Chapter 2. 신체의 구성
1 . 원자, 이온, 화학결합 그리고 분자
♨ 생물의 구조와 기능 -> 이온, 원자, 분자의 상호 작용과 성질에 기인
1) 원자(atom)
- 화학물질을 구성하는 가장 작은 단위 - Nucleus -> proton + neutron
-> atomic mass 결정
- Electron -> proton 과 같은 개수로 존재 -> 궤도(orbit)를 따라 Shell 형성
-> shell 1 : 2개의 전자로 안정화 -> shell 2 : 8개의 전자로 안정화
☞ 원자가 전자(valence electron) : 최외곽 전자
☞ 동위 원소(isotope) : 핵속의 동일한 양성자 수, 다른 중성자 수 (C14)
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2) 분자와 화학결합
(1) 분자(molecule) : 두개 이상의 원자 사이의 전 자의 상호작용에 의해 형성
(2) 공유결합(covalent bond) : 최외곽전자의 공유 -> 2 혹은 8을 맞춤
-> 가장 강한 화학결합
☞ 비극성(nonpolar) : 두 원자사이의 동등한 전자 분포
☞ 극성(polar) : 정전기적 인력이 다른 원자사이의 불균등한 전자분포
-> O, N, P : 정전기인력이 강함
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(3) 이온결합(ionic bond) : 하나의 원자로부터 1개 이상의 전자가 다른 원자로 전이 ->
ion 형성
-> ion 간의 결합형성 -> ionic compound
☞ 양이온(cation) : 전자를 내어줌
☞ 음이온(anion) : 전자를 받아들임
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☞ 친수성(hydrophilic) vs 소수성(hydrophobic) - hydration sphere 형성여부
- electroattractive molecule 존재여부
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(4) 수소결합(hydrogen bond)
- polar covalent bonded hydrogen molecule 과 다른 극성공유결합분자 간의 약한 결합 - 단백질, DNA 구조 형성의 주된 힘으로 작용
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3) 산, 염기, pH
- 물분자의 이온화 -> 동일한 양의 OH -, H + 형성 -> 10-7M - 산(acid) : 용액에 H+를 방출시키는 분자 -> proton donor
-> 산성용액(acidic) : 물보다 높은 농도의 H+를 가진 용액 - 염기(base) : 용액 중의 H+ 를 제거시킬 수 있는 분자 -> proton acceptor
-> 염기성 용액(basic) : 물보다 낮은 농도의 H+를 가진 용액 (1) pH(산도) : 수소농도 역수의 대수 -> - log〔H+〕
[H+] = 10-2 M -> pH ? [H+] = 10-9 M -> pH ? (2) 완충용액(buffer)
- 수소이온 농도의 급격한 변화를 막아 용액의 pH를 안정화시키는 분자와 이온의 계(system) HCO3- + H+ H2CO3
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2. 유기분자(organic molecule)
- 탄소와 수소를 포함하는 분자
- 다양한 공유결합 포함 -> 단일, 이중, 삼중, 사중 공유결합 - 사슬, 고리(aromatic) 형태
- functional group(작용기) 포함 -> 유기분자의 독특한 성질 결정
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1) 탄수화물
- 단당류(monosaccharide) : hexose, pentose
- 이당류(disaccharide)
: sucrose, lactose, maltose - 다당류(polysaccharide)
: starch, glycogen
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☞ 탄수화물 합성과 분해
- 합성 : 탈수합성(dehydration synthesis) - 분해 : 가수분해(hydrolysis)
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2) 지질(Lipid)
- 물에 녹지 않음
- 비극성 탄화수소 사슬과 고리구조로 구성 (1) 중성지방(triglyceride)
- glycerol + fatty acid
- Saturated vs Unsaturated(포화 vs 불포화) fatty acid
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(2) Keton body(케톤체)
- 유리지방산이 에너지원으로 사용된 후 간에서 생성
- acetoacetic acid, beta-hydroxybutyric acid, acetone
- ketosis : 혈중 케톤체 농도 증가현상 -> 기아, 당뇨의 경우 빠른 지방분해로 발생 - ketoacidosis : acetoacetic acid, beta-hydroxybutyric acid에 의한 혈액 산성화
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(3) 인지질(phospholipid)
- 2개의 지방산과 인산염 포함 -> 양친매성(amphiphatic) - 세포막의 주요성분 -> 친수성 헤드 + 소수성 꼬리
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(4) 스테로이드(steroid) - 비극성 -> 물에 불용
- 기본구조 : 하나의 five carbon ring과 세개의 six carbon ring으로 구성 - 종류에 따라 결합된 기능기가 다름
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(5) 프로스타글란딘(prostaglandin) - cyclic hydrocarbon을 갖는 지방산 - 20개의 탄소로 구성
-> ARA로부터 합성 시작 - 다양한 생리활성 조절에 관여
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3) 단백질(Protein) (1) 구조
- 아미노산의 peptide 결합에 의한 polypeptide 구조 - 1차 -> 4차구조
- glycoprotein(당단백질) : 탄수화물을 포함 -> hormon, membrane protein - lipoprotein(지질단백질) : lipid 포함 -> 세포막, 혈장에 주로 존재
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(2) 기능
- 구조적 다양성으로 인해 광범위한 기능 담당
- 조직구조 형성, 효소, 항체, 신호전달, 생리활성 조절
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4) 핵산(Nucleic acid)
- nucleotide의 중합에 의한 polynucleotide 구조 - nucleotide : pentose + base + phosphate group - DNA, RNA
