생화학

생화학의 정의

생화학은 생물체 내부에서 이루어지는 화학 과정이나 생물체와 관련된 화학 과정과 관련하여 연구하는 학문 중 하나이다. 생물화학이라고도 불린다. 생물학의 하위 분야로 생화학은 세가지 분야인 분자유전학, 물질대사, 단백질 과학으로 나눠진다. 20세기부터 이러한 분야들의 연구를 통해 생명의 과정과 관련된 설명을 성공적으로 연구했다. 생명과학에서의 대부분의 분야들이 생화학적 연구와 방법론을 통해 연구가 되어지며 발전되어지고 있다. 생화학은 생물체 내부에서 생체분자들이 살아가는 방법과 함께 세포들간의 반응 및 효과에 대해 연구를 집중하고 있으며 조직과 개체, 기관의 구조와 기능과 관련해서 연구를 진행하고 있다. 

생화학은 생물체에서 일어나는 분자 메커니즘과 관련된 연구를 하는 분자생물학과 많은 관련을 가지고 있다. 

생화학에서 대부분의 연구는 단백질과 지질, 탄수화물, 핵산과 같은 생물학적인 고분자에서의 상호작용과 기능, 구조를 연구하고 있다. 이러한 생체분자들은 세포를 형성하고 생명활동과 같은 역할을 가지고 있다. 세포에서의 화학작용들은 이보다 더 작은 분자들과 이온들에 의해 이루어진다. 이러한 분자나 이온들은 물과 금속과 같은 무기화합물 또는 단백질합성에 이용되어지는 아미노산과 같은 유기화합물이다. 세포들의 화학반응을 이용하여 환경에서 에너지를 사용하는 메커니즘을 물질대사라고 부르며 생화학에서 발견된 물질대사들은 의학이나 영양학, 농업에 사용이 된다. 의학에서 발견된 물질대사들은 질병의 원인과 치료방법 또는 의약품을 개발하는데 사용이 되며 영양학에서는 건강을 유지하는 비법과 영양소 결핍으로 인해 생겨나는 질병들과 관련해서 사용된다. 농업에선 비료와 양들과 관련되 조사를 하고 작물의 저장방법과 해충을 막거나 작물을 잘 재배하는 방법에 대해 연구를 한다.

 

생화학의 역사

생화학은 고대 그리스에서 부터 연구가 진행되어져 왔다. 연구 범위는 생물체를 구성하고 있는 요소와 함께 그 요소들간의 체제 그리고 이 요소들간의 결합을 통한 생물체가 유지되어지는 과정과 관련된 것들을 주된 연구 범위로 정하고 있다. 하지만 생화학의 연구분야를 어떤 측명으로 초점을 맞추냐에 따라서 시작 시기는 달라질 수 있다. 이렇게 초점이 달라지면 19세기나 19세기 보다 좀 이른시기에 생화학의 연구가 시작되었다고 할 수 있다. 어떤 생화학자들은 생화학의 시작은 1833년 앙셀름 파얜이 효소를 최초로 발견했고 이 효소의 이름을 다이아스테이스라고 부른것이 최초의 시작이라고 주장하고 있고 또 다른 생화학자들은 에두아르트부흐너가 세포추출물에서 알코올 발효를 통한 생화학적 과정을 증명해낸 것을 생화학의 시작이라고도 한다. 또 다른 이들은 유스투스 폰 리비히가 1842년 생리학과 병리학에서의 물질대사와 관련된 화학적 이론을 주장한 유기화학을 통한 연구를 시작이라고 보기도 한다. 하지만 이보다 더 이른 시기인 18세기 앙투안 라부아지에가 연구한 발효와 세포호흡을 생화학의 시작이라고 주장하기도 한다. 또한 생화학의 복잡성과 관련되어 연구를 진행하며 단백질 화학과 관련된 연구를 한 에밀 피셔, 효소와 생화학의 역동성과 관련된 연구를한 프레더릭 가울랜드 홉킨스를 현대 생화학의 창시자라고 부르기도 한다.

생화학이란 용어는 생물학과 화학의 결합된 용어로 1877년 펠릭스 호페 자일러가 작성한 생리화학 저널에서 생화학이란 용어를 생리화학과 같은 의미로 사용하면서 시작됐다. 

과거엔 생명체나 생명체와 관련된 물질들은 무생물과 구별되는 물질을 가지고 있다고 생각해왔고 이러한 물질들은 오로지 생명체만이 생산을 할 수 있다고 생각했었다. 하지만 프리드리히 뵐러는 1828년 요소의 합성과 관련된 논문을 발표했고 유기 화합물들을 인위적, 인공적으로 만들어지는 것을 입증했다. 이후 20세 중반부터 생화학은 X선 결정학, 이중 분극 간섭계, 방사성 동위원소 표지법, 분자 동역학, 크로마토그래피와 같은 신규 기술들이 등장하면서 발전을 해왔다. 이런 기술들을 통해 해당과정과 시트르산 회로 같은 세포내의 분자들과 대사 경로와 관련된 분석이 가능해졌고 이를 통해 생화학은 큰 발전을 이루게되었다. 1963년 필립랜들은 랜들회로를 발견했으며 이것은 당뇨병과 관련된 회로였고 이는 지방산이 근육에서의 포도당 산화를 감소시킨다는 회로였다. 

생화확에서 중요한 사건은 유전자와 세포 간의 정보 전달의 역할을 가지고 있는 유전자의 발견이다. 생화학은 이런 학문을 분자 생물학이라 부르며 1950년 제임스 왓슨, 로절린드 프랭클린, 모리스 윌킨스, 프랜시스 크릭은 DNA의 구조를 알아냈고 유전 정보간의 전달 관계를 연구하는데 큰 역할을 하게되었다. 1958년 조지 비들과 에드워드 테이텀은 하나의 유전자가 하나의 효소를 성생하는것을 연구 및 증명한 결과로 노벨 생리학, 의학상을 받았다. 1988년 콜린 피치포크는 법정에서 DNA 증거를 통해 살인 혐의를 처음으로 유죄 판결을 받은 사람이다. 2006년엔 앤드루 파이어와 크레이그 멜로는 RNA의 간섭으로 인한 유전자 발현의 침묵과 관련된 연구를 통해 노벨 생리학, 의학상을 받았다.