생물의 화학적 기초

생물의 화학적 기초

생물을 구성하는 원소들은 모두 무생물에도 존재한다. 생물을 구성하는 주요 원소로는 탄소, 수소, 질소, 산소, 인, 황이 있으며, 그 밖에도 소량의 칼슘, 철, 마그네숨, 칼륨, 나트륨 등이 있다. 

 

또한 물은 단순하지만 생물에게 가장 중요한 화합물로, 모든 생물체의 몸은 50퍼센트에서 95퍼센트가 물로 이루어져 있다. 생물의 몸에서 일어나는 대부분의 화학반응은 수용액 상태에서 일어난다. 따라서 여러가지 물질을 용해시킬 수 있는 물은 생명 유지에 필수적이다. 물은 또한 생물의 몸에서 일어나는 여러가지 화학반응에 참여하며, 양분 등 여러 물질을 운반한다. 

 

물을 제외하고, 생물체에 들어있는 모든 주요 화합물에는 탄소가 들어 있다. 각각의 탄소원자는 네 개의 다른 원자와 매두 안정된 화학결합을 이룰 수 있다. 또 탄소원자는 네 개의 다른 원자와 매우 안정된 화학결합을 이룰 수 있다. 또 탄소원자들은 서로 연결되어 다양한 길이와 형태를 가진 사스을 만들 수 있다. 탄소는 수천 가지의 분자를 만들 수 있다. 그러나 거의 모든 생물은 대략 50가지의 탄소화합물과 이들로 만들어진 거대분자로 이루어져 있다. 주요 거대분자에는 탄수화물, 지질, 단백질, 핵산이 있다.

 

 

탄수화물

탄수화물은 탄소와 수소, 그리고 산소로 이루어져 있다. 탄수화물에는 이들 원소가 대략 탄소 하나당 수소 두 개와 산소 한 개 꼴로 들어있다.

 

탄수화물의 기본 단위는 단당류라고 하는 간단한 당으로, 당은 모든 세포활동에 필요한 에너지를 공급한다. 단당류는 사슬 모양으로 길게 연결되어 다당류가 된다. 다당류는 생물체에서 양분을 저장하는 수단으로도 사용되는데. 식물은 녹말의 형태로 양분을 저장하며, 동물은 글리코겐의 형태로 저장한다. 셀룰로오스와 같은 다당류는 식물체를 지탱하는 구실을 한다. 예를 들어 나무는 거의 대부분이 셀룰로오스로 이루어져 있다.

 

지질

지질은 주로 탄소와 수소로 이루어져 있으며, 산소도 적은 양이 포함되어 있다. 또 질소와 인을 포함하는 것도 있다. 가장 잘 알려진 지질은 동물의 지방과 식물의 기름으로, 모두 중요한 에너지원이다. 여러 종류의 생물이 지질의 형태로 양분을 저장한다. 

 

그 외의 중요한 지질로는 인지질과 스테로이드가 있다. 인지질과 스테로이드는 지방이나 기름보다 더 복잡한 구조로 ㅇ되어 있다. 인지질에는 인산이 포함되어 있으며, 질소가 포함된 것도 있다. 인지질은 층을 이루어 세포막의 기본 구조를 형성한다. 스테로이드는 탄소 고리 네 개가 연결된 것에 다른 원자와 분자들이 덧붙여진 것으로, 성호르몬, 부신호르몬, 콜레스테롤 등이 있다.

 

단백질

단백질은 탄수화물이나 지질보다 훨씬 더 복잡한 구조로 되어 있다. 단백질은 아미노산이 여러 개 모여서 만들어진 폴리펩티드라고 하는 긴 사슬 하나 또는 그 이상으로 이루어진다. 모든 아미노산에는 탄소, 수소, 질소. 산소가 들어있으며, 종류에 따라서는 황을 포함하기도 한다. 단백질을 구성하는 아미노산은 사람의 경우 20가지가 있으며, 각각의 단백질 분자는 50~1000개에 이르는 아미노산으로 이루어져 있다.

 

단백질은 살아있는 세포 속에 존재하는 거대분자 중 가장 많은 양을 차지한다. 단백질을 구성하는 아미노산의 종류가 다양하고, 각 단백질에 포함된 아미노산의 수가 많기 때문에 단백질의 종류도 엄청나게 다양하다. 아미노산의 배열이 달라짐에 따라 단백질의 구조가 달라지고, 화학적 성질과 기능도 달라진다, 머리카락에 들어있는 케라틴이나 근육에 있는 미오신과 같은 단백질은 생물체를 이루는 주요 물질들을 형성한다. 화학적인 기능을 가지고 있는 단백질로는 세포 내에서 일어나는 화학반응을 촉진하는 효소가 있다. 

 

 

핵산

핵산은 뉴클레오티드라는 작은 분자들이 사슬처럼 길게 연결된 것으로. 단백질합성에 필요한 정보를 저장하고 전달한다. 뉴클레오티드는 탄소, 수소, 질소, 산소, 인으로 이루어져있다. 뉴클레오티드는 구성하는 염기에 따라 몇 종류로 나뉘며, 이것들이 모여 유전정보를 표현하는 일종의 암호를 만든다. 이러한 정보는 합성할 단백질의 종류를 결정함으로써 세포의 구조와 활동을 조절한다.

 

핵신은 크게 DNA와 RNA 두 가지로 나뉜다. DNA는 염섹체 속에 들어있는 유전물질로, 다음 세대로 유전정보를 전달하며, 세포가 생산할 단백질의 종류를 결정한다. RNA는 DNA의 지시문을 세포질로 전달하며, 단백질합성에 관여한다.