에틸렌옥사이드(EtO) 살균

1921년, 토론토 대학교에서 존 맥클라우드의 지도를 받은 프레더릭 밴팅과 찰스 베스트는 개 췌장 추출물에서 인슐린을 분리해냈습니다. 이후 생화학자 제임스 콜립은 이 추출물을 정제하는 과정을 개발하여 인체에 안전하게 사용할 수 있도록 했습니다. 이 발견은 제1형 당뇨병을 치명적인 질병에서 관리 가능한 질환으로 바꾸어 놓았고, 밴팅과 맥클라우드는 이 공로로 1923년 노벨상을 수상했습니다.

햇빛, 특히 290~315nm 파장의 자외선 B(UVB)는 피부에서 비타민 D 합성을 촉진합니다. UVB 광자가 피부에 닿으면 7-데하이드로콜레스테롤이 광화학 반응을 통해 비타민 D3 전구체로 전환되고, 이후 비타민 D3(콜레칼시페롤)로 이성질화됩니다. 이 과정이 인간에게 비타민 D를 공급하는 주요 천연 경로입니다.

어류나 양서류와 같은 많은 변온 척추동물에서 색깔 변화는 호르몬에 의해 조절되는 느린 생리적 과정입니다. 색소 세포 내의 색소 과립은 미세소관 세포골격을 따라 이동합니다. 멜라닌세포 자극 호르몬(MSH)과 같은 호르몬은 색소 분산(어두워짐)을 유발하는 반면, 멜라토닌이나 멜라닌세포 농축 호르몬(MCH)은 색소 응집(밝아짐)을 유발하여 동물의 색깔을 수분에서 수시간에 걸쳐 주변 환경에 적응시킵니다.

세포독성이란 물질이나 세포가 다른 세포에 독성을 나타내는 성질을 말합니다. 세포독성 물질은 세포막이 손상되어 세포 용해 및 염증을 유발하는 괴사 또는 조절된 프로그램된 세포 사멸 과정인 세포자멸사를 통해 세포 사멸을 유도할 수 있습니다. 이는 세포 분열만을 억제하고 직접적인 세포 사멸을 유발하지 않는 세포증식 억제제와는 구별됩니다.

알파 나선(α-helix)은 단백질에서 흔히 볼 수 있는 2차 구조 모티프입니다. 이는 오른손잡이 나선형 구조로, 모든 주쇄의 NH기가 네 개 아미노산 앞의 주쇄 C=O기에 수소 결합을 제공합니다(i+4 → i 수소 결합). 이러한 규칙적인 패턴이 폴리펩티드 사슬을 나선형으로 잡아당깁니다.

분자생물학의 중심 교리는 생물 시스템 내에서 유전 정보의 흐름을 설명합니다. 이 교리에 따르면 정보는 DNA에서 RNA로, 그리고 단백질로 흐릅니다. DNA는 복제되어 더 많은 DNA를 생성할 수 있고, DNA는 RNA로 전사되며, RNA는 다시 단백질로 번역됩니다. 이 과정은 일반적으로 단방향으로 진행되며, 유전자 발현의 기본 틀을 제공합니다.

D값은 특정 온도에서 목표 미생물 개체수의 90% (또는 1로그 감소)를 사멸시키는 데 필요한 시간입니다. 이는 열 살균에서 매우 중요한 매개변수로, 미생물의 열 저항성을 정량화합니다. 예를 들어, 포자 수가 10^6개인 미생물의 D값이 2분이라면, 2분 안에 포자 수를 10^5개로 줄일 수 있습니다.

루미놀(C8H7N3O2)은 염기성 용액에서 산화제와 혼합될 때 강한 청색 화학발광을 나타냅니다. 이 반응에는 촉매, 흔히 헤모글로빈의 헴과 같은 철 화합물이 필요합니다. 반응은 루미놀을 산화시켜 불안정한 과산화물을 생성하고, 이 과산화물은 분해되어 전자적으로 들뜬 상태의 3-아미노프탈레이트를 생성합니다. 이 들뜬 상태는 붕괴되면서 청색 광자를 방출합니다.

단백질 변성은 단백질이 본래의 3차원 구조를 잃는 과정입니다. 2차, 3차, 4차 구조의 파괴는 열, 극단적인 pH, 유기 용매, 방사선과 같은 외부 스트레스 요인에 의해 발생합니다. 아미노산 서열은 그대로 유지되지만, 구조적 변형으로 인해 단백질의 생물학적 기능이 상실됩니다.

세포 호흡은 포도당과 같은 유기 분자가 산화되어 에너지를 방출하는 일련의 산화환원 반응입니다. 포도당([latex]C_6H_{12}O_6[/latex])은 산화되어 [latex]CO_2[/latex]가 되고, 산소([latex]O_2[/latex])는 환원되어 물([latex]H_2O[/latex])이 됩니다. 이 과정에서 전자는 전자 전달 사슬을 통해 이동하여 양성자 기울기를 생성하고, 이 기울기는 세포의 주요 에너지원인 ATP 합성을 촉진합니다.

전기화학적 전위는 생명에 필수적인 요소이며, 세포막을 통한 다양한 과정을 조절합니다. 이온 펌프는 능동적으로 농도 기울기를 생성하고, 이온 채널의 선택적 투과성은 전기적 전위(막 전위)를 형성합니다. 이렇게 형성된 전기화학적 기울기는 이온의 수동적 흐름을 제어하며, 이는 신경 신호 전달(활동 전위), 근육 수축, 그리고 미토콘드리아에서의 세포 에너지 생산(ATP 합성)에 매우 중요합니다.

캘빈 회로, 또는 광합성 명반응은 광합성 명반응 단계에서 생성된 ATP와 NADPH를 이용하여 무기 이산화탄소를 유기 당 분자로 전환합니다. 이 과정은 엽록체 스트로마에서 일어납니다. 핵심 효소인 RuBisCO는 첫 번째 단계인 이산화탄소 고정 반응을 촉매하여 탄수화물을 생성하는 회로를 시작합니다.

광합성의 첫 번째 단계인 광의존성 반응은 엽록체의 틸라코이드 막에서 일어납니다. 빛 에너지는 엽록소에 의해 포착되어 물을 분해(광분해)하고 산소, 양성자([latex]H^+[/latex]), 전자([latex]e^-[/latex])를 방출합니다. 이 에너지는 두 가지 에너지 운반 분자인 아데노신 삼인산(ATP)과 니코틴아미드 아데닌 디뉴클레오티드 인산(NADPH)을 생성하는 데 사용되며, 이 분자들은 이후의 캘빈 회로에 에너지를 공급합니다.

번역은 세포질이나 소포체에 있는 리보솜이 단백질을 합성하는 생물학적 과정입니다. 이는 DNA 서열이 메신저 RNA(mRNA) 분자로 복사되는 전사 과정을 거친 후에 일어납니다. 번역 과정에서 리보솜은 코돈이라고 불리는 3개의 뉴클레오티드 단위로 이루어진 mRNA 서열을 읽고, 전달 RNA(tRNA)의 도움을 받아 해당 아미노산 사슬을 조립합니다.