생화학 1장 생화학이란?

생명의 본질과 생화학 - 생명체의 특성 - 세포 2. 생물계 - 생물의 분류 3. 생체분자 - 생체분자 - 작용기 - 에너지 - 대사 4. 생화학 과정 - 대사의 주요기능 - 생화학반응 5. 유전정보 과정의 개괄

1. 생명의 본질과 생화학 1) 생화학 : 생명현상을 분자수준에서 연구하는 기초 생명과학 분야 2) 생명체의 특성: 1) 생화학 : 생명현상을 분자수준에서 연구하는 기초 생명과학 분야  2) 생명체의 특성:   특정한 기능 담당하는 여러 개의 기관계로 구성 에너지 활용 능력을 가짐 정보를 활용하는 능력을 가짐

3) 생명체의 구성: 4) 생명현상의 이해 : 구성 원소 : C, H, O, N, S, P 3) 생명체의 구성:   구성 원소 : C, H, O, N, S, P 4) 생명현상의 이해 : 생명은 복잡하고 역동적 : 주로 유기분자(탄소가 주)로 구성, 다양한 화학반응 생명은 조직화, 자급적 : 아원자 입자(subatomic particle) → 원자 → 고분자(macromolecule) → 조직 → 기관 → 기관계 대사(metabolism) : 생물에서 일어나는 모든 생화학 반응 항상성(homeostasis) : 내부와 외부 환경의 변화에도 안정적인 대사 과정을 유지하는 생물의 능력 생명은 세포로부터 온다. → 세포막, 세포분열 생명은 정보를 토대로 한다. → 유전자(gene) 생명은 적응하고 진화

다세포생물의 계층체제 : 인간

2. 생물계 : 지구상 생물의 영역

생물의 분류 ① 원핵세포(prokaryotic cell) ㉠ 핵이 없음 ㉡ 단세포 생물의 분류  ① 원핵세포(prokaryotic cell) ㉠ 핵이 없음 ㉡ 단세포 ㉢ 박테리아(bacteria), 원시균(archaea) ② 진핵세포(eukaryotic cell) ㉠ 핵막으로 싸인 핵 ㉡ 다세포, 세포 소기관(organelle)

3. 생체분자: 1) 생체분자 ① 50 ~ 90%의 물, 1% 정도의 Na+, K+, Mg2+, Ca2+ 1) 생체분자  ① 50 ~ 90%의 물, 1% 정도의 Na+, K+, Mg2+, Ca2+ ② 주로 C, H, O, N, P, S 등으로 구성, 미량의 금속과 비금속원소 ③ 결합 형태 : 주로 공유 결합 

2) 유기 생체분자의 작용기(functional group)(표 참조) ① 생체 분자 : 탄화수소(hydrocarbon)로부터 유래, 소수성(hydrophobicity) ② 작용기에 의해 유도체 분자들의 화학적 성질 결정

생체 분자의 중요한 작용기

4. 생화학과정: 1) 대사의 주요 기능 ① 에너지 획득과 이용 1) 대사의 주요 기능  ① 에너지 획득과 이용 ② 세포 구조와 기능에 필요한 분자의 합성(단백질, 탄수화물, 지질, 핵산 등) ③ 성장 ④ 노폐물 제거 

2) 생화학 반응(biochemical reaction) ① 친핵성 치환 반응(nucleophilic substituttion)

친핵체(nucleophile) : A, 음(-)이온 또는 비결합성 전자쌍(non-bonding electron pair) 친전자체(electrophile) : B, 전자 밀도 부족 이탈기(leaving group) : X 가수분해(hydrolysis) : 물분자의 산소가 친핵체로 쓰이는 반응 - 친전자체 : 에스테르, 아미드(amide), 산무수물(anhydride)의 카르보닐기 - 많은 음식 분자의 소화

② 제거반응(elimination reaction) : 한 분자 내 원자들 제거, 이중결합 형성

③ 첨가반응(addition reaction) 두 분자가 결합하여 하나의 생성물 형성 수화반응(hydration) : 대표적 첨가반응, 물분자(H2O) 첨가

④ 이성질화(isomerization) 반응 : 같은 분자 내 원자나 화학군이 이동하여 발생

⑤ 산화-환원 반응(oxidation-reduction reaction) : - 전자를 공여체(환원제, reducing agent)로부터 전자수용체(산화제, oxidazing agent)에 전달 할 때 - 전자를 주면 산화(oxidized), 전자를 받으면 환원(reduced) - 산화와 환원은 동시에 발생 - 한 분자가 산소를 얻거나 수소를 잃으면 산화(에틸알코올 → 아세트산) - 한 분자가 산소를 잃거나 수소를 얻으면 환원(아세트산 → 에틸알코올) 

3) 대사 ① 동화 회로(anabolic pathway) : 작은 전구물질 → 크고 복잡한 분자 합성, 에너지 소모 ② 이화 회로(catabolic pathway) : 크고 복잡한 분자 → 작은 물질로 분해, 에너지 방출

* 식물계의 당질은 일부분만 사람의 영양소로 이용 - 식물의 전분, 동물의 glycogen 및 이당류인 설탕, 맥아당, 유당 등 일부분만이 당질로 흡수 일반적인 대사원리 1. 대사과정 (metabolic pathway) 중요한 중간대사 물질로부터 대사되어 마지막 화합물까지 일어나는 일련의 반응지도 (metabolic map) 2. 모든 대사과정은 자유에너지가 감소되는 방향으로 진행 3. 대부분 대사과정은 가역적이다. 4. 모든 세포에서 이용되는 에너지 형태는 ATP이다. 5. 세포는 대사과정에서 형성되는 모든 물질을 저장할 수 있다. 6. 에너지 : glycogen 이나 triacylglycerol로 저장될 때 ATP가 사용됨 7. 대사는 세포 내 여러 소 기관에서 일어난다. 8. 대사 과정에 관여하는 중간물질은 자유로이 세포를 떠날 수 있다. 9. 세포 내 대사는 다양한 기전에 의해 조절

4) 생물의 질서  ① 생체 분자의 합성 ② 이온과 분자의 세포막 통과 ③ 세포의 운동 ④ 노폐물의 제거

① 생체 분자의 합성 - 다양한 화학 반응을 통해 합성 - 초분자 구조의 형성 : 막을 구성하는 단백질과 지질 - 정보 분자 : DNA, RNA - 화학 반응의 촉매 : 효소 - 에너지(ATP) 소모 ② 이온과 분자의 세포막 통과 - 세포막의 막-결합단백질(membrane-bound protein)에 의해 수행 - 능동수송(active transport) : 저농도에서 고농도로 이동하므로 에너지가 필요 예) Na+-K+ 펌프

③ 세포의 운동 - 세포 분열 - 세포 소기관의 운동 - 생장, 생식, 경쟁능력에 영향 ④ 노폐물의 제거 - 동물 세포 : 당과 아미노산을 CO2, H2O, NH3로 전환 - CO2 : 호흡계를 통해 배출 - H2O : 신장을 통해 배설 - NH3 : 요소(urea) 회로를 통해 배출