Chapter 01~ Chapter 03 정효진 고가람 김연실 정태익 김현지 박상은 전아람 명귀관 박수민

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1 Chapter 01~ Chapter 03 정효진 고가람 김연실 정태익 김현지 박상은 전아람 명귀관 박수민
생화학 Chapter 01~ Chapter 03 정효진 고가람 김연실 정태익 김현지 박상은 전아람 명귀관 박수민

2 목차 Chapter 01 Chapter 02 Chapter 03 1.1 생체 시스템은 일정한 수의 원자와 분자가 필요하다
1.1 생체 시스템은 일정한 수의 원자와 분자가 필요하다 1.2 4종류의 중요한 생물분자가 존재한다 1.3 Central dogma는 생물학정 정보 전달의 기본원리를 설명한다 1.4 세포막은 세포에 경계를 짓고 세포 기능을 수행한다 Chapter 02 2.1 열 운동은 생물학적 상호작용의 원동력이다 2.2 생화학적 상호작용은 수용액에서 일어난다 2.3 약한 상호작용들은 중요한 생화학적 특성이다 2.4 소수성 분자들은 함께 모이게 된다 2.5 pH는 생화학에서 사용되는 중요한 지표이다 Chapter 03 3.1 단백질은 20가지 아미노산의 다양한 조합으로 만들어진다 3.2 아미노산들은 다양한 작용기들을 가지고 있다 3.3 필수 아미노산은 반드시 음식을 통해서 섭취되어야 한다

3 CHAPTER 01 생화학과 생명의 단일성

4 1.1 생체 시스템 조성 원소 인간(%) 바닷물(%) 지구표면(%) 수소 63 66 0.22 산소 25.5 33 47 탄소
9.5 0.0014 0.19 질소 1.4 <0.1 칼슘 0.31 0.006 3.5 인 염소 0.03 0.33 칼륨 0.06 2.5 유황 0.05 0.017 나트륨 0.28 마그네슘 0.01 0.003 2.2 규소 28 알루미늄 7.9 철 4.5 티타늄 0.46 기타

5 1.2 4종류의 중요한 생물분자가 존재한다. 1. 단백질 (Protain)
아미노산(Amino acid)이 팹티드 결합(Peptide bond)으로 이루어진 중합체(Polymer) 세포막 등 세포 기관을 구성하는 주요한 성분으로 몸을 구성한다. 근육, 헤모글로빈 및 항체의 구성 성분이다. 정밀한 3차원 구조 – 여러 생화학적 기능을 용이하게 한다. 구조적 역할, 운동을 가능하게 하고, 환경적 위험요소로부터 방어를 해준다. 단백질의 가장 두드러진 기능 = 촉매(catalyst) [촉매 =자기자신은 변하지 않고 다른 물질의 화학변화의 속도를 빠르게 또는 느리게하는 물질] 효소(enzyme) = 단백질 촉매

6 1.2 4종류의 중요한 생물분자가 존재한다. 1. 단백질 (Protain) 아미노산 팹티드 결합 ( = 아미드 결합 )

7 1.2 4종류의 중요한 생물분자가 존재한다. 2. 핵산 모든 생물의 세포 속에 들어 있는 고분자 유기물의 일종으로 유전 정보를 담고 있다. 핵산은 인산기를 가지고 있어 산성을 띤다. 핵산을 구성하고 있는 성분은 뉴클레오티드이다. [뉴클레오티드 = 인산, 당, 염기가 1 : 1 : 1로 이루어져 있으며, 뉴클레오티드와 뉴클레오티드는 당과 인산의 공유 결합으로 연결된다.] DNA와 RNA로 구별된다.

8 1.2 4종류의 중요한 생물분자가 존재한다 DNA RNA 당 염기 가닥 나선구조 2. 핵산 염기 디옥시리보오스 리보오스
아데닌(A), 구아닌(G), 티민(T), 시토신(C) 우라실(U), 시토신(C) 가닥 염기쌍을 가진 두 가닥 단일가닥 나선구조 있음 없음

9 1.2 4종류의 중요한 생물분자가 존재한다 퓨린 (Purine) 피라미딘 (Pyrimidine) 이중고리 구조 염기의 종류
아데닌(Adenine) 구아닌(Guanine) 단일고리구조 티민(Thymine) 시토신(Cytocine) 우라실(Uracil)

10 1.2 4종류의 중요한 생물분자가 존재한다 3. 지질 일반적으로 물에 잘 녹지 않고 에테르나 클로로포름, 알코올 등 유기 용매에 잘 녹는다. = 물과의 강한 친화력을 가지고 물에 용해 하는 것 = 물에 용해되지 않고 무극성 즉 탄화수소와 같은 매질에 용해되는 물질

11 1.2 4종류의 중요한 생물분자가 존재한다 4. 탄수화물 알데히드기(-CHO) 또는 케톤기(-CO-)를 가지고 있으며 히드록시기(-OH)를 적어도 2개 이상 가진 탄소화합물 대부분의 생명체들에게 중요한 연료이다. 탄수화물 연료= 당(글리코오스) [글리코오스 글리코겐(glycogen)= 동물의 저장 다당류로서 간, 장 , 근육 등에 함유한다. ]

12 1.2 4종류의 중요한 생물분자가 존재한다 4. 탄수화물 글루코오스

13 1.3 Central dogma는 생물학적 정보 전달의 기본원리를 설명한다
= 유전정보는 DNA상의 염기배열에서 상보적 염기 배열을 가리는 nRNA로 옮겨져, 다시 ribosome 위에서 단백질의 아미노산 배열로 전달된다는 한 방향의 흐름이 있음. Crick이 유전정보 전달의 으름을 생물의 일반적 원칙으로서 Central dogma라 부르게 함

14 1.4 세포막은 세포에 경계를 짓고 세포 기능을 수행한다.
특징 원핵생물 진핵생물 세포크기 대부분 작다 (1~10um) 대부분 크다 (10~100um) 인 없음 있음 핵막 DNA 염색체에 단백질이 결합되지 않은 DNA 2 또는 그 이상의 염색체가 단백질과 결합된 DNA Genome 세포질 속에 있는 나선상의 DNA 핵막 내의 진핵 속에 존재 염색체 환상의 DNA 분자 핵 내의 쌍으로 된 염색체 미토콘드리아나 엽록체 내에 환상의 DNA가 있다 염색체 조성 DNA를 포함한 염기성 histon과 산성 단백질, 미토콘드리아와 엽록체 내의 DNA 염색체 분열 DNA 복제 DNA 복제 후 유사분열과 감수분열 미토콘드리아와 엽록체 DNA 복제 글리코겐 분해효소 세포액 내에 존재 세포질 내 존재 산화효소 세포막이나 메소좀에 존재 미토콘드리아의 크리스타와 페록시좀 막에 존재 단백질 합성 세포액 내의 리보솜 세포질 내의 과립성 소포체에 잇는 리보솜, 미토콘드리아와 엽록체 내의 리보솜 리보좀 70S (50S+30S) 80S (60S+40S) 미토콘드리아와 엽록체는 50S~60S 원형질막 Sterol이 없는 상태 Sterol이 있는 상태 세포벽 일반적으로 존재 = Peptidoglycan으로 구성 식물세포에는 존재 = 주로 다당체 동물 세포에는 없다 중심체 없다 동물세포 존재, 식물세포 없음 내생포자 내열성 미세필라멘트와 미세소관 대부분 존재

15 1.4 세포막은 세포에 경계를 짓고 세포 기능을 수행한다.
과립세포질 그물, 무과립세포질 그물 = 세포 모든 활동 조절 (DNA 소유) = 리보솜의 유무 = 단백질 합성 공장 = ATP 합성 공장

16 CHAPTER 02 물, 약한 결합, 혼돈으로부터의 질서 창조

17 2.1 열 운동은 생물학적 상호작용의 원동력이다 브라운 운동이란? 입자들의 운동은 주변환경의 불규칙한
변화인 열에너지의 변동에 의한 것이다. (생명체에 필수적인 에너지를 제공) ex) 물에 떠 있는 꽃가루의 운동, 냄새의 확산현상 등 물 = 브라운 운동의 생화학적 상호작용의 원동력을 제공하는 역할

18 2.2 생화학적 상호작용은 수용액에서 일어난다 (1) 물 분자의 구조와 극성 = 물 분자는 굽은 형 구조이며 극성을 띈다.
(1) 물 분자의 구조와 극성 = 물 분자는 굽은 형 구조이며 극성을 띈다. 결합각 = 104.5˚의 굽은 형 구조 ┕ 비공유 전자쌍이 공유 전자쌍을 강하게 밀어내므로 물분자는 굽은형 구조를 가짐

19 2.2 생화학적 상호작용은 수용액에서 일어난다 (2) 공유결합
공유결합이란 비금속 원소간에 일어나는 결합으로 두 원자가 전자쌍을 공유함으로써 형성되는 결합이다. ┕비금속 원자들이 서로 홀전자를 내놓아 전자쌍을 이루고 전자쌍을 서로 공유함으로써 18족 원소와 같은 안정한 전자배치를 이루는 결합

20 2.2 생화학적 상호작용은 수용액에서 일어난다 (3) 수소결합
수소결합이란 플루오르(F), 산소(O), 질소(N)처럼 상대적으로 전기음성도가 큰 원자가 전기음성도가 작은 수소(H)와 결합하는 정전기적 인력 전기음성도란? 원자가 공유전자쌍을 끌어당기는 힘의 정도 (주기율표에서 같은 주기에서는 원자번호가 증가할수록 같은 족에서는 원자번호가 감소할수록 커진다) 수소결합을 하는 물질의 특성 = 물은 다른 물질에 비해서 녹는점과 끓는점이 높으며 비열이 크고 융해열과 기화열이 높다. 표면장력이 크다.

21 2.3 약한 상호작용들은 중요한 생화학적 특성이다 3. 비공유 결합 (=염다리) (1) 이온결합
양이온이 되기 쉬운 금속 원자와 음이온이 되기 쉬운 비금속 원자 사이의 정전기적 인력에 의한 결합 ex) NaCl 염화 나트륨

22 2.3 약한 상호작용들은 중요한 생화학적 특성이다 클롱의 법칙
=두 대전체 사이에 자용하는 전기력은 두 대전체의 전하량의 곱에 비례하고 대전체 사이의 거리의 제곱에 반비례함을 나타낸 것.

23 2.3 약한 상호작용들은 중요한 생화학적 특성이다 (2)반데르발스 인력
A구간 = 두 이온간의 거리가 너무 가까워져 서로 밀어내려는 반발력이 크게 작용하여 에너지가 높아지며 불안정한 상태이다. C구간 = 이온간의 거리가 멀어 반발력이 작게 작용하고 두 이온이 접근할수록 정전기적 인력이 작용하여 에너지가 낮아지며 안정한 상태가 된다. B구간 = 반데르발스의 접촉거리라고 하며 인력과 반발력이 균형을 이루는 지점으로 에너지가 가장 낮아 안정한 상태이며 이 구간에서 이온간의 결합이 형성된다. (2)반데르발스 인력 반데르발스 인력이란 순간적으로 형성되는 쌍극자와 이로 인하여 유도되어 형성되는 쌍극자와의 정전기적 인력 에너지 반발력에 의한 에너지 변화 인력에 의한 에너지 변화

24 엔트로피에 의해 모이는 현상을 소수성 효과라 한다.
2.4 소수성 분자들은 함께 모이게 된다 1. 소수성 상호작용이란 극성용매 중에 분자의 비극성 부분의 경우 극성용매와 접촉하는 면이 최소화되는 경향으로 엔트로피에 의해 촉진되며 생체기계 분자의 3차 구조 또는 회합에 중요하다. 엔트로피가 낮은 상태 엔트로피가 높은 상태 엔트로피에 의해 모이는 현상을 소수성 효과라 한다.

25 2.4 소수성 분자들은 함께 모이게 된다 2. 양친매성 분자
양친매성 분자란 분자에 극성기(친수성)와 비극성기(친유성기, 소수기)가 있는 분자의 총칭으 뜻하며 양친매성 분지르는 계면활성, 인지질, 당지질 등이 있다. 인지질, 이중층이 양친매성 분자의 대표적인 예이다.

26 2.4 소수성 분자들은 함께 모이게 된다 3. 작용기란? 탄화수소에 결합하여 공통적인 성질을 나타내게
화합물종류 소수성 지방족 탄화수소 방향족(여러 개의 이중결합을 가진 고리구조의 탄화수소) 히드록실기 알코올 알데히드 케토 케톤 카르복실기 카르복실산 아미노기 아민 인산기 유기인산 황화수소기 티올 2.4 소수성 분자들은 함께 모이게 된다 3. 작용기란? 탄화수소에 결합하여 공통적인 성질을 나타내게 하는 원자나 원자단으로 탄화수소 유도체의 성질을 결정하는 부분

27 2.5 pH는 생화학에서 사용되는 중요한 자료이다 수소이온지수(pH)→수용액 속의 H₃O+농도는 매우 작은 값이므로 이를 편리하게 사용하기 위해 H₃O+ 농도의 역수값에 상용로그를 취하여 표현한 대수값 pH = 수용액 속의 [H+]의 역수에 대한 상용로그 값 pOH = 수용액 속의 [OH⁻]의 역수에 대한 상용로그 값 Kw[물의 이온곱상수]= [H+ ]+ [OH-] (25 °C)  온도가 달라지면 pH도 변한다 H⁺와 OH⁻의 농도는 반비례 ( pH + pOH = 14) ex) [H⁺] = 10⁻² 라면 [OH⁻] = 10⁻¹²

28 2.5 pH는 생화학에서 사용되는 중요한 자료이다 용액의 pH 산성pH< 중성pH= 염기성pH>7

29 2.5 pH는 생화학에서 사용되는 중요한 자료이다 완충용액과 완충작용
완충용액 = 약산과 그 짝염기 또는 약염기와 그 짝산이 상당량 섞여있는 용액 (짝염기 = 산의 이온화에 의해 생성된 물질 짝산= 염기에 양성자가 첨가된 물질) 완충용액은 생명체에 필수적이다.  pH를 유지할 수있게 한다. 혈액의 pH= 7.35~ 7.45 완충작용 = 완충용액에 산과 염기를 가하거나 물로 희석하여도 그 pH가 변하지 않는 작용

30 CHAPTER 03 아미노산

31 3.1 단백질은 20가지의 아미노산의 다양한 조합으로 만들어진다
아미노산 기본구조 a-아미노산 = 카르복시기와 아미노기가 동일한 탄소에 결합된 아미노산으로 키랄(Chiral)의 한 성격을 같는다. [키랄탄소(Chiral carbon)=비대칭으로서 네개의 각기 다른 기들과 결합한 탄소 a-아미노산은 L형 또는 D형 이라고 불리는 거울상 이성질체로 존재한다.

32 3.2 아미노산들은 다양한 작용기들을 가지고 있다 아미노산 20가지
1.소수성 아미노산= 수소와 탄소로만 구성된 곁사슬을 갖는 아미노산 2.극성 아미노산= 전체적으로 중성이지만 전기음성도가 큰 원자를 포함한 나머지 부분을 소유 3.양전하 아미노산= 아미노산들은 친수성으로 만들어준다. 4.음전하 아미노산=음전하를 띠는 산성 곁사슬을 가지고 있다.

33 3.3 필수 아미노산은 반드시 음식을 통해서 섭취되어야 한다
인체에서 합성하지 못하고 음식물의 섭취를 통해서 얻는 아미노산 필수 아미노산의 종류 9가지 아르기닌, 이소류신, 류신, 리신, 페닌알라닌, 메티오닌, 트레오닌, 트립토판, 발린 (어린아이의 경우 히스티딘도 추가된다. )

34 3.3 필수 아미노산은 반드시 음식을 통해서 섭취되어야 한다
콰시오커 주로 유아의 경우에 단백질 섭취량이 극히 적은 상태가 오랜 기간 계속되었을 때 나타나는 여러가지 증세 콰시오커 초기 증상 무기력, 과민성, 발육장애 등

35 수고했습니다. 우리가^^