생체막의 구조와 기능

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생체막의 구조와 기능에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 서 론

Ⅱ. 본 론
1. 생체막의 구조
2. 생체막의 구성성분
3. 생체막의 기능
4. 막의 정지전위와 활동전위
5. 생체 카오스의 구조
6. 생물 분자막을 이용한 생물전자소자의 개발동향
7. 생체막 측정을 위한 아질산 미소감지기 개발
8. 인공 세포막 제작
9. 생체막의 연구방향

Ⅲ. 결론

Ⅳ. 참고문헌

본문내용

다.
액체막 미소 감지기는 만들기가 비교적 쉽고, 이온 교환기가 다양하여 다양한 화합물을 측정할 수 있다.그런데 생반응기 (bioreactor)나 일반 환경 조건 하에서는 미소 감지기의 사용이 다음과 같은 세가지 문제로 인해서 곤란했었다.
첫째, 잡음에 민감하여 패러데이 상자 (Faraday cage)에서 작업해야 하는 불편함이 있고,
둘째, 다른 이온에 대해서 민감하게 반응을 하는 문제가 있으며 셋째, 생체에 접촉하는 동안이나 그 후 에는 신호가 불안정해지는 단점이 있다.
첫번째인 잡음 문제는 차폐물을 설치함으로써 쉽게 해결이 가능하였다. 다른 이온의 간섭은 감지기 끝을 시레인화 (silanization)시키고 감지기 끝의 크기를 증가시킴으로써 어느정도 해결할 수 있었다. 하지만 미세관 압력을 어느 정도 유지해야 하므로 감지기 끝의 크기를 증가시키는데에는 한계가 있어서 감지기 끝을 PVC로 겔화시킴으로써 극복하였다.
드-비어가 만든 이 센서는 담수와 해수에서 각각 10 M NO2-와 1 M NO2-까지 로그 수준에서 선형적이었다. 이 센서를 이용하여 복잡한 환경하에 존재하고 있는 시료에서 아질산 측정이 가능하게 되었다. 드-비어는 이 센서를 이용하여 하수처리 공장에서 탈질, 질화가 일어나고 있는 생막 (biofilm)에서 아질산의 농도를 측정하였다. 그 결과 아질산은 생막 1 mm 이내에의 좁은 구역에 높은 농도로 존재하고 있는 것을 측정할 수 있었다. - (lcs)
8. 인공 세포막 제작
나가사기 대학의 나까시마 교수 등의 연구 그룹은 축구공상의 탄소 분자 [플러렌]과 지질로 된 "인공 세포막"을처음으로 제작했다. 전기적인 특성 등의 분석은 아직 남았으나, 광전 변환소자 등의 전자 소자나 촉매의새로운 초박막 재료로서의 응용이 기대된다고 한다.
제작된 인공 세포막은 두께가 약 4.8㎚이다. 핵심의 세포막을 구성하고 있는 지질은 물에 녹기 쉬운 두부에 2개의 지방산이 결합하고 있으나, 인공 세포막은 기름에 녹기 쉬운 플러렌에 3개의 지방산의 꼬리가 붙은 지질이 2층 나란히 한 구조로 되어 있다.
온도에 의해 지질 2중층이 어떻게 변화하는 가를 조사한 결과 35.2℃를 초과하면 나란히 하고 있는 지방산의 부분이 움직이기 시작해 47℃ 이상에서 플러렌도 움직이기 시작해 플러렌 지질분자 전체의 움직임이 격심해졌다고 한다.
탄소 원자가 축구볼 상태로 결합한 프라렌은, 특이한 분자 구조로서 이제까지에는 없는 성질을 갖는 재료로, 연구가 왕성하다. 플러렌을 근거로 구조를 약간 변경, 초전도 재료 등에 응용하는 시도 등은 이미 있으나 생체를 닮은 재료 만들기 시도는 최초여서 그 특성 여하로 새로운 응용 개발이 유발 될것 같다.
9. 생체막의 연구방향
미국 MIT의 Khorana 교수 연구팀은 1970년대부터 bacteriorhodopsin의 구조와 성격 등을 파악하고, 단백질의 주변 환경인 지질막(lipid membrane)의 영향을 파악하였다. 생체 단백질을 이용하기 위해서는 생체내의 환경과 유사한 환경을 제공하여 주어야 하기 때문에, 투석(dialysis)방법을 이용하여 계면활성제와 지질의 인공 생체막을 구현하는 방법을 연구하였는데, 이러한 성과는 LB기법과 비슷하게 양친매성 분자를 이용하지만 한 단백질씩 insulator 역할을 하는 양친매성 vesicle로 분리함으로써 하나의 화소 또는 기능이 가진 소자로 꾸밀 수 있는 가능성을 제시하였다. 그리고 80년대 후반부터 인간 rhodopsin에 관한 연구를 수행함으로써 더욱 더 인간의 시각계에 가까운 시각정보 입력소자 개발을 위한 기반을 제공하고 있다.
Ⅲ. 결 론
생체막의 기능은 물질(이온, 화합물, 생산물)의 출입에 대한 선택과 능동 운반 및 조절, 주위 매체와의 격리, 관련효소계의 조절, 호르몬으 수송, 세포자극의 인식과 전달, 세포간의 통신, 에너지 생산과 전환, 항원성(조직적합항원) 등의 기능을 담당한다.
최근 생명체의 기능을 모방하여 그것을 인공적으로 구현함으로써 고기능의 소자를 제작하려는 연구가 활발히 이루어지고 있고, 계를 이루는 분자 단위 수준에서 현상을 규명하고 제어하는 나노기술(nanotechnology)에 관련된 연구들이 점차 증가되고 있는 실정이다. 또한 생체막에서 측정이 가능한 매우 선택성이 높은 액체막 아질산 미소감지기 (liquid membrane nitrite microsensor)를 개발하기도 하였다.
이러한 연구 결과 생물전자소자에 관한 연구를 하기 시작하였다.생물전자소자는 생명체의 자기조직화, 신호 처리, 정보 전달 및 처리 등의 다양한 생체 기능을 모방(Biomimetic)하여 생체 분자로 구성된 분자 수준에서 제어되는 전자소자이다. 생물전자소자는 센서, 스윗칭소자, 메모리소자, 에너지 변환기, 정보처리소자 등에 광범위하게 이용될 수 있으며, 더 발전이 되면 궁극적으로는 바이오칩과 바이오 컴퓨터에 응용되리라 예상된다. 현재까지는 생물전자소자의 구성을 위한 개념의 제시, 생물 분자의 정보 및 전자 전달 원리, 생물분자막의 특성 등이 연구되어 왔으며, 개념의 실증 단계인 생물전자소자의 구성과 작동에 대한 연구는 시작 단계이다. 그러나 최근 생체 기능의 해명, 유전공학, 단백질공학, 신소재 기능소자 개발 등에서 연구가 활발히 수행되고 있으며, 이러한 분야에서의 연구 결과들이 집약되어 생물전자소자의 발전에 기여하여 우수한 기능을 갖는 소자가 개발되리라고 예상된다. 유럽과 일본은 2010 ∼ 2020년 사이에 생물전자소자가 완성되리라 예상하고, 차세대 첨단기술로서 집중 연구하고 있다.
Ⅳ. 참고 문헌
1. 응용 생화학 , Larry G scheve , P 227∼281
2. 생명공학동향 1997년 03월호
Applied and Environmental Microbiology
최정우 , 서강대학교 화학공학과 교수 , P 53
3. 생체막 , 김형만 , 민음사 , P 14∼50, 126∼190, 343∼376
4. 日經産業新聞 , 1996년 07월 03일 , 나까시마 연구자료
5. http://nengjung.kit.ac.kr/~ckisu/bc_1/bc1-2.html

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