미생물학 2장 (1) - 세균의 세포구조

요약

1. 1 나노미터 = 10 옹스트롬
2. 1 옹스트롬 = 0.1 나노미터
3. 원형질막 (100 옹스트롬)
1. 인지질 : 양친매성
2. 호파노이드 : 세균의 스테로이드 : 막안정성 유지
3. 세균의 호흡이 원형질막에서 일어난다.
4. 핌브리아 : binding에 중용한 역할
5. pili : DNA,염색체 주고 받음
4. 촉진확산 : 에너지가 필요없는 수송
1. 통로단백질 (포화X)
2. 운반단백질 (포화O)
5. 수동확산 : 막을 통해 이동
6. 1차 능동수송 
1. 기질단백질에 용질이 결합 
2. ATP 가수분해 
3. ABC transporter를 통해 이동한다
4. ABC 수송체에 한 분자가 통과하려면? ATP 2분자 필요
7. 2차 능동수송 
1. 두가지 물질이 동시에 수송된다.
2. 공동수송체(같은 방향) & 역수송체(다른 방향)
8. 작용기 전달 
1. 물질이 세포 안으로 들어오면서 화학적 변형이 일어나는것
2. 작용기가 전달이 되면서 수송이 된다.
3. ex) 만니톨은 IIC 통로를 통해 들어오면 인산화가 된다 -> 만니톨-1-P는 바로 대사에 참여
9. 그람양성 : 펩티도글리칸 - 주변세포질 - 원형질막 - 원형질                   
10. 그람음성 : 외막 - 주변세포질 - 펩티도글리칸 - 주변세포질 - 원형질막 - 원형질
11. 외막이 없다면 그람 양성이다.
12. 펩티도글리칸의 구조의 특징 : 망상구조(그물구조)

 

---

여러가지 세균

구균이 일직선인게 있고 어떤건 덩어리처럼 모여있는게 있다.

가장 쉽게 접하는 구균은 포도상구균이다. 포도처럼 뭉쳐있음

막대모양도 있다. 개개인은 막대. 바실러스

구균 = 동그란거

간균 = 막대 모양

비브리오 쉼표. 비브라토?

나선균 이런게 있다

 

균사 모양도 있다

 

 

길이는 얼마나 될까?

 

참고만 하자.

 

제일 꼭대기에 있는게 적혈구

밑에 이콜라이는 대장균

마이크로미터 = 10^(-6)m

짚신벌레는 원생동물이다. 진핵생물

근데 원핵세포인 세균이 있는데 진핵생물보다 크다.

예외도 있다는 걸 알고 있자.

 

---

 세균의 구조와 기능 

 

원형질막 (plasma membrane)

1 옹스트롬과 1 나노미터는 무슨 관계냐?

1 나노미터는 10^(-9)m 이다.

그런데 1 나노미터는 10 옹스트롬이다.

따라서 1 옹스트롬은 0.1 나노미터다.      >> 알아둬라 ★★★★★★★

원형질막의 두께는 100 옹스트롬정도 이다.

 

양친매성은 인지질의 특성이다. ★★★★★★★

친수와 소수를 동시에 갖고 있다.

 

박테리아 세균에는 진핵생물에 없는 호파노이드가 존재한다. ★★★★★★★

호파노이드는 세균의 스테로이드 이다.

원형질막에 어떤 것들이 주로 있느냐 할 때

Phospatidylethanolamine

 

진핵생물의 호흡은 미토콘드리아 내막에서 일어난다.

세균에서는 그 호흡이 원형질막에서 일어난다. ★★★★★★★

 

세포벽은 세균의 구조중 가장 중요한 구조이다.

봉입체 : 황 저장장소, 인 저장장소

제일 안쪽에는 원형질 막이 있다.

 

가장 바깥쪽 : 협막

중간 : 세포벽

가장 안쪽 : 원형질막

 

털은 뭐야? 핌브리아 = 선모 = pili

염색체 주고받고 하는, 선모를 통해서 왔다갔다 하는 선모를 pili 로 쓰고

기타 다른 용도의 선모를 핌브리아라고 쓴다.

선모는 binding에 중요한 역할을 한다.

DNA가 왔다갔다 하는 선모를 pili라고 한다.

---

 인지질 

여기서 호파노이드는 막의 안정성을 높여준다.

완전히 박혀있는 내재성 단백질, 겉에있는 표재성 단백질

 

가장 대표적인 세균의 인지질은 ? Phosphatidylethanolamine 이다.

얘내들의 특징은 ? 양친매성 이다.

---

 호파노이드 

호파노이드는 그냥 외워라 ★★★★★★★

---

 촉진 확산 & 수동 확산 

수동 확산은 단순한 농도기울기. 단백질이 필요 없다.

촉진 확산은 운반단백질이 쓰이기 때문에 포화되면 농도가 높아도 수송속도가 한계가 있다.

중요한 건 둘다 에너지가 필요없다는 것이다. ★★★★★★★

 

• 통로단백질 (channel protein) : 포화 효과가 나타나지 않는다. ****
• 운반단백질 (carrier protein) : 포화 효과가 나타난다. ****

바구니에 닫히면서 반대쪽으로 열린다.

농도기울기가 존재 해야 가능하다.

 

하나가 들어가거나

두 개가 공동으로 들어가거나

두 개가 역방향으로 들어가거나

세가지로 구별된다.

---

 1차 능동수송 (ABC transporter) 

ABC 수송체 : 1차 능동수송한다 ★★★★★★★ 

이 그림을 잘 봐야한다. 오른쪽 네모칸 중요

 

닫혀있는데 기질이 들어오는데 혼자 오는게 아니라 어떤 단백질에 붙어서 들어온다.

붙은 다음에 운반단백질에 붙는다.

붙으면 붙는 순간에 열린다.

그러면 용질이 통과한다.

이 때는 반드시 에너지가 필요하다. ATP가 필요하다.

양쪽에서 ATP분해가 되고 물질이 들어온다.

이것이 능동수송이다.

 

능동수송에는 1차가 있고 2차가 있다.

 

ATP가수 분해가 일어나면서 들어오는 것은 1차 능동수송이다.

단일 수송체다. 하나가 한 방향으로 들어가니까. 단! 기질단백질에 붙은채로 운반된다.

들어온 다음에는 농도에 관계 없이 적은대서 높은대로 올 수 있다.

 

ABC수송체에는 한분자가 통과하려면 ATP 몇 분자가 필요한가? : 2분자의 ATP ★★★★★★★

그림을 볼 때 이렇게 보아라

---

2차 능동수송이라는 것은 굉장히 중요한 의미를 갖고있다.

2차라는 말을 쓸 때에는 재밌는거 하나가 세포호흡이 일어난다는 것이다.

그럼 양성자가 세포 밖으로 유출된다. 수소이온

그러면 세균의 원형질막 밖은 늘 수소이온 (양성자)의 농도가 높다.

그러면 농도 기울기에 의해 안으로 들어오려고 하는 힘이 크다.

 

그래서 2차 능동수송에서는 두 가지 물질이 동시 수송된다. ★★★★★★★

같은 방향이냐(공동수송체) 역방향이냐(역수송체)

양성자가 들어오면서 이 농도기울기에서 만들어지는 힘을 이용한다. ★★★★★★★

 

---

 작용기 전달 

이거는 좀 외워놔라

작용기전달 ★★★★★★★

만니톨이 들어올 때 변형이 일어난다.

이게 바로 물질이 세포 안으로 들어오면서 화학적 변형이 진행된다는 것이다. 안에 들어와서 변한다.

인산화 반응이다.

효소에 있는 phosphate가 전달된다.

작용기가 전달이 되면서 수송이 된다 = 작용기전달

 

llC가 통로이다. 문이다.

나머지것들은 문과 붙어있는 효소들이다.

둘다 붙어있는거도 있고 하나만 붙어있는게 있다.

만니톨은 두개 다 붙어있는 문을 이용하고 포도당은 하나만 붙어있는 문을 이용한다.

 

그럼 original phosphate는 어디서 오냐?

PEP에서 온다.

그러면 E1이 갖고있다가 HPr을 통해서 llA로 llB로 오면서 최종적으로 llC로 들어오는 당에다가 phospahte를 전달한다.

이 사이클을 돌면서 계속 가능하다.

중요한건 화학적변형이 일어나는것, 인산화반응이 일어나는 것

수송통로는 llC 이다.

 

그럼 작용기 전달의 의미는 뭐냐?

원래 당이 들어오면서 다른 당으로 변한다.

이 물질이 변하는 순간 이 물질은 바로 대사에 참여할 수 있다.

그래서 효과적으로 transport에 쓰인다. 빨리빨리 delay안되고 즉각적으로 들어올 수 있다.

---

엔테로 박틴에 철이 붙으면 대장균 막의 수용체의 철복합체가 들어온다.

철 운반체가 따로있고 거기에 붙어서 복합체가 된다.

그래서 이런 소분자가 세포 표면의 수용체에 붙어서 박테리아 안으로 들어온다.

---

 그람양성균, 그람음성균의 세포벽 

굉장히 중요한게 나온다.

미생물학에서는 세포벽에 대해서 항상 유념하고 있어야 한다.

세균을 분류할 때 흔히 그람양성, 그람음성으로 분류한다.

염색이 잘 된다 : 그람 양성

염색이 잘 안된다 : 그람 음성

 

왜 그러냐? 세포벽 때문이다 : 펩티도글리칸    ★★★★★★★

그람양성 : 펩티도글리칸(M) - 주변 세포질 공간(P) - 원형질막(PM) - 원형질

그람음성 : 외막(OM) - 주변 세포질 공간(P) - 펩티도글리칸(M) - 주변 세포질 공간(P) - 원형질막(PM) - 원형질

 

그람양성 : M - P - PM                    ★★★★★★★

그람음성 : OM - P - M - P - PM     ★★★★★★★

 

OM이 없으면 그람 양성이다. ★★★★★★★

그람음성은 외막이 있다.

 

그람양성이 펩티도글리칸 층이 두껍다.

---

 펩티도글리칸의 구성 

세포벽이 망가지게 되면 세균이 존재할 수가 없다. 삼투압의 영향을 받아 세균이 터져버린다.

물리적인 견고함을 주는것이다.

이걸 분자적으로 봐보자.

NAM과 NAG를 보자.

이것이 계속 반복된다. NAM - NAG - NAM - NAG - NAM - NAG ...

linear한 모양으로 길이가 길어지고 side chain이 연결돼서 그물막이 형성된다.

 

대장균은 그람음성균의 대표적인 균이다.

젖산을 붙여놓고 젖산에 아미노산이 5개가 붙는다.

NAM의 젖산에 계속 아미노산이 붙는다.

우리몸은 L-알라닌인데 세균은 D-알라닌이 많다.

 

당과 당의 결합에는 연결고리가 존재할 수 밖에 없다. 베타 1,4 

NAM - NAG 결합 : 베타1,4

NAG - NAM 결합 : 알파1,4

 

어떻게 구분하냐?

NAM의 1의 연결선이 위를 향하면 베타이다.     ∩

NAG의 1의 연결선이 아래를 향하면 알파이다.   ∪

이것을 대장균 펜타펩타이드라고 한다.

첫번째 것만 L-form이고 그 다음으로 D-form이 계속 붙는다.

L-form의 side chain 은 밑을 보고있고 (CH3)

D-form의 side chain 은 위를 보고있다.

 

 

 

쭉 피면 직선이지만 원래 존재할때는 나선형으로 존재할 것이다.

---

 펩티도글리칸의 구조 

펩티도글리칸의 구조의 특징 : 망상구조(그물구조) ★★★★★★★

이완성, 수축성이 있다.

 

그람음성 - 직접교차

그람양성 - 펩티드연결다리를 이용한 교차 

그래서 사이즈가 그람음성이 작고, 그람양성이 클 수 밖에 없다.

그래서 세균을 펩티도글리칸 주머니라고도 할 수 있다.

 

다 외워야 되냐? 아니다. 아미노그룹이 두개가 있다는 걸 보여준다.

 

연결다리가 이런 모양도 있고 저런 모양도 있다를 보여준다.

균주마다 조금씩 다를 수 있다.