제22강 운동성의 기원 2
1.사람은 무엇으로 사는가?
한국 우주인 고산씨의 열다섯번째 훈련일기 중
우주선에 탑승할 우주인이라면 사람은 무엇으로 사는가라는 질문에 다음과 같이 대답할 것이다. “하루 600리터의 산소와 2.5리터의 물, 3000kcal의 식량 그리고 300mmHg이상의 기압과 이산화탄소를 제거해주는 장치가 필요합니다.”
산소, 영양분, 물, 이산화탄소의 제거 등은 지구상의 거의 모든 생명에게 필요한 생명현상의 필수 요소
2.생명현상의 주 무대는 결국 막(세포의 위대한 춤) - 박문호님의 시
막 간 막
생명의 꽃을 만드는 경계
세포막 공부를 합니다.
RNA 가닥이 나오는 핵막
ATP를 생성하는 미토콘드리아 내막
웃음과 허망함과 서글픔을 자아내는 시냅스 전후 막
막이 사라지고
춤꾼과 관객 모두 떠난 자리에
말간 시공이
본래 그 자리였음을
연극 막간에
잠시 생각해봅니다.
경계의 꽃
시냅스 막이
⇒생명현상을 떠받치는 모든 에너지흐름은 생체내막에서 생기고, 그 두 주역은 미토콘드리아 내막과 엽록체 틸라코이드막, 거기서 형성된 ATP가 결국은 생명의 흐름을 만들어 왔다.
3.ATP가 어떻게 쓰이는가?
;수소이온(양성자) 농도차를 이용해서 박테리아의 편모가 움직인다.
4.A brief history of ATP synthase reserch
1929 ATP was discovered by German chemist Karl Lohmann.
1937 Herman Kalckar established that ATP synthase is linked with cell respiration. ATP had been considered to be the final product of catabolyc reactions.(Kalckar,H(1937) Enzymologia 2, 47-52)
1939 Term oxidative phosphorylation introduced(Belitser,V.A. & Tsibakova,E.T.(1939) Biokhimiia 4, 516-535)
1948 Alexander Todd synthesised ATP chemically.
1961 R.J.P Williams suggests that there was no energy-rich intermediate, but protons served to deliver energy from respiration chain enzymes and photosynthetic proteins to ATP synthase. (Williams, R.J.P(1961) Nature 199, 144-148)
Peter Mitchell published his chemiosmotic hypothesis, postulating the primary role of membranes that separate two compartments, and, therfore, maintain a gradient of proton activity generated by respiration chain enzymes and used by ATP synthase.(Mitchell,P.(1961) Nature 199,144-148) Soluble adenosine triphosphotase(F1) was isolated by Ephraim Racker.
2004 Mechanically driven ATO synthesis by F1-ATPase was demonstrated by H.Itoh et al.
-the first accomplishment of an endergonic chemical reaction being driven by direct precise input of mechanical energy.
1997 M.Yoshida's lab: direct observation of the rotation in F1 during ATP hydrolysis. The Nobel prize in chemistry awarded to Paul D.Boyer and John E. Walker "for their elucidation of the enzymatic mechanism underlying the synthesis of adenosine triphosphate(ATP)" and to Jens C. Skou "for the first discovery of an ion-transporting enzyme, Na+, K--ATPase"
5. ATP(Energy Currency of cells)와 ATP synthase
How Much ATP do we Synthesize (and use) per day?
50kilograms!
ATP합성효소가 많게는 초당 ATP를 100개 정도 합성, 수분내로 ADP로 분해되면서 에너지 생성
3개의 수소이온이 통과하면 하나의 ATP 분자가 합성된다고 알려져 있다.
양성자가 들어오면서 축이 돌아가고 ADP가 Pi와 합해져서 ATP를 합성(터빈과 같다)
생명현상 초기에 나온 머신이며 지금도 이보다 복잡한 나노머신은 없다.
6. 지구의 역사와 생명의 진화
36억년전 최초의 생명, 그 이후 최초의 광합성 생물이 생김(물을 분해하여 high energy electron을 얻어내서 전자전달계를 통해 ATP합성, 탄소동화작용을 통해 산소가 유리)
산소의 농축으로 20억년전 산소호흡이 보편화됨
5억4천만년전에 캄프리아기의 생명 빅뱅
이러한 일련의 변화의 시작이 시아노박테리아의 탄소동화작용으로 인한 산소의 유리와 농축
7.활성산소와 노화
노화된 미토콘드리아에서는 활성산소가 많이 나와electron을 탈취, 예컨대 DNA 같은 곳에 쓰일 electron을 탈취시켜 DNA 손상되어 생체조직이
노화
8.엽록체에서 빛을 흡수하는 부위 : 엽록소
포르피린 고리 주위에 교대로 단일결합과 이중결합이 존재한다. 이중결합에 있는 여분의 전자는 자유롭게 링 주위를 이동하고 있으며 이러한 분자적 특징에 의해 빛을 흡수할 수 있게 된다.
C, H, O, N, Mg로 구성된 화합물로서 주로 엽록소 a와 b의 두 종류가 존재하며 이 두 분자는 분자구조에서만 약간 다를 뿐이다. 둘 다 헤모글로빈의 헴기와 유사한 복잡한 고리구조를 가진다. 엽록소의 각 고리의 중심에 마그네슘 원자 한 개가 존재하며, 고리의 외부에는 엽록소를 틸라코이드막의 소수성 부위에 부착시키는 긴 탄화수소 '꼬리'가 붙어 있다.
9.광합성 명반응의 요약
photosystem2에서 electron이 photon을 흡수하여 high energy electron이 되고 에너지를 잃으면서 낙차하여 터빈(ATP합성효소)을 돌리게 되어 ATP합성, photosystem1에서 photon을 흡수해서 high energy electron이 되어 NADPH에 담기어 NADPH가 포도당의 원료가 된다.
10.미토콘드리아의 세가지 효소 복합체
NADH 탈수소화 효소 복합체
시토크롬 b-c1 효소 복합체
시토크롬 산화효소 복합체
11.대승기신론의 심생멸문이 ATP가 만들어 온 생명의 복잡한 흐름을 말하는 것이다.
심진여문 - 양자역학, 상대성 이론
심생멸문 - 생명현상은 無明의 훈습(無明의 바람, Spontaneous symmetry broken) → 不覺 → 心, 意, 意識
⇒ 대승기신론의 핵심은 심진여문과 심생멸문이 연계되어 있다. 일심이 총섭한다.
진여에서 무명으로는(眞如의 薰習) 연속적(無始無終)이고 무명에서 진여로는(無明의 薰習) 단속적, 불연속적 ⇒ 진여의 훈습이 언제가 우리를 본래 자리로 인도한다.
심진여문의 예 - 시간에 대해
“모든 사건들은 ‘과거에 일어났고 현재 일어나고 있고 미래에 일어날 예정’이 아니라, 하나의 시공간 안에서 ‘한꺼번에 존재한다’ 이들은 시공간의 한 점을 점유한 채 영원히 그곳에 있을 것이다. 시간의 속성을 자세히 살펴보면, 끊임없이 흐르는 강물이라기보다 모든 순간들이 한꺼번에 꽁꽁 얼어붙어 있는 거대한 얼음 덩어리에 가깝다.”
- 브라이언 그린의 <우주의 구조>
아인슈타인이 임종시 했던 말
The Lasr Word
Death signifies nothing...
the distinction between past, present, and future is only a stubbornly persistent illusion. -Albert Einstein, April 18, 1955
심진여문의 대표적 서적
<물리학과 대승기신론소>, <사이먼싱의 빅뱅>, <오리진>, <최초의 3분>, <우주의 구멍>, <우주의 구조>, <블랙홀과 시간굴절>, <물리학을 뒤흔든 30년>, <엘리건트 유니버스>
12.물리학과 대승기신론소(소광섭)
물체중심의 사고에서 사건중심의 사고로 전환해야 한다.(상대성이론)
물 체 (기본구성요소,3차원공간상 위치점유)의 집합
세 계 = ⇓
사 건 (물체가 일으키는 부차적인 현상, 4차원적 표현)
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사 건 (4차원시공간을 구성하는 점, 기본요소)의 집합
세 계 = ⇓
물 체 (특정한 사건의 연속을 물체로 인식, 생멸함)
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상대성 이론에 의하면 우주에 존재하는 것은 EVENT밖에 없다.
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13.The entire Universe in one line
Gμν(Geometry of spacetime (Einstein tensor), 공간의 곡률)
= 8πG/c4Tμν(Distribution of mass and energy in the universe)
블랙홀 내에서의 시공간
물에 젖은 통나무를 예로 들면 통나무는 공간, 물은 시간이다.
블랙홀 안, 임계점 내로 들어가면 물(시간)이 증발되고, 통나무(공간)는 조각조각 분해된다.(확률의 흐름으로 남는다)