계의 온도와 압력이 일정할 때 작업을 수행할 수 있는 어떤 계의 에너지 일부를 자유에너지(free energy; G로 표시)라 정의한다. 화학반응 중에서의 자유에너지의 변화(change)는 △G로 나타내며, G마지막 상태-G최초 상태와 동일하다. 자발적인 반응에서 계의 자유에너지는 감소되어야만 한다(-△G). △G가 마이너스일 때, 마지막 상태는 최초 상태와 비교해서 자유에너지를 덜 갖고 있어서 마지막 상태는 덜 변화될 것이고 더 안정적이다. 자유에너지가 많은 […]
열역학(thermodynamics)은 물질 더미에서의 에너지 변환에 관한 학문이다. 열린계(open system)에서는 계(system)와 그 주변환경(surroundings) 간에서 에너지와 물질이 교환될 수 있다. [고립된 계(isolated system)에서는 그러한 교환이 일어날 수 없다] 생물은 열린계이다. 열역학 제1 법칙(first law of thermodynamics)은 에너지는 결코 창조되거나 소멸될 수 없다는 것을 설명한다. 이 에너지 보존의 법칙(principle of conservation of energy)에 따르면 에너지는 어떤 형태에서 다른 […]
높아진 열에 의한 동요가 단백질 모양을 안정화하고 있는 약한 결합들이나 상호작용들을 파괴하기 시작하는 지점까지는 효소 촉매 반응의 속도는 온도가 높아짐에 따라 증가한다. 각각의 효소는 가장 활동적인 모양에 유리한 온도와 pH를 포함하는 최적 조건(optimal condition)이 있다. 보조인자(cofactors)는 효소에 영구적 혹은 가역적으로 결합하는 작은 분자이며, 효소 기능에 필요하다. 이들은 다양한 금속이온과 같은 무기물이거나 조효소(coenzyme)라 불리는 유기물일 수 […]
(가) 세포막은 대부분의 세포 신호 전달에서 핵심적 역할을 담당한다. 근거리 및 원거리 신호 전달: 세포 사이에서 화학신호는 직접적인 세포질의 연결(간극연접 또는 원형질 연락사)이나 막 표면 분자의 접촉으로 교환될 수 있다. 동물의 근거리 신호 전달에서는 신호 세포가 신호 분자들을 세포외용액으로 분비하고, 이 국소 조절자(local regulator)들이 가까이에 있는 세포에 영향을 준다. 생장 인자 (growth factors)는 이러한 국소 […]
-능동수송과 같이 대량 수송은 소낭에 담긴 많은 양의 생체물질을 막을 가로질러 수송하기 위해 에너지가 필요하다. –세포외배출(exocytosis)에서 세포는 소낭을 세포막에 융합시켜 다량의 분자를 분비한다. –세포내섭취(endocytosis)에서는 세포막의 한 부분이 안쪽으로 함입되어 떨어져 나가 세포 바깥에 있었던 물질을 포함하고 있는 소낭이 형성된다. 식세포작용(phagocytosis)은 위족이 영양물질이나 기타 큰 입자를 둘러싸서 액포를 만들고, 이것이 곧 가수분해효소를 가지고 있는 리소좀과 융합한다. […]
(가) 용질을 에너지를 사용해서 농도 기울기에 거슬러 수송하는 능동수송(active transport)은 세포가 세포 외부와 다른 작은 분자들의 세포 내 농도를 유지하는 데 필수적이다. ATP의 말단 인산기가 운반체 단백질에 결합하기도 하는데, 이를 통해 운반체의 형태 변화를 유도함으로써 결합한 용질을 막을 가로질러 수송한다. 소듐-포타숨 펌프(sodium-potassium pump)는 이러한 방법으로 동물의 세포막을 가로질러 N+와 K+을 교환함으로써, 세포 내의 포타슘 이온 […]
전하가 없는 분자의 확산 법칙 확산의 일반적인 성질 1. 확산은 분자이동의 운동에너지를 사용하며, 외부 에너지가 필요하지 않다. 2. 확산은 농도가 높은 지역에서 농도가 낮은 지역으로 일어난다. 3. 확산은 농도가 같아져서 평형에 도달할 때까지 일어난다. 그러나 분자의 이동은 평형에 도달한 후에도 계속된다. 4. 확산은 다음 경우에 더 빨라진다. -농도 기울기가 클수록 -거리가 짧을수록 -온도가 높을수록 […]
물의 삼투 이동을 정량적으로 예측하는 다른 하나의 방법은 우리가 취급하는 용액의 농도를 아는 것이다. 화학에서는 통상 농도는 몰농도(M), 용액에 녹아 있는 용질의 몰 수(mol/L)로 표시된다. 1몰은 6.02 × 1023 개의 분자임을 기억하라. 그러나 생물학에서 몰농도를 사용하는 것은 자칫 잘못의 위험이 있다. 삼투에 영향을 주는 중요한 인자는 주어진 부피의 용액 안에 있는 분자의 수가 아니고 입자의 […]
삼투(osmosis)란 선택적 투과성 막을 가로지르는 자유로운 물 분자의 확산이다. 물은 자신의 농도 기울기에 따라 확산하는데, 이것은 용질의 농도에 의해 영향을 받는다. 용질 입자 둘레에 물 분자가 모이면 막을 가로지를 수 있는 자유로운 물 분자의 비율이 감소한다. 세포 외부의 용액이 물을 얻거나 잃게 만드는 경향인 장성(tonicity)은 막을 통과하지 못하는 용질의 세포 내와 세포 외용액 사이의 상대적 […]
(가) 각각 막은 그 막의 특수한 기능을 대부분 결정하는 고유한 세트의 단백질을 가지고 있다. 내재 단백질(Integral protein)은 대개 막을 관통하고 있으며(막관통 단백질), 양 끝은 친수성이다. 소수성인 가운데 부분은 대개 비극성 아미노산으로 이루어진, 하나 또는 여러 개의 α 나선으로 구성되어 있다. 주변 막단백질(peripheral protein)은 막의 표면에 부착되어 있다. 세포골격이나 세포외기질에 부착된 막단백질은 세포막을 지지해 주는 역할을 […]