생물기기분석학 수업노트-3: 세포 구성물질-2 (지방)
- 차 례 -
1. 지방의 분류
(1) 단순지질 (저장 지방질, 중성)
(2) 복합지질 (막성분 지방질, 극성)
(3) 유도지질: 지방의 가수분해 과정에서 생성된 물질
2. 중성지방의 구성
(1) 중성지방
(2) 지방산
3. 지방산의 분석: GC analysis
(1) 지방의 분리
(2) 지방산의 분리
(3) 지방산의 분석
4. 지방산 분석에 의한 미생물 동정
- 강 의 내 용 -
1. 지방의 분류
(1) 단순지질 (저장 지방질, 중성)
1) 중성지방: 글리세롤 + 지방산
2) 왁스(wax): 알코올 + 지방산
(2) 복합지질 (막성분 지방질, 극성)
1) 인지질: 글리세롤 + 지방산 + 인산 + 질소화합물
2) 당지질: 스핑고신 + 당질 + 지방산
3) 지단백: 지질 + 단백질
(3) 유도지질: 지방의 가수분해 과정에서 생성된 물질
1) 지방산: 탄화수소 + 카르복시기 (-COOH)
2) 고급알코올: 분자량이 큰 알코올
3) 탄화수소: 탄소와 수소로만 된 유기물
4) 지용성 비타민: 비타민 A, D, E 및 K는 편의상 지질로 분류
5) 콜레스테롤
그림 1. 중성지방의 구조
그림 2. 인지질의 구조
그림 3. 포화 및 불포화 지방산과 일반적 구조
그림 4. 오메가-3 및 오메가-6 지방산의 구조
2. 중성지방의 구성
참고: http://www.iseo.org/FoodFatsOils2006.pdf
(1) 중성지방= 글리세롤 + 지방산
(2) 지방산
1) 포화지방산의 특성
|
Systematic name |
Common name |
Shorthand designation |
Molecular weight |
Melting point |
|
butanoic |
butyric |
4: 0 |
88.1 |
-7.9 |
|
hexanoic |
caproic |
6: 0 |
116.1 |
-3.4 |
|
octanoic |
caprylic |
8: 0 |
144.2 |
16.7 |
|
decanoic |
capric |
10: 0 |
172.3 |
31.6 |
|
dodecanoic |
lauric |
12: 0 |
200.3 |
44.2 |
|
tetradecanoic |
myristic |
14: 0 |
228.4 |
53.9 |
|
hexadecanoic |
palmitic |
16: 0 |
256.4 |
63.1 |
|
heptadecanoic |
margaric |
17: 0 |
270.4 |
61.3 |
|
octadecanoic |
stearic |
18: 0 |
284.4 |
69.6 |
|
docosanoic |
archidic |
20: 0 |
412.5 |
75.3 |
|
docasanoic |
behenic |
22: 0 |
340.5 |
79.9 |
|
tetracosanoic |
lignoceric |
24: 0 |
368.6 |
84.2 |
2) 불포화지방산의 특성
|
Systematic name |
Common name |
No. of double bond |
No. of carbon |
Melting point (℃ |
|
9-decenoic |
caproleic |
1 |
10 |
- |
|
9-dodecenoic |
lauroleic |
1 |
12 |
- |
|
9-tetradecenoic |
myristoleic |
1 |
14 |
-4.5 |
|
9-hexadecenoin |
palmitoleic |
1 |
16 |
- |
|
9-octadecenoic |
oleic |
1 |
18 |
16.3 |
|
9-octadecenoic |
elaidic |
1 |
18 |
43.7 |
|
11-octadecenoic |
vaccenic |
1 |
18 |
44.0 |
|
9,12-octadecadienoic |
linoleic |
2 |
18 |
-6.5 |
|
9,12,15-octadecatrienoic |
linolenic |
3 |
20 |
-12.8 |
|
9-eicosenoic |
gadoleic |
1 |
20 |
- |
|
5,8,11,14-eicosatetraenoic |
arachidonic |
3 |
20 |
-49.5 |
|
5,8,11,14,17-eicosapentaenoic |
- |
5 |
20 |
-53.5 |
|
13-docosenoic |
erucic |
1 |
22 |
33.4 |
|
4,7,10,13,16,19-docosahexaenoic |
- |
6 |
22 |
- |
그림 4. 포화 및 불포화 지방산
3. 지방산의 분석: GC analysis
(1) 지방의 분리
1) 일반적인 추출용매: 클로로포름: 메탄올: 물 = 1.0: 2.0: 0.8
2) 조직의 균일화 (homogenizing)한 후 원심분리
3) 층분리: 클로로포름과 메탄올/물
a. 지방질은 글로로포름의 비극성 층
b. 단백질과 당류는 메탄올/물의 극성층
4) 박층크로마토그라피 (tin layer chromatography): 지방의 종류를 확인
a. 극성이 낮은 지방질 (지용성)
- 규산질과 결합하는 성질이 적기 때문에 이동이 빠름
- 전개 후, 박층크로마토그라피의 상부에 존재
b. 극성이 높은 지방질 및 하전된 지방질 (수용성)
- 규산질과 결합하는 성질이 크므로 이동이 느림
- 전개 후, 박층크로마토그라피의 하부에 존재
그림 5. 박층크로마토그라피 (thin layer chromatography)
5) 흡착크로마토그라피 (adsorption chromatograph): 지방의 분리
a. 흡착크로마토그라피는 silica gel로 충진
b. 극성 지방일수록 silica에 흡탁하는 정도가 높음
c. 클로로포름 층을 수거하여 흡착크로마토그라피에 loading
d. 세척 (eleution)에 의한 지방의 분리
- 클로로포름으로 세척: 중성지방이 빠져나옴
- 아세톤으로 세척: 극성 지방
- 메탄올로 세척: 하전된 지방 (전하 지방질)
(2) 지방산의 분리
1) 일반화학 반응식을 이용한 지방산의 분리 (NaOH 처리)
2) 특이 부위를 절단하는 인산지방질 가수분해효소를 사용하여 지방산을 분리
a. phospholipase A
- phosphplipase A1 (PLA1): SN-1 acyl chain을 짜름
- phospholipase A2 (PLA2): SN-2 acyl chain을 짜름
b. phospholipase B: SN-1과 2 acyl chain을 짜름
c. phospholipase C
d. phospholipase D
그림 6. 인산지방질 분해효소와 작용 부위
(3) 지방산의 분석
1) 가스크로마토그라피로 각 단일성분의 지방산을 분리
2) 표준 지방산의 가스크로마토그라피 chromatogram과 비교하여 성분분석
(탄수화물 구성성분 (단당류)의 분석 참조)
3) 참고:
http://www.sge.com/uploads/e7/66/e766926c9fdd5310bdc0e5d0e71a7630/FAM-23.pdf
http://www.sge.com/uploads/e5/4f/e54f7df0d7b2988c779d1587092b18c4/FAM-14.pdf
4. 지방산 분석에 의한 미생물 동정
(1) 세포벽 (cell wall): 그람양성 및 음성
1) 그람양성균
2) 그람음성균
(2) 세포막 (cell membrane)
1) 이중막: 세포의 형태유지
2) 지방과 단백질로 구성
3) 지방
a. 글리세롤 분자의 하이드록시기(-OH)에 다양한 종류의 지방산이 결합한 상태
b. 지방산의 종류에 따라 막의 성질이 달라짐
4) 단백질 (효소)
a. 영양분 및 여러 가지 이온의 수송에 관여 (능동수송)
b. 세포벽의 합성에 필요한 고분자물질의 합성에 관여
(3) 미생물 동정
1) GC chromatogaphy를 사용한 지방산의 분석
2) 세포막을 구성하는 지방산의 구성성분 및 비율 등을 참고로 미생물을 동정