생화학, 간단한 생체 분자들과 에너지 물질대사

생체 분자들은 고분자들을 형성할때 작은 단위체에서 큰 단위체로 고분자들을 형성하는 경향이 있다

아미노산, 단당류, 뉴클레오타이드들이 그 예시이며

Monomers에서 Polymers, 중합체로 되어지는데 이로써 얻는 이득은 monomers의 원료 제한에서 배열함으로써 세포에 이점을 얻는 다는 것인데, 이 뜻은 각 유닛간 화학적 결합으로 안정한 형태로 정보를 인코딩한다는 것이다

단, 지질은 큰 결합하는 것이 있지만 중합체인 폴리머를 형성하지 않는 것이 특징이다

단백질은 아미노산의 중합체이며 20개의 아미노산이 순서에 따라 단백질의 종류가 달라지며 아미노산끼리 폴리펩타이드를 하여 단백질을 형성한다

H20, 물이 빠져나가는 탈수축합반응을 보이며, 이를 펩타이드 결합이라고 칭한다

핵산은 리보솜에서 단백질을 합성하고, 폴리 뉴클레오타이드를 결합하여 DNA와 RNA를 형성한다

4개의 뉴클레오타이드로 결성하게 되는데 A,T,C,G,(U) 로 되어진다

뉴클레오타이드는 적은 변수 구조로 단백질보다 더 규칙적인 것이 특징이다

또한 결합할때에는 인산 다이에스터 결합, Phosphodiest bond 를 하며 알칼리 가수분해로 분해가 가능한 것이 특징이다

DNA와 RNA 의 차이로는 DNA는 RNA의 당에서 2' 산소를 뺀 것이다

따라서 명칭은 2'-deoxy-ribose 라고 하며, 뜻을 풀자면 2 프라임 산소가 제거된 리보스라는 것이다

다당류는 단당류의 조합이며 단당류 끼리 서로 결합하게 되어지는데 글루코시드 결합을 하는 것이 특징이다

단당류의 대표, 글루코스는 셀룰로스 블록이며 식물에서의 세포벽에서 단단함을 유지하는 것이 특징이다

다당류는 세포의 분자를 함유 가능한 것이 특징이다

에너지와 물질대사로 넘어와 설명하겠다

세포는 에너지를 통해서 생명활동을 하기 때문에 생물은 열역학에 속한다고 볼 수 있으며 그 에너지 시스템의 결정은 엔탈피와 엔트로피로 구성되어진다

엔트로피는 무질서도로 에너지의 흐름이며, 엔탈피는 고유 에너지량이다

G=H-TS 에서 더 실용적으로 사용하기 위해 dG=dH-TdS 로 식을 바꿔 계산하는 것이 특징이다

생화학은 시스템의 자유에너지와 엔탈피, 엔트로피를 측정 가능하며

H(after) - H(before)=dH<0 일시에 열 방출, dH>0 일시에 열흡수이며 엔트로피도 S(after)-S(before)=dS 라 설명한다

dG= G(product) - G(reatatnts) <0 일시에 열이 방출하는데 이를 간단히 설명하기 위해서 컵을 예시로 많이 든다

컵이 깨지지 않은 상태가 깨진 상태와 비교해서 많은 책들에서 설명한다

컵이 깨지지 않은 상태를 반응물이라고 하며, 깨진 상태를 생성물이라 하는데, dG<0 이 됨으로 자발적 반응이라고 하며 자발적 반응은 뜨거운 상태에서 차가운 상태로 변해지는 열역학 제 2법칙에서 이야기 되어진다

이는 엔탈피는 낮아지며, 엔트로피는 상승하게 되어지는 것이다

A에서 B로 갈때를 비자발적, 에너지 흡수라 하며, B에서 A로 갈때는 자발적, 에너지 방출이라고 한다

여기서 많은 학생들이 착각하는 것이 있는데 엔트로피가 높아진다고 해도 반응 속도에는 영향을 주는 것이 아니다

반응 속도에 영향을 끼치는 것은 분자 농도, 온도, 촉매등이 있다

만약 dG=0 일시에는 속도가 동일하며 변화가 없다

생명체는 이러한 반응에서 비자발적 반응을 하며, 엔트로피를 역행시켜 그 에너지를 얻는다

따라서 필자는 이러한 현상을 무질서를 창조하면서 질서를 유지한다고 언급하고 싶은 마음이 있다

이러한 예시로 비자발적인 반응인 광합성이 있으며, CO2 처럼 산화가 크며, 환원되지 않은 것은 낮은 에너지를 가지고 있고 CH4 처럼 산화가 적고 환원이 크면 높은 에너지를 가지고 있으므로 적당히 알아두면 좋다