄수화물 운반 과정

파이루베이트는 특정 트랜스포터를 통해 미토콘드리아 내막을 통과함 🧬
아우터 멤브레인은 포린 단백질로 통과 가능, 이너 멤브레인은 선택적 통과 🎯

5-2. 아세틸코A 회로

파이루베이트는 아세틸-CoA로 전환되어 TCA 회로로 진입함 🔄
(중요) 카복실화 반응으로 이산화탄소 방출, 옥살로아세트산(OAA) 와 결합함 🧪

5-3. 카복시네이트 생성

OAA는 카복시네이트와 결합해 탄소 재배열 추적 가능 🧩
이산화탄소 방출과 함께 TCA 회로 진행됨 💨

6. 글루코오스의 에너지 전달 과정 ⚙️

6-1. 이산화탄소 생성과 OAA의 역할

OAA는 아세틸-CoA와 결합하여 시트르산 생성 🍊
(중요) 이 과정에서 이산화탄소 2개 방출, ATP 일부 생성 ⚡

6-2. OAA의 산화과정과 결과

OAA → 시트르산 → 석시네이트 등 거치며 ATP 및 NADH 생성 🔄
(중요) 글루코스 1분자당 많은 양의 전자 운반체 생성 🔋

6-3. 에너지 전달 마무리

고에너지 전자들은 전자전달계로 이동, 산소와 결합해 물 생성 💧
산화적 인산화 통해 다량의 ATP 생성 ⚙️

7. 세포막의 전자 흐름 🔌

7-1. 전자 운반 과정 이해

전자전달계는 고에너지 전자와 단백질 복합체의 흐름으로 구성됨 🌐
(중요) 이 흐름은 수소이온의 농도 기울기 형성에 기여함 📈

7-2. 마이토콘드리아의 전자 전달

내막의 단백질 복합체를 따라 전자 흐름, 수소이온은 막을 넘어 이동 🧬
이로 인해 막 사이에 농도 차이가 발생하고, ATP 합성 유도됨 ⚡

7-3. 전자 운반의 장애물과 극복

전자 흐름 중 저해물질 존재 시, 전달 방해 가능 ⚠️
수소이온 통로 단백질의 도움으로 전달 정상화 가능 🧪

8. 박테리아와 케미오스모시스 🦠

8-1. 수소이온의 농도와 에너지

(중요) 수소이온 기울기를 이용해 ATP 생성 가능 🔁
ATP 합성효소가 이온 이동 시 ATP 합성 유도 💡

8-2. 산화적 인산화와 ATP

전자 흐름이 수소이온 농도 차를 유도, 이를 통해 ATP 합성 🎇
빛 반응에 반응하는 단백질로도 유사한 기작 유도 가능 🌞

8-3. 케미오스모시스와 ATP

(중요) 로돕신 단백질이 빛을 받아 프로톤 펌핑 유도 🌟
이 과정에서 ATP 합성효소 작용, 케미오스모시스에 의한 ATP 생성 ⚙️

9. 세포막 전자전달 🔁

9-1. 전자전달과 ATP 합성

(중요) 전자전달계는 세포의 주요 에너지 생성 시스템 ⚡
시안화물, 일산화탄소 등은 전자 흐름을 차단하여 치명적임 ☠️

9-2. 전자전달 차단의 위험성

전자전달이 차단되면 ATP 생성 불가, 세포사멸로 이어질 수 있음 🧨
산소 공급 부족 → 전자전달 차단 → 세포 손상 ❌

9-3. 수소이온 통로의 개발

브라운 지방 등에서는 수소이온 누출 통로 존재 🌡️
(중요) 이 통로는 ATP 대신 열 발생 유도, 대사조절에 관여함 🔥
다이니트로페놀 등 물질은 이 통로를 인위적으로 조절함 🧪

10. 세포 호흡과 마이토콘드리아 🧬

10-1. 전자전달과 호흡

세포 호흡은 주로 마이토콘드리아에서 진행됨 🏭
마이토콘드리아 내막에는 전자전달에 관여하는 단백질이 있음 ⚙️
마이토콘드리아는 독립적으로 살던 호기성 박테리아에서 유래함 🦠
호기성 박테리아에서도 유사한 전자전달 과정이 관찰됨 🔁
클로로플라스트와 광합성 포토센트릭 박테리아에서도 유사한 에너지 전환 과정이 존재함 🌿

10-2. 글라이콜리시스와 호흡

글라이콜리시스는 산소 부족 상황에서 활성화됨 🚫🌬️
이 과정을 통해 적은 양의 ATP를 생성함 💡
모든 생명체는 글라이콜리시스 경로를 가지며, 지속적으로 진행되려면 초기 조건(효소, 에너지 등) 이 충족되어야 함 🔋
조건이 부족해지면 글라이콜리시스는 중단되고, 대사 경로가 혈당 조절 등으로 전환됨 🍭

10-3. 경로 확장과 에너지 획득

부족한 조건을 보완하기 위해 글라이콜리시스를 넘어 대사 경로 확장됨 🔄
(중요) 이는 산소 없는 상황에서도 세포가 에너지를 얻는 대체 수단임 🆘
생성된 화합물은 사이클 형태의 경로를 따라 진행되며 에너지 획득에 기여함 ⚙️
이러한 대사 경로는 세포의 생존에 필수적인 에너지를 제공함 💪

11. 젖산발효 🧃

11-1. 젖산발효 소개

근육 세포는 산소 공급이 부족할 때 글리코겐을 분해하여 젖산을 생성함 🏋️‍♂️
(중요) 이 과정에서 락테이트(lactate) 가 축적되어 젖산 발효가 일어남 ⚠️
락테이트 축적으로 근육 피로가 발생하고, 산소 부족으로 이어짐 😩
락테이트는 간세포로 이동, 글루코스로 전환되어 다시 에너지원으로 사용 가능함 🔄
산소가 충분히 공급되면 락테이트 제거, 근육 피로도 회복됨 💆‍♂️

11-2. 젖산발효의 종류

산소 부족 시, 피루브산이 전자를 받아 락테이트로 전환됨 🔃
락테이트 발효는 콩, 양배추, 김치 등 다양한 식물 발효에서도 발견됨 🫘🥬
아세틸-CoA가 생성되면, 일부는 에탄올 발효로 전환되어 효모에서 활용됨 🍺
퍼멘테이션(발효) 과 부패는 비슷하지만, 부패는 유익하지 않은 물질을 만들기도 함 🚫
산소가 있는 경우 대량의 ATP 생성 가능, 없는 경우 효율 낮음 ⚖️

11-3. 조건부 퍼멘테이션

조건부 혐기성 생물은 산소 존재 여부에 따라 퍼멘테이션 여부가 달라짐 ❔
(온블리게이트 어네로브) 완전 혐기성 생물은 산소가 있으면 생존 불가 ❌🌬️
일부 생물은 산소가 오히려 독성 작용을 일으킴 ☠️
이들 생물은 산소 제거를 위한 특수한 효소나 시스템이 필요함 🔧

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