1. 생체분자의 개념 및 특징
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탄소(백본)와 작용기
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대부분의 생체분자는 탄화수소가 골격(백본)이 되며, 중간중간에 카복실기, 아민기, 하이드록시기 등 다양한 작용기가 붙어 물과의 상호작용이나 반응성을 결정한다.
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지방(지질) 역시 탄화수소 사슬을 갖지만, 에스터 결합 등으로 극성을 부여받기도 한다.
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작은 분자와 고분자
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아미노산, 당(단당류), 지방산, 뉴클레오타이드 등은 대체로 분자량이 1,000 달톤 이하인 작은 분자다.
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이들이 폴리머화(고분자화) 되어 단백질(폴리펩타이드), 다당류, 핵산(DNA/RNA) 등 거대 분자를 형성해 생명체 구조·기능을 담당한다.
2. 단백질과 아미노산
2.1 아미노산(Amino Acids)
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공통 구조: 중심 탄소(α-탄소)에 수소(H), 카복실기(-COOH), 아민기(-NH2), 그리고 서로 다른 곁사슬(R기)이 결합.
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곁사슬(R기)의 성질에 따라 극성/비극성, 산성/염기성 등으로 분류 가능.
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비극성 아미노산: 주로 알킬기나 방향족 고리를 갖는 곁사슬(예: 알라닌, 발린, 페닐알라닌 등).
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극성 아미노산: 하이드록시기(-OH), 아민기(-NH2), 설프하이드릴기(-SH) 등을 갖는 곁사슬(예: 세린, 트레오닌, 시스테인 등).
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산성 아미노산: 추가적인 카복실기를 갖는 아스파트산, 글루탐산.
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염기성 아미노산: 아민기(-NH2)가 여러 개 존재해 양전하를 띠는 라이신, 아르기닌, 히스티딘.
2.2 아미노산 결합 – 펩타이드 결합(Peptide Bond)
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아미노산 간 탈수축합반응으로 아민기(NH2)와 카복실기(COOH)가 결합하면서 물(H2O)이 빠져나오고, 아마이드 결합(펩타이드 결합)이 형성됨.
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2개의 아미노산이 결합하면 다이펩타이드, 여러 개가 중합되면 폴리펩타이드가 된다.
2.3 폴리펩타이드와 단백질
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폴리펩타이드가 3차원적으로 접힘(folding) → 기능성 구조를 이루면 이를 단백질이라고 부름.
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예:
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마이오글로빈: 철(Fe)을 결합해 산소 저장·수송에 관여. 내부 활성 부위에서 특정 아미노산(예: 히스티딘)이 중요 역할.
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헤모글로빈: 4개의 폴리펩타이드 사슬이 모여 혈액에서 산소를 운반.
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단백질의 역할
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효소, 세포·조직 구조, 면역(항체), 생체 내 조절, 운반, 저장, 독소·방어 등 광범위하게 작용.
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강의에서는 단백질 전체 내용을 5장에서 상세히 다룰 예정.
3. 당류(Carbohydrates)
3.1 분류 기준
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탄소 수에 따라 3탄당, 4탄당, 5탄당, 6탄당 등으로 분류
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예: 3탄당(글리세르알데하이드, 다이하이드록시아세톤 등)
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알데하이드기(알도스) / 케톤기(케토스) 보유 여부에 따라 알도스, 케토스로 나뉨.
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당 개수에 따라 단당류, 이당류, 다당류로 분류.
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당이 연결될 때에는 글리코사이드 결합 형성.
3.2 다당류
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예: 셀룰로오스(식물 세포벽), 전분(녹말), 글리코겐 등은 여러 단당류(주로 포도당)가 결합된 고분자.
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단백질과 당이 결합된 당단백질(glycoprotein) 같은 복합체도 생체 내에서 중요하게 작용한다.
4. 지질(Lipids)
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지방산(Fatty Acids)
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포화지방산: 탄소 사슬에 이중결합이 없는 형태(예: 스테아르산).
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불포화지방산: 이중결합을 갖고 있어 비교적 쉽게 분해 가능(예: 올레산 등).
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불포화지방산이 포화지방산에 비해 대사 시 분해가 용이하다고 알려져 있어 건강상 좀 더 권장되기도 함.
5. 뉴클레오타이드(Nucleotide)와 핵산(Nucleic Acids)
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구성: 인산(Phosphate) + 당(5탄당) + 염기(베이스).
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뉴클레오타이드가 인산 다이에스터 결합으로 서로 연결되어 DNA, RNA의 골격을 형성.
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흔히 3번 탄소-5번 탄소를 잇는 “3’-5’ 인산 다이에스터 결합”이라고 부름.
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염기의 종류(A, T, G, C / RNA에서는 U) 조합에 따라 유전정보가 결정된다.
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강의에서는 이 내용을 17장에서 자세히 다룰 예정.
6. (중간 코너) AI와 미래 역량 언급
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강의 중간에 ChatGPT 등 AI 활용에 대한 중요성을 강조.
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창의적 사고와 비판적 수용 능력이 향후 생존과 경쟁력의 핵심 역량이 될 것이라고 언급함.
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대부분의 지식 정보는 이미 온라인이나 AI를 통해 빠르게 습득 가능하므로, ‘어떻게 활용하고 심화해나갈 것인가’가 중요해지는 시대라고 조언.
정리
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생화학에서 다루는 주요 4대 생체분자(아미노산/단백질, 탄수화물, 지질, 뉴클레오타이드/핵산)에 대한 기본 구조와 작용을 다룸.
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작은 단위 분자가 중합 반응을 통해 거대분자(단백질, 다당류, 핵산 등)를 이루고 생체 내에서 다양한 기능을 수행한다는 점이 핵심.
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강의 후반부에는 AI 시대에 맞추어 학습 및 창의적 활용 능력의 중요성을 강조하는 내용이 포함되었다.