생화학의 시작물질
자연적인 현상에서 발견되는 원소들은 92가지로 이 중 24가지의 원소들은 다양한 생명체를 구성하는데 필수적인 원소이다. 희토류 원소들은 생명체를 구성하는데 이용되지 않고 알루미늄과 티타늄 또한 이용되지 않는다. 다양한 생명체들을 구성하는 원소들 중 공통적으로 필요한 원소들도 있지만 식물과 동물 사이엔 필요한 원소들의 차이점이 존재한다. 예를 들자면 바다 조류일 경우 브로민이라는 원소를 이용하지만 육지의 식물들과 동물들은 브로민이라는 원소를 구성요소로 사용하지 않는다. 또한 모든 동물들은 나트륨이 필수 구성요소이지만 식물들의 경우 나트륨을 이용하지 않는다. 반대로 식물들은 붕소와 규소가 구성요소로 사용되지만 동물들은 이용하지 않는다.
사람의 경우 산소, 인, 탄소, 수소, 질소, 칼슘과 같은 6가지의 원소들이 99%를 구성하고 있으며 이 6가지의 원소를 제외하고도 18가지의 미량의 원소들이 필수적인 구성요소이다.
생화학의 생체분자
생체분자는 탄수화물, 핵산, 지질, 단백질 4가지로 나눠진다. 대부분의 생체분자들은 중합체이며 단위체는 큰 고분자를 구성하기 위해 상호 보완 작용을 하고 있는 작은 분자들을 말한다. 단량체가 서로 이어지며 생체고분자로 합성이 될때 탈수 반응이 이루어진다. 서로 다른 고분자들의 경우 좀 더 큰 복합체를 구성하기 위해 이용되며 이런 복합체들의 경우 생물활성에 이용되기도 한다.
이들 중 탄수화물은 에너지를 저장하거나 구조를 형성하는 역할을 한다. 당의 경우 탄수화물로 변환이 되지만 모든 탄수화물들이 당에서 오는 것은 아니다. 최근에 밝혀진 것에 의하면 다양한 탄수화물이 지구상에 존재하며 탄수화물은 에너지를 저장하는 역할을 가지거나 세포간의 상호 작용이나 신호전달을 하는데 큰 역할을 한다.
탄수화물의 가장 간단한 형태는 단당류이고 탄소, 수소, 산소를 1:2:1의 비율로 되어있다. 탄수화물 중 가장 중요한것은 포도당이고 포도당은 과일에서 단맛을 내는 것과 관련이 있는 단당류이다. 단당류는 선형의 형태나 고리형태로 존재가 가능하며 선형의 단당류는 가보닐기와 하이드록시기 반응을 통해 존재가 가능하며 산소 원자가 고리에 포함된 탄소 고리의 형태로 존재한다. 고리형 분자는 알도스이면 헤미아세탈, 케토스이면 헤미케탈로 존재가 가능하다.
지질은 왁스나 당지질, 인지질, 스핑고지질, 지방산이나 테르페노이드를 포함하는 화합물이며 대부분 물에 불용성을 가지고 있고 다양한 종류의 분자를 포함하고 있다. 몇개의 지질들의 경우 선형의 지방족 화합물이지만 또 다른 지질들의 경우 고리 구조로 존재하고 있다.
지질은 보통 글리세롤 1분자에 다른 분자들의 결합으로 구성되어진다. 대부분의 지질은 비극성을 띄지만 일부 지질들의 경우 극성을 갖고 있는 경우도 있다. 지질은 사람이 섭취하는 식단에서 필수적인 부분으로 보통 기름들이나 버터, 치즈와 같은 것들에서 얻는다. 식물성 기름의 경우 다불포화산 지방산이 풍부하며 지방 함유 제품들은 소화가 되면서 최종 분해 산물인 지방산과 글리세롤로 분해가 된다.
단백질은 아미노산으로 이루어진 거대한 고분자 중합체이다. 아미노산은 키랄 탄소에 아미노기와 곁사슬, 수소원자, 카복시기가 섞여있는 화합물이다. 단백질은 구조적이거나 기능적인 역할을 갖는다. 액틴과 마이오신이라는 단백질은 골격근의 수축을 일으키는데 사용이 된다. 체내에 흡수된 단백질은 보통 소장을 통해 단일 아미노산으로 분해가 되어지고 흡수가 된다. 그리고 이 아미노산들은 새로운 단백질들을 만들기 위해서 결합을 준비한다. 이러한 과정을 통해 시트르산 회로나 오탄당 인산 경로와 같은 단백질을 구성하고 있는 20가지의 아미노산을 만드는데 사용될 수 있고 거의 모든 세균과 식물은 아미노산 합성을 위해 모든 효소들을 가지고 있다고 알려졌다. 하지만 사람이나 포유류들은 단백질 합성에 사용되는 20가지 아미노산 중 10개 정만 합성이 가능하며 류신이나 리신, 메싸이오닌, 트레오닌과 같은 아미노산들은 합성이 불가능하다. 이렇게 합성이 불가능한 것들은 필수 아미노산으로 무조건적으로 섭취를 해야만 한다.
핵산은 생명활돌에 필수적인 생체 고분자로서 세포핵에서 주로 발견이 된다. 핵산은 복잡한하고 커대한 분자 구조이며 이것은 유전 정보를 전달 할 수 있다. 핵산은 뉴클레오타이드를 주 단위체로 하고 있다. 뉴클레오타이드의 경우 핵염기와 인산, 5탄당으로 구성이 되어진다.
일반적인 핵산은 DNA와 RNA가 있으며 각 뉴클레오타이드는 핵산을 구성하고 핵염기의 서열에서 정보가 저장된다.
뉴클레오타이드는 각 세포의 유전 물질을 형성하는 역할 외에도 아데노신 삼인산이라는 주요 에너지 운반 분자를 구성하고 2차 전달자의 역할도 가지고 있다.
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