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Evolution of Cellobiase in Fungi
주식회사 한국과학 (ip:61.34.104.13)
  • 작성일 20.12.14 18:00:48
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  • 조회수 359
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균계에서의 효소 혁명
"Investigating Biology through Inquiry"의 실험#20
소개
균계(Fungi)에는 우리가 버섯이라고 부르는 담자균류(Basidiomycota)가 포함됩니다. 버섯은 다양한 환경에서 적응할 수 있게 진화한 분해자입니다. 양송이 버섯(Agaricus bisporus)은 초원에서 자라고 느타리 버섯은(Pleurotus ostreatus)은 살아있는 나무나 목재에서 자랍니다. 또, 특정 나무의 뿌리에서 자라는 송이버섯(Tricholoma magnivelare)과 꾀꼬리 버섯(Cantharellus sp.)과 같은 균근(Mycorrhizae)도 있습니다.
곰보버섯(morel)과 거짓곰보버섯(false morel) 역시 분해자 이지만 이 들은 진짜 버섯은 아닙니다. 이 버섯들은 자낭균문(Ascomycota)의 주발버섯(cup fungi)으로 분류됩니다.

이 실험에서 우리는 다른 종류인 담자균류와 자낭균문의 'cellobiase activity'을 공부할 것입니다. cellobiase는 식물의 세포벽에서 발견되는 포도당의 긴사슬로 이루어진 분자인 셀룰로오스(cellulose)를 분해하는 마지막 단계에 관여합니다. 'cellobiase activity'는 균류가 포도당을 생산하는 자연적인 과정입니다.

'enzyme cellobiase'의 자연적인 기질(substrate)은 셀로비오스(cellobiose) 입니다. 셀로비오스는 화학식이 C12H22O11인 이당류 입니다. 환원당인 셀로비오스는 2개의 β-포도당 분자가 β(1→4) 글리코사이드 결합으로 연결된 화합물입니다. 과학자들은 효소의 기능을 연구할 때는 소모되는 기질의 양 또는 생산된 물질의 양을 측정하는 방법이 가장 간단하지만, 셀로비오스(기질)와 포도당(생산된 물질) 용액은 색이 없을 뿐만 아니라 이 분자들을 정량적으로 측정할 방법이 별로 없어서 이 과정은 어렵습니다.

이 반응을 쉽게 확인할 수 있도록 하기 위해 인공 기질인 p-니트로페닐 글루코피라노사이드(p-nitrophenyl glucopyranoside)를 사용할 것입니다. 이 인공 기질은 효소와 결합하여 자연 기질인 셀로비오스와 비슷한 방식으로 분해됩니다. 인공기질인 글루코피라노사이드(p-nitrophenyl glucopyranoside)가 셀로비오스로 분해 될 때 포도당과 p-니트로페놀을 생성합니다. 생성된 p-니트로페놀을 'stop solution'이라 불리는 pH 7 이상인 'basic solution'과 섞으면 반응을 멈추고 노란색으로 변합니다. 노란색의 농도는 p-니트로페놀의 양과 비례합니다. p-니트로페놀의 모든 분자는 p-니트로페놀 glucopyranoside인 하나의 분자로 분리됩니다. cellobiase 반응이 실행될 때 p-니트로페놀의 색상의 농도를 진하게 하기위해 basic solution을 사용하는 또다른 장점은 basic pH도 효소를 변화시켜 반응을 정지시키는 것입니다.
실험 과정
사전준비 작업으로
 (1)양송이 버섯 추출액을 준비합니다.
 (2)이 추출액을 cellobiase가 함유된 기질과 반응시킵니다.
 (3)1, 2, 3, 4, 6분에 해당하는 시간에 반응물을 채취합니다.
 (4)스펙트로 미터를 이용하여 샘플의 흡광도를 측정합니다.
 (5)흡광도 대 시간으로 그래프를 생성합니다.
 (6)그래프를 이용하여 cellobiase가 반응에 촉매로 작용한 비율을 확인합니다.

참조문서(실험서에 포함)를 이용하여 버섯, cellobiase activity, 버섯의 생태학적 진화에 대한 정보를 얻을 수 있습니다. 참조문서에서 다음 주제를 검색하여 확인합니다.
  · 셀룰로스(cellulose)
  · 셀로비오스(cellobiose)
  · cellobiase
  · basidomycota
  · ascomycota
  · mycorhizal
  · 생태학(ecology)
  · 진화(evolution)
센서와 장비
이 실험은 아래와 같은 센서가 필요합니다. 그 외의 추가 장비가 필요할 수 있습니다.
mushrooms-5580235_1920.png
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