Ch.5_세포막의 구조와 물질수송

Front 1

세포막 구조의 기능은 무엇이며 현재 어떤 모델이 있나?

Back 1

1)세포 내부가주변 환경과 격리될 수 있도록 하며, 동시에 주변 환경과 ㅁㄹ질교환, 신호전달 등 세포 안팎의 상호교류가 가능하도록 한다. 2)유동 모자이크 모델

Front 2

동결 단절법을 설명하세요

Back 2

1.세포를 액체 질소에 담궈 빠르게 얼린다. 2.세포에 충겨을 줘서 불규칙한 결로 깨지도록 한다.3.깨진 표면에 백금-탄소를 침착시켜 본을 뜬다.4.강산을 처리해 유기물질들을 모두 분해하고, 백금-탄소의 본만 남긴다. 5.TEM을 이용해 분석한다.

Front 3

현광 형상(Fluorescence)란?
어떤 실험으로 이용되나?
녹색과 빨간색 형광물질의 예는? 실험의 예들 들고 실험의 목적이 무엇인지 쓰시오.

Back 3

1)형광물질은 자외선이나 가시광선을 흡수해 바닥상태에 있는 전자가 높은 에넞상태로 들떴다가 다시 바닥상태로 돌아갈 때 빛을 방출하는 것이다. 항상 흡수된 에너지보다 약간 적은 빛으로 방출된다. 따라서 방출된 파자은 흡수된 파장보다 길다. hv=hc/lamda. 2)방사성 동위원소를 대체해 세포 내 물질들의 위치 추척이나 형광의 세기를 이용해 어떤 물질의 양을 추적하는 등의 실험을 수행할 수 있다.3)녹색:green flower (FITC, GFP) 빨간색 :tri3 (TRITC, cy3) 4)Fluorescene Resonance Energy Transfer: 두 단백질이 겨합하는지 여부를 확인하고 싶을 때.

Front 4

각 막단백질과 인지질 유동성 확인을 위한 실험들을 서술하세요.

Back 4

1)막단백질의 유동성 확인: 쥐세포과 사람세포의 막단백질에 각각 서로 다른 형광 물질을 표지한 뒤 두 세포를 융합시켜 보면 두 형광 물질이 완저니 뒤섞이는 것을 관찰. 2)인지질: i) Fluorescene recovery after potobleaching ii)Fluorescene loss in photobleaching iii)Inverse FRAP

Front 5

막단백질의 비대칭성을 증명하는 실험을 서술하세요.

Back 5

IEA (IsoEA)는 막투과를 못하나 EA (ethyl acetimidate)은 막투과가 가능하다. 그리고 둘다 단백질과 비특이적으로 결합한다. 따라서 hb에 방사성 처리한 두 물질을 처리하면 다양한 단백직에 붙을 것이다. 이때 3가지의 단백질 (세포막,세포밖,막투과)만 고려하자. hb을 파쇄해서 SDS-PAGE처리한 후 film 가광을 하면 방사성 표지된 단백질만 보이는데 IEA과 EA의 밴드가 다르게 보일 것이다.

Front 6

세포막은 무엇으로 구성되어 있나?

Back 6

1)지질:소수성 장벽 형성을 통한 구획화로 작은 무극성 문자들이 선택절으로 투과할 수 있는 반투과막이다. 전하를 띤 이온들의 농도 기울기를 형성해 전위차를 생성해 신경전도나 E저장에 사용된다. 2)인지질: 세포막의 안팎에 비대칭적으로 존재한다. flexion, rotation, lateral diffusio은 가능하나 flip-flop은 rarely occuring. 막 안쪽에는 양이온이 있어서 그들과 반발하는 glycerol을 연결하느 cardiolipin이 있고 또 양전하와 반발하는 phosphotidyl choine (lecithine)이 있다. 막 바깥쪽엔 음전하를 띄는 단백질들이 있고 칼슘과 흡착하는 phosphotidyl inositol이 존재한다. 또한 phosphotidyl serine과 phosphotidyl ethanolamine도 있다. 2)스핑고 지질:특히 glycolipid로 존재한다. 3)콜레스테롤: 막을 안정화에 기여. 온도 상승시 막의 해리를 막고 온도 저하시 막의 응고를 막으면서 막의 유동성을 유지한다.

Front 7

지질의 합성과 수송 (3가지)에 대해 설명하세요. 지질은 언제 가장 활발하게 합성될까?인지질과 콜레스테롤은 모든 생물이 스스로 만들어 낼 수 있을까?

Back 7

1)i.SER에서 합성이 되면 일부는 핵막과 미토로 가고 golgi, 소낭을 거처 세포막에 다다르면 floppase는 ATP를 소모해 pc를 바깥쪽으로 위치 시키고 flippase는 ATP소모해 ps, pe를 안쪽으로 위치 시킨다. scramblase의 경우는 반대로 E소모 없이 칼슘의 신호에 의해 진지질의 비대칭을 없애준다.ii.직정 막전촉에 의해 인지질을 넘기거나 iii.단백질이 직접 수송하는 경우로 있다. 2) 세포분열 준비기인 G1기에 특히 많이 합성된다. 3)i.인지질의 경우 원핵생물은 세포막 표면에 효소가 결합해 합성하고 진핵생물은 SER에서 합성된다. 진핵생물은 지방산의 경우 세포질(동물), 엽록체(식물)에서 합성된다. ii.콜레스테롤의 경우 원핵생물은 sterol섭취를 통하거나 hapanoid를 합성하고 진핵생물은 세포질(초기)과 SER(후기)에서 합성된다.

Front 8

막단백질 3가지에 대해 설명하세요.

Back 8

i.표재성 단백질: 세포막 표면과 비공유 결합으로 연결되어 높은pH,극성용매,약한 염농도,chelating agent,urea,CO3^-2등에 의해 분리된다. ii.내재성:지질층에 파붇혀 있는 단백질로 detergent등을 처리해야 추출가능하다. 일부는 물질수송(porin), 신호전달등에 중요한 역할을 한다(-helix, -helix)iii.고정성: 단백질 부분이 지질과 공유결합해 세포막에 달려있는 형태다. 결합된 지질종류는 MY PALM FARN GERANYL GPI가 있다.

Front 9

Phosphotidyl serine은 인지질 어디에서 발견되고 다른 지질들과 다르게 어떠한 특이한 기능을 갖고 있을까? (2가지)

Back 9

i. 세포 사명시 ps가 막 밖으로 노출되면 macrophage의 수용체로 섭식한다. ii. 혈액응고시 상처조직이 혈소판가 결합하면 ps를 노출. 혈액에 떠돌던 응고 인자들이 결합해 활성화 된다.

Front 10

막 단백질의 위상 (Toplogy)에 대해 설명하시오. Hydropathy plot이란?

Back 10

1) RER과 golgi까지는 당이 안쪽에 붙어 있다가 소낭으로 운송되면서 세포체 안에서 세포막 단백질에 당은 세포 밖에만 붙게 된다. 2)R기의 소수성 정도를 측정하는데 쓰인다. 막관통 단백질의 구조 정보는 '1차구조'에 이미 들어있다는 것을 증명한다.

Front 11

유동 모자이크설에 의해 인지질 단백질은 완벽히 유동적일것 같지만 그렇지 않은, 즉 세포막의 우동성 감소 요인을 4가지 대세요.

Back 11

i)인지질의 포화 지방산의 탄소 길이가 길다.(그럼 소수성 결합이 강하다) ii)불포화 지방산이 적다. iii)상온에서 콜레스테롤은 해리를 막으로 한다.iv)막단백질의 구조 형성 (세포공격, 밀착연접등)

Front 12

지질뗏목 (lipid raft)에 대해 설명하세요. (구조, 특징, 증명실험)

Back 12

스핑고 지질 (ganlioside 또는 crebroside) + 콜레스테롤 구조. 여기에 특정 단백질들ㅇ 밀집되어 있어 세포막의 다른 부위보다 안정한 구조를 형성한다. 단백질의 상호작용으로 신호전달등에 유리하다. (실제로 콜레스테롤이나 raft를 제거하면 신호전달이 감소한단다.) FRAP 실험 수행하면 perpect recovery가 되지 않는 걸 미뤄보아 실제 유동적이지 않은 비율을 계산할 수있다.

Front 13

카베올린 (caveolin)이란?

Back 13

세포막에 움푹 패인 공간을 만들어 릭ㄴ드가 머무는 시간을 연장한다. 막단백질들이 국부적으로 존재하여 신호전달, 상호작용에 더 유리하고 endocytosis에 관여 한다고 열려져 있다.

Front 14

인지질의 물질 수송 투과도에 대해 설명하세요.

Back 14

Front 15

단순확산이란?
Fick's law를 통해 알 수 있는 것은 무엇인가? 기체의 운동 속도론을 복습해 봅시다.

Back 15

기차과 같은 무극성 분자의 통과. 농도 구배로 고-저로 동적평형이 일어날 때 까지 움직인다. V=D*A*deltaC/L (막의 면적이 크로 막 안팎의 농도차가 클수록 확산속도는 빨라진다.)

Front 16

삼투현상이란? (공식)

Back 16

삼투압(pi)=iMRT
극성의 큰 분자느 지지층을 통과하지 못한다. 대신 용매가 투과막을 저-고 용액으로 이도한다.

Front 17

지질을 통한 수송과 막단백질을 통한 수송을 구분하세요.

Back 17

지질: 단순확산, 삼투압. 막단백질: 촉진확산, 1차/2차 능동수송

Front 18

막단백질을 통한 수송을 카테고리별고 나눠 보세요.

Back 18

i. ion-channel (촉진확산, 구조변화 x) ii. Carrier (구조변화)- transporter과 ATP-powered pump.iii. transporter- uniporter(촉진확산) 과 symporter (2차 능동수송으로 anti- 와sym-) iv. ATP-powered pump (1차 능동수송)

Front 19

촉진확산이란? (정의, 기작, 종류)

Back 19

1) E소모 없이 농두 구배에 따라 물질이 수송되는 것으로 단백질 통과 수가 한정되어 있으므로 포화되는 양상을 띈다. (반발력) 2)종류 i. Channel: 물질 이동 시 구조변화 없는 막 단백질. Non-gated ch.은 거의 모든 세포의 세포막에 존재하는 leak-ch이 대표적이다. 이온의 이동 시, 농도 기울기 뿐만 아니라 전위차도 고려해야 한다는 것 잊지 말자. Gate-ch.의 예는 신경전도에 쓰이는 voltage-gated ch., 신경-근육을 연접하는 ligand-gated ch., 내이의 유모세포에 있는 mechanically-gated, 그리고 피부의 감각신경에서 사용되는 temperature-gate등이 있다.

Front 20

Na+/K+이 leak channel의 중요성은? (우리 몸에서 어떻게 작용, McKinnon실험,Nernst eq.과 함께 설명)

Back 20

1) 우리 생명체는 K+-leak ch.이 Na+보다 많다. 따라서 세포막을 통해 K+의 투과도가 Na+보다 높다. 2) K+ leak ch.분석실험으로 McKinnon은 더 작은 Na+가 K+ ch.을 통과시키지 못하는 이유를 밝혀 냈다. 그 이유는 Na+가 너무 작아 결합된 물분자의 수소분자를 교환하지 못하기 때문이었다. (E 요구 되지 X) 3)

Front 21

Uniporter란?

Back 21

물질 이동시 구조가 변한다. channel보다는 속도가 느리다.

Front 22

1차 능동수송이란? (정의, 종류, 세부 카테고리)

Back 22

농도 구배에 역행해서 물질수송하기 때문에 E 소모. i. ATP-powered pump. ㄱ) P type pump:Na+/K+ pump, Ca2+등 H+아닌 이온을 수송. ATP의 단순 가수분해 E를 사용하는 것이 아니라 ATP분해시 Pi가 단백질에 붙어 구조변화가 유발된다. ㄴ) F type pump: 미토, 엽록체, 세포의 세포막 표면에서 바련되는 FoF1 complex로서 FoF1은 원래 수소 농도기울기를 이용해 ATP를 합성한다. (역반응도 가능) ㄷ) V type pump: 여러 소낭, 리소좀 등의 소기관, 파골세포, 신장세뇨관의 세포막 등에서 발견되는 H+ pump이다. (엽, 미토 빼고 나머지 H+ pump) F type과 구조가 거의 유사한 회전방식이다. ㄹ) ABC (active-binding cassette) transporter: aa, 단백질, 금속이오, 지질, 약물등 이온이 아닌 물질을 수송하ㄴ다. 구조는 unknown. ii. Light-powered pump: Halobacterium (고세균)에서 발견되는 bacteriorhodopsin으로 빛E 이용해 안에서 밖으로 H+ pump. (trans-retinal --> cis-) iii) Proton-pyrophosphatase (pyrophosphate-powered pump): ppi만 첨가해도 세포 소기관 내의 pH감소된다. 식물의 액포막 등에서 관찰된다.

Front 23

2차 능동수송이란? (정의, 종류,예)

Back 23

i. 1차 능동 수송으로 생성된 농도 구배를 이용해 다른 물질을 농도 구배에 역행해 이동시킨다. 그러므로 간접적으로 E를 사용하는 것이다. 일반적으로 Na+/K+ pump, H+/K+ pump/ H+ pump가 다른물질 이동시킨다. 여기서 미토와 엽록체 등은 ETC로 H+ 농도 기울기 만들어서 다른 물질 이동시킨다.

Front 24

symported, symporter & antiported, antiporter을 비교하세요. Exchanger은 무엇이며 4개의 용어중 어디에 속할까?

Back 24

Symported와 antiported는 물질을 이동하는 현상을 동사로 나타낸 것이고 symporter와 antiporter은 2차 능동하는 transporter protein을 일컫는 대명사이다. 따라서 두 물질이 단순한 농도 구배에 따라 E소모 없이 antiport되는 경우를 나타내는 exchanger은 antiport 기능이 있지만 antiporter는 아니다.

Front 25

여러 가지 수송 방식들을 그래프로 비교하세요. (단순확산, 촉진확산, 능동수송을 시간-세포 내 농도/세포 외 농도, S-V 그래프를 이용해 비교하숑.)

Back 25

np. 93

Front 26

2차 능동수송의 생리학적 예를 5가지 들고 자세히 설명하세요.

Back 26

i. AQP:물은 지질막도 통과하지만 그냥 아무렇게 통과하는 것이 아니라 AQP을 이용해 통과한다. 예를 들어 혈액 삼투압이 증하되면 소변양을 증가시켜야 한다. 따라서 시상하부 삼투 소용기가 뇌하수체후엽을 자극시키면 vasopressin이 분비되는데 집합관의 수용체과 결합하면 cAMP가 활성과 되고 칼슘에 의해 AQP수용체가 수송되어 활성화 된다. 또 다른 예로 식물 등에서도 gated channel이 발견되는데, 가뭄시 인산이 제거되면 앱시스산에 의해뿌리에서 특정 AQP이 관여해 수분 손실을 억제한다. ii.대장균의 젖당 유입: 물질 대사를 통해 형성된 H+의 농도 기울기를 이용해 lactose가 2차 능동 수송 된다. iii. 소장상피 세포의 포도단 흡수: 기저면의 Na+/K+ pump에 의해 형성된 Na+ 기울기를 이용해 정단면 쪽에서 2차 능동수송으로 포도당을 흡수한 후 몸속으로 유입시킨다. iv. 위벽 세포의 위산 분비는 H+/K+가 antiport 되면서 K+가 위벽세포 안으로 많이 들어온다. 그럼 혈액에서 Co2+H2O가 확산되어 들어온게 H2CO3로 바뀌면 이게 방금 나간 H+를 보충해 준다. H2CO3는 또 HCO3-로 바뀌어 혈관으로 Cl-과 antiport되면서 나가고 그럼 Cl-은 안에 남아있는 K+가 가나는 농도를 이용해서 같이 위내강으로 나갈 수 있다. v. 요소 집합관도 urea를 더 잘 이동시키려고

Front 27

분자의 크기가 너무 커서 지질이나 막단백질로 수송이 안될 경우나 특수 신호 존재 하에만 물질 수송이 될 경우는 어떤 기작이 일어나는 것까? (기본 mechanism, 세포와 주변환경, 세포 소기관 사이의 이동)

Back 27

1)막단백질에 있는 수용체가 물질과 결합하면 budding이 일어나는데 이때 수용체의 구조가 약간 바뀌면서 adaptor protein이 Fc region에 붙으면 Sar1/ARF이 불려온다. GEF가 붙어서 GTP->GDP하고 평소에 세포질에 존재하는 coat protein이 막을 안쪽으로 budding시킨다. GEF의 도움을 받아 Rab에 GTP가 붙으면 kinesin or myosin이 Rab-GTP에 붙어 미세소관/미세섬유를 따라 이동한다. Rab-GTP가 Rabeffector에 붙으면 V-snare과 T-snare이 결합한다. (이때 V와 같이 꼬여있는 synaptotagmin은 칼슘 부재시, V와 T가 결합하지 못하도록 막는다) 2)Exocytosis, endocytosis, pinocytosis, clathrin mediated endocytosis (RME), caveolae, transcytosis 3)