3장 생명체의 분자

탄소의 결합방식 다른 원자와 4개의 공유결합을 하는 탄소는 생명의 분자에서 커다란 유기화합물의 골격으로 사용된다. 중합체 (polymer); 많은 수의 동일한 또는 유사한 단위체 (monomer)로 이루어진 물질 고분자 (macromolecule); 단위체가 모여 이루어진 중합체를 말함 탄수화물, 지질, 단백질, 핵산의 구조와 기능 당단백질, 지단백질 포도당의 공-막대 모형 포도당의 고리 구조 단순화시킨 6탄소 고리

작용기 생명분자에서 공통적인 작용기 및 화학적 성질 분자에 특정 성질을 부여하는 원자 혹은 원자 무리는 고분자들의 구조와 화학적 성질에 영향을 미친다.

작용기가 미치는 효과 HO O 성호르몬인 에스트로겐과 테스토스테론은 고리에 결합된 작용기의 위치만 다를 뿐인데도 그 효과는 매우 다르게 나타난다.

탄수화물(Carbohydrates) 당류와 전분 탄소, 수소, 산소 = 1:2:1 , (CH2O)n 세포의 구조물질 및 에너지 저장물. 탄소골격에 –OH, CO, CHO 등의 작용기. 수용성. 수용액 상에서 고리구조를 형성함. 단당류 (monosaccharide) 이당류 (disaccharide) 다당류 (polysaccharide)

세포가 유기화합물을 만드는 방식 축합 (condensation) 가수분해 (Hydrolysis) 엿당 <Dehydration synthesis> 물 분자가 제거 되면서 중합체가 되는 반응은 다양한 효소들이 촉매한다. 에너지가 요구된다.

단당류(Monosaccharide)들의 결합 글리코시드 결합(Glycosidic bond)으로 올리고당 형성 설탕은 체내에서 흡수되지 않으므로 분해반응은 꼭 필요함 백인을 제외한 성인에서 젖당 소화 장애 다당류(Polysaccharide)의 형성: 사슬 및 가지구조를 이루며 크고 복잡해짐. 저장성 다당류: 전분, 글리코겐 구조적 다당류: 셀룰로오스 참고: 키틴 –동물의 외골격에서 발견되는 질소 포함 복합당.

복합탄수화물의 형성 -전분(Starch)과 셀룰로오스(Cellulose) 수소결합! 아밀로펙틴 아밀로오스 셀룰로오스 (구조 다당류) 영양분의 저장과 생물체의 구조를 이루는 물질 전분의 두 가지 형태; 아밀로오스와 아밀로펙틴 전분은 물에 용해됨 셀룰로오스는 신축성을 가짐 베타-글리코시드 결합. 달팽이, 균류와 세균의 일부 만이 이를 분해하는 셀룰라아제를 생성 장벽을 기계적으로 자극하여 윤활제를 분비하게 할 것임

포도당 단위의 연합 패턴 1. 아밀로오스 3. 글리코겐 2. 셀룰로오스 글리코겐은 동물세포의 단기 저장성 물질이며 특히 척추동물의 간이나 근육에 다량 존재한다. 셀룰로오스는 선상의 형태로 수소결합으로 연결되어 강도는 동일한 굵기의 철 섬유보다 강하다 견고성에도 불구하고 신축성이 있어 두루마리 화장지의 재료

큐티클 층의 키틴(보호성 다당류) 질소가 포함됨! N-아세틸 글루코사민 포도당 단위에 결합된 질소 함유 원자단을 갖는 키틴. 일부 동물의 외골격을 구성하고 구조를 강화시킨다.

지질(Lipids): Fat and Oil 작용기에 전하를 띠지 않음 소수성 지방과 기름의 차이는 지방은 융점이 높고 기름은 상온에서 액체 상태를 유지한다는 점 지방(fat): 글리세롤(Glycerol)과 지방산이 연합하면 지질인 지방이 된다. 지방산(fatty acid): 비극성 탄화수소 사슬 - 포화지방산; 탄소 골격에 단일 결합만 존재 - 불포화지방산; 탄소골격에 이중결합 존재 중성지방: 트리글리세리드(triglycerid)로 지방산 3분자와 글리세롤이 결합한 것. 지방산은 물에 잘 녹지않으나 알칼리성 용액에서는 지방산의 카르복시기가 이온화되어 강한 극성을 띠므로 수용성이 된다. 지방산의 나트륨과 칼륨염은 비누이며 물에 잘 녹는다.

여러 가지 지방산 포화탄화수소 사슬과 불포화 탄화수소 사슬: 분자 구조에서 구부러짐!! 올레산(Oleic acid) 리놀렌산 (대마유) ; 다중 불포화지방, 필수 지방산 스테아르산 (Stearic acid) ; 동물성 지방 포화탄화수소 사슬과 불포화 탄화수소 사슬: 분자 구조에서 구부러짐!!

중성지방의 형성과 쓰임새 많은 중성지방을 가진 황제펭귄 탈수축합: 카르복시기와 알코올기 (X-C-OH) 사이의 에스테르 결합의 형성 ※에탄올; CH3CH2OH

인지질(Phospholipid) ~ 글리세롤 골격에 2개의 지방산 사슬과 인 원자가 포함된 극성 머리 부분을 갖는다. 세포막의 주요 성분. ~ 계란 노른자의 레시틴처럼 저장 양분으로 존재 .

밀랍(Wax) ~ 사슬형 알코올이나 고리형 탄소화합물에 결합된 긴 지방사슬. 점도가 높고 매우 소수성(수분 제어 효과). 스테롤(Sterol) ~ 지방산이 없는 고리모양 핵의 변형체들. 진핵생물 세포막의 주요 구성성분. Ex)콜레스테롤(Cholesterol):담즙, 스테로이드 호르몬, 비타민D의 전구체 (뼈의 생장과 유지에 중요한 물질)로 쓰인다. 스테롤 핵 콜레스테롤

단백질(Proteins) 다양한 구조와 기능을 나타내는 생명분자 저장 양분과 구조성 분자 아미노산(amino acid)의 중합체 아미노산들의 탈수축합: 펩티드 결합(peptide bond) 다양성의 기초: 20n 아미노산: 아미노기(-NH3+), 카르복시기(-COO-), 수소원자, R 그룹으로 구성됨.

아미노산들의 결합 R 펩티드 결합 : 폴리펩티드 사슬의 형성

단백질 구조의 체계 폴리펩티드의 형성: 단백질의 1차 구조 폴리펩티드 사슬의 수소결합: 단백질의 2차구조(알파 나선 구조, 베타 병풍 구조) 폴리펩티드 사슬의 복잡한 접힘: 3차 구조 폴리펩티드 사슬들의 상호작용: 소단위들의 결합, 4차 구조 단백질들의 변형: 당과 지질의 추가. -단백질 모양은 생물학적 활성을 결정한다. -열, pH, 수소결합에 영향을 미치는 화학물 등은 단백질의 구조를 변화시킨다  변성(denaturation)

단백질 구조의 형성 단백질 접힘을 가져오는 요인 수소결합 (-OH와 –N 사이에서) 이온인력 (반대전하의 R기 사이에서) 소수성 상호작용으로 뭉쳐서 물을 배척 (비극성 아미노산 사이에서) 결합력이 매우 강한 공유결합 (-SH기 사이의 디설피결합 * 프롤린이라는 독특한 환상의 아미노산이 있어 폴리펩티드의 특정 부위가 서로 가까이 위치할 있음

단백질의 구조와 기능 글로빈 분자와 헴기: 헤모글로빈의 형성. 4분자의 헤모글로빈(2x α, 2x β)이 적혈구 세포에서 산소를 실어 나른다.

복합단백질; 아미노산 이외의 물질이 공유결합 또는 다른 형태의 결합을 통하여 폴리펩티드에 결합되어 이루어진 경우 예) 당단백질, 지질 단백질, 헤모글로빈 결합단백질; 독특한 구조나 형태가 다른 물질과의 결합을 가능하게 함 예) 헤모글로빈 등 구조단백질; 생물체의 물리적인 형태를 유지하는데 중요 예) 콜라겐 (힘줄, 인대, 근육), 엘라스틴 (피부의 신축성), 케라틴 (깃털, 손톱, 뿔, 비늘 등)

뉴클레오티드와 핵산 뉴클레오티드: 에너지 운반, 조효소, 전자 전달자, 정보의 저장에 사용됨. 뉴클레오티드의 구성: 인산 + 오탄당+ 염기 오탄당: 리보오스(Ribose) 혹은 데옥시리보오스(Deoxyribose) 염기(Base): 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C), 티민(T), 우라실(U) 핵산의 형성: 뉴클레오티드들 사이의 탈수축합반응 폴리뉴클레오티드 형성.

뉴클레오티드(Nucleotide)의 구성 ATP(Adenosine triphosphate)의 구조, 여기에 사용된 당은 리보오스다.

DNA에 사용되는 뉴클레오티드 2번 탄소의 산소원자가 빠져 있다(deoxy-ribose). 이것은 뉴클레오티드들 사이의 인산에스테르 결합에 3번 탄소의 작용기가 관여하도록 한다.

DNA분자 두 가닥의 폴리뉴클레오티드 사슬이 양쪽 가닥의 염기들 간에 형성된 수소결합으로 붙어있게 된다. 두 가닥의 방향은 서로 반대이다.

4장 발표 세포의 크기가 크지 않은 이유를 설명하시오. 원형질막의 특성과 유동모자이크 모델을 설명하시오. 진핵세포의 핵의 특성을 설명하시오. 동물세포와 다른 식물세포 만의 특징과 그 기능을 설명하시오. 테이-삭 병 (Tay-Sachs disease)의 발생 원인에 대해 설명하시오.