REPORThormone의 종류와 기능과 목 : 유전공학 및 실험교수님 : 강선철 교수님소 속 : 생물공학과학 번 : 20134832이 름 : 서 채 화제출일 : 2003. 3. 26.목 차1.1 호르몬의 정의1.2 호르몬의 분류1.3 호르몬의 작용기작2. 동물 호르몬2.1. 내분비 기관2.2 시상하부호르몬과 뇌하수체호르몬의 화학과 작용2.3. 갑상선호르몬2.4 부갑상선호르몬(상피소체호르몬)2.5 부신수질호르몬(에피네프린과 노르에피네프린)2.6 부신피질호르몬2.7 췌장호르몬2.8. 흉선호르몬2.9. 소화관호르몬2.10. 항상성유지3. 식물 호르몬3.1 옥신3.2 지베렐린3.3 시토키닌3.4 에틸렌3.5 아보시스산3.6 플로리겐4. 호르몬에 의한 질환4.1 호르몬의 이용과 남용1.1 호르몬의 정의호르몬이라는 말은 Bayliss 및 Starling(1902)에 의하여 Greece어로 자극, 흥분을 의미하는 hormao로부터 명명된 것이다. 특정의 호르몬은 특정의 장기 또는 조직에서 생산되는 물질로 혈액 중에 분비되어 특정의 장기나 조직(표적기관 : target organ)의 활동성을 아주 극미량(10-7~10-8M)으로 조절하는 유기 화합물이다. 종래 호르몬이라 함은 분비기관을 특정의 선(내분비선)으로 국한하여 소위 선성(腺性)조직 호르몬으로 생각했다. 그러나 histamine, actylcholine 등도 일종의 호르몬으로 생각되어 선성(腺性)조직 호르몬에 대하여 비선성(非腺性)조직 호르몬으로 생각된다.또 호르몬의 개념이 다시 전개되어 동일의 동물체 내에서 산출되어 활성을 나타내는 상기(上記)호르몬(endohormone)에 대하여 체외에 방출하는 것, 즉 해수(海水)나 공기 중에 확산되어 제 2의 동물체에 도달되었을 때 특수의 생리적 반응을 일으키는 것을 exohormone이라고 하는 사람도 있다.오늘날 호르몬이라 함은 특정의 세포에서 생성된 생리적 유기 화합물로서 동일 생체의 원격부(遠隔部)의 활동성을 지배함을 유일의 목적으로 한다. 특히 호르몬은 화학작용과 releasing factor; GH-RF)는 시상하부의 중심돌기에서 분비되는 분자량 1,800∼2,200의 polypeptide 호르몬으로 glucagon-secretin군의 peptide와 유사한 구조를 가진다. 이것은 성장호르몬(somatotropin)의 분비를 촉진시킨다.6 갑상선자극호르몬 방출인자갑상선자극호르몬 방출인자(protirelin, thyrotrophin releasing factor; TRF)는 시상하부의 정중융기에서 생산되는 3개의 아미노산(pyroglutamate, histidine, prolinamide)으로 된 peptide로서 뇌하수체전엽에서의 thyrotrophin의 분비를 촉진한다.또 사람에서는 prolactin releasing factor(PRF)로서 작용한다. 이것의 제약제제는 갑상선기능항진증 및 바세도우병(Basedow's disease; Graves' disease)의 진단에 사용되며 또한 제1차, 제2차 및 제3차 갑상선기능저하증의 감별진단에 사용된다.7 황체자극호르몬 방출인자황체자극호르몬 방출인자(prolactoliberin, prolactin releasing factor; PRF)는 시상하부 정중융기에서 생성되는 인자로서 황체자극호르몬(prolactin)의 분비를 촉진한다. 인체에서는 TRF가 이 역할을 한다.8 멜라닌세포자극호르몬 억제인자멜라닌세포자극호르몬 억제인자(melanocyte stimulating hormone inhibiting factor; MIF)는 시상하부 정중융기에서 생성되는 인자로 멜라닌세포자극호르몬(melanotropin)의 분비를 억제한다.9 황체자극호르몬 억제인자황체자극호르몬 억제인자(prolactostatin, prolactin inhibiting factor; PIF)는 시상하부 정중융기에서 생성되는 인자로서 황체자극호르몬(prolactin)의 분비를 억제한다.⑩ 성장호르몬 억제인자성장호르몬 억제인자(somatostatin, growth hormone release inhibiti 의해 억제된다.황체형성호르몬은 정소의 간질세포에 작용하여 androgen을 합성하게 한다. 그래서 이 호르몬을 간질세포자극호르몬(interstitial cell stimulating hormone; ICSH)이라고도 한다. 또 이 호르몬은 난소에 작용하여 배란을 촉진하고 여포의 황체화 및 황체에서 progesterone의 생산과 분비를 촉진한다.7 난포자극호르몬난포자극호르몬(follitropin, follicle stimulating hormone; FSH)은 89개의 아미노산으로 된 α사슬과 118개의 아미노산으로 된 β사슬로 된 당단백질이다. 이 호르몬은 정소에서는 정세관 상피세포 발육과 정자형성을 촉진하고 난소에서는 난포의 발육과 성숙, estrogen의 생산과 분비를 촉진한다. 황체형성호르몬과 협동작용이 필요하다.황체형성호르몬과 난포자극호르몬이 과잉으로 되면 사춘기가 빨리 나타난다. 이것은 시상하부-뇌하수체영역의 장해, 드물게는 정소와 난소의 호르몬 활성종양에 의한다. 이 호르몬들이 결핍되면 사춘기가 늦게 나타나고 청춘기를 가지지 않게 된다. 시상하부-뇌하수체 장해로 gonadotropin의 생산이 저하하면 가끔 무정자증이나 무월경이 된다.2.3. 갑상선호르몬(티록신)티록신(thyroxine)은 갑상선에서 분비되는 요오드를 함유하는 호르몬이다. 갑상선여포세포가 혈액 중의 요오드이온(I-)을 능동수송으로 세포내로 운반, 축적하여 요오드분자(I2)를 만들고 peptide의 tyrosine과 반응시켜 monoiodotyrosine(MIT), diiodotyrosine(DIT)을 만든다. 이것이 서로 결합하면 thyroglobulin이 되고 콜로이드형으로 여포강내에 저장된다.Colloid는 필요에 따라 다시 세포내로 운반되고 단백질 가수분해효소에 의해 유리형의 T4(thyroxine; 3,3', 5,5'-tetraiodothyronine)와 T3(triiodothyronine; 3,3',5-triiodothyronine)로 되어 기저막에서 혈류로 분비된다.갑 가져오는 작용을 하며 혈당상승 작용은 약하다. 부신수질종양에서는 norepinephrine 함량이 높아지기 때문에 환자는 고혈압 발작을 일으키는 경우가 있다.EpinephrineEpinephrine은 부신수질호르몬 및 신경전달물질로서의 세포간 정보전달물질이며 사람의 방위, 도주 등(fight or flight syndrome)에 관계하는 구급호르몬으로 알려져 있다. 부신수질조직 1g당 1∼3㎎의 epinephrine이 함유되어 있다.한랭, 피로, 쇼크 등의 스트레스에 의해 epinephrine이 분비되어 뇌하수체전엽을 자극하면 ACTH의 분비가 촉진되고 그 결과로 부신피질호르몬 분비가 촉진되어 신진대사가 증진되는 일련의 스트레스 적응반응이 형성된다. Epinephrine의 작용은 기관에 대한 교감신경의 작용과 동일하다.Epinephrine은 간에서의 glycogen 분해, 당신생의 증가, 근육에서의 포도당 섭취 감소에 의한 혈당상승작용과 혈압상승, 맥박수와 심박출력의 증가, 말초혈관 이완에 의한 저항성 감소작용이 있으며 지방분해를 촉진하여 혈중 지방산의 증가를 가져오고 이것을 근육활동의 에너지로 하는 작용이 있다. 또 insulin 분비를 저하시켜 말초조직에서의 포도당 소비를 억제하며 이들의 작용으로 다량 생성된 포도당은 중추신경계에서 이용된다. 부신수질은 교감신경과 협동하여 작용하므로 epinephrine은 교감신경기능 검사약으로 이용된다.2.6 부신피질호르몬Glucocorticoid(Cortisol, corticosterone, cortisone)Cortisol(인간의 분비량은 12∼30㎎/일), corticosterone(분비량 1∼4㎎/일), cortisone(분비량은 미량) 등을 glucocorticoid라 하며 dexamethasone, prednisolone 등은 합성 glucocorticoid이다. 이 호르몬은 아래와 같이 다양한 작용을 나타내며 약간의 mineralocorticoid 작용도 나타낸다.당신생 촉진cAMP 함량을 증가시키고 아미노phrine의 작용이 억제되며 근육에서 간으로의 아미노산 공급을 저하시켜 결과적으로 당신생과 요소합성을 억제한다. Insulin에 의해 지방조직에서의 지방분해가 억제됨으로 간으로의 지방산 공급도 억제되어 케톤체 형성이 억제된다. 그리고 insulin은 다른 조직에서와 같이 단백질 합성을 촉진하고 분해를 억제하는 작용을 한다.이와 같이 insulin이 골격근, 지방조직, 간에 작용하여 저장물질의 합성을 촉진하며 근육, 지방조직에서는 에너지생산을 위한 포도당의 이용을 촉진하고 간에서는 포도당 신생을 억제하므로 혈중의 포도당, 지방산 및 아미노산의 농도가 낮아지게 된다. Thyroxine, glucagon, epinephrine, somatotropin 및 glucocorticoid 등은 insulin과는 상반되는 작용을 하여 이 물질들의 혈중농도를 높이는 작용을 한다.Insulin 분비에 이상이 생기면 당뇨병(diabetes)이 발생한다. 당뇨병 발증원인은 다인자형성에 의한 유전적 요인과 외적요인이 조합되어 일어난다. 즉 영양과잉 또는 운동부족에 의한 비만으로 표적기관의 insulin 저항성이 높은 경우, 쿠싱증후군, 갈색세포종, 스트레스, 임신 등으로 insulin 길항호르몬이 과잉생산되는 경우, 중증의 췌질환, 만성간질환, glucocorticoid 제제, 피임약, 이뇨제 등의 화학물질에 의한 경우, 국소적 면역반응, Coxsackie 바이러스감염증에 의해 췌소도(膵小島)가 손상되는 경우 등이 원인이 된다.Insulin 의존성당뇨병(insulin dependent diabetes)이나 연소성당뇨병(juvenile onset diabetes)은 일반적으로 췌소도 β 세포에서 insulin 생산결핍에 의하며 각 기관에 대한 insulin 작용의 결핍으로 혈당증가, 단백소모가 일어난다. 또 지방산 분해대사의 항진으로 ketone체가 생성되어 케톤산혈증(ketoacidosis)이 일어나고 때때로 호흡곤란, 지방혈증, 케톤뇨(ketourine)가 나타난다.혈당의 증가는 있다.
서론1. 미생물 [microorganism, 微生物]미생물은 생물을 분류할 때의 정식 명칭이 아니라 맨눈으로는 보이지 않는, 육안의 가시한계를 넘어선 0.1 mm 이하의 크기인 미세한 생물을 통틀어서 부르는 이름이다. 조류(algae), 균류(bacteria), 원생동물류, 사상균류(mold), 효모류(yeast)와 한계적 생물이라고 할 수 있는 바이러스(virus) 등이 이에 속한다. 세포 구조를 갖지 않고 자신만으로는 증식할 수 없는 바이러스는 엄밀한 의미에서는 생물이라고 할 수 없지만, 미생물에 포함시키는 일이 많다.즉 미생물이라고 한 마디로 말해도 매우 다양한 생물군에 걸쳐 있는 것이다. 주로 단일세포 또는 균사로써 몸을 이루며, 생물로서 최소 생활단위를 영위한다. 크기는 보통의 세균이 1∼10μm(마이크로미터; 1μm는 1000분의 1mm), 원생 동물은 큰 것이 100μm, 바이러스는 훨씬 작아서 0.1μm 정도이다.이들은 지구상 어디에서나 습기가 있는 곳에는 생육할 수 있으며 인간생활과 밀접한 관계가 있다. 사람을 비롯한 동식물에 질병을 가져오는 병원미생물, 독소를 생성하여 식중독을 일으키는 미생물, 의식주에 관계되는 각종 물질을 변질 ·부패시키는 원인 생물인 유해미생물도 잘 알려져 있다.이러한 미생물의 특유한 성질을 이용하여 식품 ·의약품 그 밖의 공업생산품 등 생산공업에도 많이 이용하며, 간편한 시설로써 계속 배양시킬 수 있는 생물자원으로도 각광을 받고 있다.미생물의 균주개발에는 유전자공학적인 방법이 도입되어 이용되고 있다. 자연계에서는 동식물의 시체 ·배설물 ·부후물(腐朽物) 등을 분해하는 청소부 역할을 함에 따라 수질환경 및 토양의 지력보존(地力保存)에도 이들 미생물이 많이 이용되고 있다.2. 미생물의 다양성(분류)1) 세균(Bacteria) : 원핵세포 구조를 가지는 작은 단세포 생물대분류 진정세균(Eubacteria) : 세포벽에 peptidoglycan 함유.고세균(Archaebacteria) : 세포벽에 peptidoglycan 함유포를 구성하는 모든 화학 성분의 증가로 정의 할 수 있다.2 미생물의 주위환경에 존재하는 영양성분을 이용한다.3 세포 소 기관 및 원형 질 성분 등을 합성하는 전 과정을 말한다.4 미생물이 성장하기 위해서는 미생물의 원형질을 합성하고 유지해야 한다.5 또한 필수적인 물질, 에너지원, 그리고 적절한 환경조건이 갖추어져야 만 한다.6 다양한 종류의 생명체군 이다.7 간단한 무기물질에서부터 복잡한 유기물질에 걸쳐 매우 다양한 종류 의 영양원을 이용한다.8 온도, 산소분압 등의 조건이 지극히 좋지 않은 생태계에서도 증식이 가능한 적응력이 높은 미생물의 종류가 많다.9 증식동안 영양소, 산소(ph), 배양온도, 통기, 염분농도 및 배지의 이온 강도가 유지되어야 한다.3) 미생물의 증식환경1 습도(수분) - 세균의 발육, 증식에 필요한 영양소는 보통 물에 녹기때문에 많은 수분을 포함하고 있다.(약40% 이상)a. 모든 세균의 생명과 증식을 보전하기 위해서는 수분이 절대적으로필요하다.b. 물이 없으면 미생물은 증식하지 못한다.c. 어류, 해초, 과일 등을 건조상태로 보관하면 미생물의 증식을 억제할 수 있다.d. 부패성 미생물인 세균, 효모, 곰팡이, 원 충 등은 건조상태에서도반드시 사멸하는 것은 아니다.e. 건조식품에서 미생물은 증식은 억제되어 있지만 상당 기간 생존을유지할 수 있다.f. 이와 같은 원리로 냉동-건조 시켜 미생물을 오랜 기간 보존하는 방법 으로 미생물학자들은 이용하고 있다(건조에 약한 균은 수막염균이고, 임균, 건조에 강한 균은 아포균(탄저균, 파상풍균), 결핵 등이다.)2 온도 - 일반적으로 미생물은 광범위한 온도조건 하에서 생존할 수 있다. 일정한 온도가 필요하게 되나 그 이상 혹은 그 이하에서는 발육하지 않고 그 중간 온도에서 발육하며, 증식이 가장 왕성하게 일어나는 최적온도는 28~38℃이다.미생물의 발육온도에는 각각 최저 발육온도, 최적발육온도, 최고발육온도가 있다. 최고 발육온도 이상이 되면 그 미생물의 대사 효소계의 불활성화를 초래한다. 미생물. 호염성 미생물- 높은 농도의 염류를 필요로 하는 미생물이다.- 식중독 균인 비브리오균이 이에 속한다.k. 호당성 미생물- 높은 농도의 당류를 요구하는 미생물이다.4) 미생물의 증식 속도생물에는「크기와 대사활성의 반비례 법칙] 이 있는데 미생물처럼 몸이 작으면 대사활성은 높다는 특징이 있다. 그림 6은 동물 및 미생물 세포에 대해서 중량을 같게 할 때(수분을 제외한 건물중 1밀리그램 당), 호흡에 의해 1시간에 어느 정도의 산소를 흡수하는가를 나타낸 것이다(㎍는 1밀리리터의 천분의 일).그림 6. 생물의 호흡활성화(㎕O2/㎎乾物重/시간)(柳田, 1980)활발한 포유동물의 심장에 비해 곰팡이는 2∼10배, 세균인 대장균은 20∼60배, 아조토박터는 약 600배나 호흡활성이 높아, 많은 에너지를 제조한다. 또한 제조한 에너지를 이용하여 몸을 합성하는 능률도 높다. 그 때문에 4증식속도도 빠르다.표 1은 몇가지 미생물의 세포가 2배로 되는데 걸리는 시간을 나타낸 것인데 대장균은 불과 17분, 효모는 2시간이다. 1년 생 작물이 일생을 완결하는데는 약 반년을 요한다. 그렇다지만 분열이 활발한 작물의 근단 세포만을 보면 15∼25시간 정도에 2배가 된다. 근단세포의 크기는 큰 미생물 세포와 거의 같다.표 1. 미생물의 증식 속도(柳田, 1980){포도상구균(세균)26분대장균(세균)17분바실루스·메가테리움균(세균)31분사카로미세스·세레비시에(효모)2시간Paramecium10.5시간Stentor26.4시간어쨌든 몸이 작은 미생물의 증식 속도는 빠르다.단, 가장 좋은 조건일 때의 최고속도이고 토양 중에서는 수분이나 영양 등의 조건이 반드시 좋은 것은 아니므로 미생물이라 하여도 이렇게 빠르게 증식하지는 않는다. 먹이가 비교적 많은 근권(뿌리의 주위)에서도 세균이 2배로 되는데 필요한 시간은 평균 10시간 이상은 된다고 생각된다. 10시간이라도 10일간이면 14회의 분열을 반복하게 되어 하나의 세균 세포가 약 1678만개로 되어 버리는 것이다.5) 증식 곡선1 지체기A. 이전이는 일은 좀처럼 없다. 아질산은 유독하므로 일시적이라도 고이게 되면 해를 끼치게 된다.질화균의 먹이는 암모늄이다. 자연계에 암모늄이 많은 것은 유기물이 많은 장이기 때문이다. 즉, 유기물을 분해하여 암모늄을 방출하기 때문이다. 그리고 생성된 암모늄을 2군의 질화균이 산소가 존재하는 조건 아래서 질산으로 변화시킨다. 퇴비, 오니, 유기물을 시용한 토양에서 산소가 존재하는 장소에는 질화균이 많다. 밭작물은 암모늄만으로는 중독을 일으켜 버리며 질산이 없으면 건전하게 생육할 수 없다. 암모늄을 질산으로 변화시키는 것은 사실상 무기영양의 질화균뿐이다. 질화균은 밭작물의 생육이나 밭, 초지, 삼림에서 질소 순환의 열쇠를 쥐고 있다.그림 2. 무기물에서 에너지를 얻는 미생물황산화세균은 평소에는 주목되지 않고 있다. 그런데 간척지나 개간지에서 조금 지나면 pH가 1∼2로 떨어져 작물을 재배할 수 없는 경우가 있다. 이것은 산소가 결핍된 물밑에 있을 때에 만들어진 황화물이 간척이나 개간에 의해 산소와 접촉하게 되면서 황산화세균에 의해 산소와 반응하여 황산으로 변했기 때문이다. 황산화세균은 산소가 존재하는 조건에서 황이나 황화철 등으로부터 황산을 만들어 에너지를 획득하고 있다. 알칼리성으로 된 밭에 황의 분말을 넣으면 pH가 떨어지는데 이것도 황산화세균이 황을 황산으로 변화시키기 때문이다. 이와 같이 황산화세균은 호기적인 밭 상태 토양에서 활약한다.한편 혐기적인 논토양에서 활약하는 무기영양미생물은 황산환원균이다. 이것은 황이나 황산을 황화수소로 변화시킨다, 황산환원균은 산소 대신 수소를 황이나 황산과 반응시켜 에너지를 획득한다. 이 때 황이나 황산은 황화수소로 변한다. 황화수소는 유독하여 벼 뿌리를 손상한자. 전에 추락(秋落)이라고 하여 노후화답에서 황화수소의 해가 나타났었다. 유안과 같은 황산이온을 포함한 비료의 시용을 피하거나 철이 많은 산혼을 객토하면 황화수소의 피해를 방지할 수 있다. 이것은 철이 황화수소와 반응하여 황화철로 되어 침전하므로써 황화수소의 피해를 제거하기 산소가 없는 토양으로 되어 있다.얼핏 산소가 많이 있다고 생각되는 밭이라도 토양 입자가 복잡한 삼차원 구조를 하고 있어 공기가 들어가기 어려운 장소가 많이 있다. 특히 토양 입자가 집합하여 만든 토양 입단의 내부에는 산소가 들어가기 어렵다. 토양 입단 가까이에 유기물 파편이 있으면 유기물을 먹이로 하는 호기성 미생물이 유기물을 분해할 때 산소를 소비하므로 그 주변은 바로 산소가 없는 혐기적 장으로 되어 버린다. 이리하여 밭에서도 혐기적인 세균이 수는 적지만 의외일 정도로 항상 살아 있다.그림 5. 발효에 의한 에너지의 획득산소가 없는 시대에 세균은 몸 안에서 유기물로부터 에너지와 세포 성분을 합성하는 반응계를 만들어 냈다. 그 기본 부분이 발효계로 불리는 것이다 즉, 포도당(글루코스) 같은 당을 쪼개 탄소 3의 퍼루빈산이라는 물질로 변화시킨다. 이 중에서 약간의 ATP가 합성되는데 이것을 이용한다. 그리고 피루빈산에서 아미노산이나 지방산 등, 필요한 세포 성분을 합성하여 간다. 이때 남은 피루빈산은 젖산, 초산, 에틸알콜 등으로 변화되어 세포 밖으로 방출된다. 이 포도당과 같은 당으로부터 피루빈산에 이르는 반응계를 발효계라 한다. 뒤에 진화된 생물은 인간까지 포함하여 이 발효계를 반드시 가지고 있고 여기에 다른 반응계를 추가하고 있다.산소가 없는 조건에서 발효에 의해 세균이 만드는 에칠알콜은 술이나 와인, 젖산은 김치나 엔실레지 등으로 전부터 이용하여 왔다. 당이 풍부한 볏집을 논에 갈아엎으면 젖산 등의 유기산이 생성되어 간다. 너무 많으면 벼에 해가 되는 경우가 있다. 밭에서도 혐기성 미생물은 젖산 등을 만들고 있는데, 다른 미생물이 바로 이용하여 분해하므로 논처럼 고이는 일은 없다.산소가 필요한 미생물산소가 출현하므로써 산소를 이용하는 세균이 진화되어 왔다. 발효계에서 만들어 지는 피루빈산을 산소를 사용하여 물과 탄산 가스로까지 완전히 분해하여 피루빈산 가운데 남아 있는 에너지에서 많은 ATP를 만드는 반응계를 만든 것이다. 이것이 호흡계이다.같은 양의