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생체분자 (Biomolecules)
생체분자(Biomolecule)는 세포 구조와 기능을 이루는 화학 물질로, 생체분자(Biomolecule)는 탄수화물, 지질, 단백질, 핵산, 비타민과 미네랄을 포함합니다.
생체분자(Biomolecule)
- 탄수화물
- 지질
- 단백질
- 핵산
- 비타민과 미네랄
탄수화물
탄수화물(Carbohydrate)은 세포의 빠른 에너지원이자 세포 표면 신호와 저장 에너지의 형태로 기능합니다.
단당류
단당류(Monosaccharide)는 더 작은 당으로 가수분해되지 않는 기본 당 단위입니다.
단당류의 구조는 탄소 수와 카보닐기의 위치에 따라 기능이 달라집니다.
| 글루코스(Glucose) |
| 🔵 글루코스는 혈액에서 가장 중요한 에너지원이며 해당과정으로 들어가 ATP를 만듭니다. |
| 🔵 뇌와 적혈구는 포도당 의존도가 높아 혈당 유지가 생존에 중요합니다. |
프럭토스와 갈락토스도 간에서 대사되어 에너지 경로로 연결됩니다.
| 프럭토스와 갈락토스(Fructose and Galactose) |
| 🔵 프럭토스는 과일과 설탕에 많고 간에서 해당과정 중간물질로 전환됩니다. |
| 🔵 갈락토스는 젖당의 구성 성분이며 대사 효소 결핍 시 갈락토스혈증이 발생할 수 있습니다. |
이당류와 다당류
이당류(Disaccharide)와 다당류(Polysaccharide)는 단당류가 글리코사이드 결합으로 연결된 형태입니다.
결합 방식은 소화 가능성과 저장 형태를 결정합니다.
| 글리코사이드 결합(Glycosidic Bond) |
| 🔵 단당류의 하이드록실기 사이에 형성되는 공유결합입니다. |
| 🔵 사람은 셀룰로오스의 베타 결합을 분해하지 못하지만, 녹말과 글리코겐의 알파 결합은 소화할 수 있습니다. |
저장성 다당류는 필요할 때 빠르게 분해되어 에너지를 공급합니다.
| 글리코겐(Glycogen) |
| 🔵 간과 근육에 저장되는 동물성 다당류로 가지가 많아 빠른 합성과 분해가 가능합니다. |
| 🔵 간 글리코겐은 혈당 유지에, 근육 글리코겐은 근수축 에너지 공급에 주로 사용됩니다. |
지질
지질(Lipid)은 물에 잘 녹지 않는 생체분자로, 에너지 저장, 세포막 형성, 신호 전달에 관여합니다.
지질은 탄소-수소 결합이 많아 같은 무게의 탄수화물보다 더 많은 에너지를 저장합니다.
| 중성지방(Triglyceride) |
| 🔵 글리세롤에 지방산 세 개가 결합한 형태로 지방조직의 주된 에너지 저장 물질입니다. |
| 🔵 공복이 길어지면 지방산으로 분해되어 베타 산화와 케톤체 생성에 사용됩니다. |
인지질은 세포막의 기본 구조를 만듭니다.
| 인지질(Phospholipid) |
| 🔵 친수성 머리와 소수성 꼬리를 가져 물속에서 자연스럽게 이중층을 형성합니다. |
| 🔵 세포막은 외부와 내부를 나누면서도 단백질 통로를 통해 선택적 이동을 허용합니다. |
스테롤은 막의 유동성과 호르몬 합성에 중요합니다.
| 콜레스테롤(Cholesterol) |
| 🔵 세포막 사이에 끼어 막의 지나친 경직이나 유동성을 조절합니다. |
| 🔵 스테로이드 호르몬, 담즙산, 비타민 D 합성의 전구체입니다. |
단백질
단백질(Protein)은 아미노산(Amino Acid)이 펩타이드 결합으로 연결된 고분자로, 효소, 구조, 수송, 신호 기능을 수행합니다.
아미노산의 곁사슬은 단백질의 접힘과 기능을 결정합니다.
| 아미노산(Amino Acid) |
| 🔵 아미노기, 카복실기, 수소, 곁사슬이 중심 탄소에 결합한 구조입니다. |
| 🔵 곁사슬의 전하, 극성, 크기가 단백질의 모양과 결합 부위를 결정합니다. |
단백질 구조는 단순한 사슬이 아니라 단계적으로 접힌 기능 단위입니다.
| 단백질 구조(Protein Structure) |
| -1차 구조는 아미노산 서열이고, 2차 구조는 알파 나선과 베타 병풍 같은 국소 접힘입니다. |
| -3차 구조는 전체 입체 구조이고, 4차 구조는 여러 소단위체가 결합한 형태입니다. |
단백질 변성은 구조가 깨져 기능을 잃는 과정입니다.
| 변성(Denaturation) |
| – 열, pH 변화, 유기용매는 약한 결합을 깨뜨려 단백질 입체 구조를 무너뜨립니다. |
| – 효소의 활성부위가 변형되면 기질이 맞지 않아 촉매 기능이 떨어집니다. |
핵산
핵산(Nucleic Acid)은 유전정보를 저장하고 전달하는 분자로 DNA와 RNA가 대표적입니다.
뉴클레오타이드는 핵산을 구성하는 기본 단위입니다.
| 뉴클레오타이드(Nucleotide) |
| 🔵 염기, 당, 인산으로 구성되며 서로 연결되어 DNA와 RNA 사슬을 만듭니다. |
| 🔵 염기서열은 단백질 정보를 담는 문자처럼 작동합니다. |
DNA와 RNA는 구조 차이 때문에 기능도 달라집니다.
| DNA와 RNA(DNA and RNA) |
| 🔵 DNA는 디옥시리보스와 티민을 가지며 안정적인 이중나선으로 유전정보를 저장합니다. |
| 🔵 RNA는 리보스와 유라실을 가지며 전사, 번역, 조절 과정에서 더 역동적으로 작동합니다. |
비타민과 미네랄
비타민(Vitamin)과 미네랄(Mineral)은 소량 필요하지만 효소 반응과 세포 기능 유지에 필수적입니다.
많은 비타민은 효소의 보조인자로 작용합니다.
| 조효소(Coenzyme) |
| 🔵 비타민 B군은 NAD, FAD, CoA 같은 조효소로 전환되어 전자와 화학기를 운반합니다. |
| 🔵 조효소가 부족하면 효소 단백질이 있어도 반응 속도가 떨어집니다. |
미네랄은 전기적 신호, 산소 운반, 효소 활성에 관여합니다.
| 보조인자(Cofactor) |
| 🔵 철은 헤모글로빈과 전자전달계에 필요하고, 마그네슘은 ATP 이용 효소에 중요합니다. |
| 🔵 칼슘은 뼈 구조뿐 아니라 근수축과 세포 신호전달에도 핵심 역할을 합니다. |
