생화학 중간고사 정리

문서 내 토픽

1. 세포의 구조와 기능

생명체는 매우 복잡하고 고도로 조직화되어 있으며 동적인 상태를 유지합니다. 세포는 생명의 기본 단위로, 원핵세포와 진핵세포로 나뉩니다. 원핵세포는 세균과 남조류로 구성되며 원형질막과 펩티도글라이칸 세포벽을 가집니다. 진핵세포는 원핵세포보다 크며 막으로 구획화된 내부 구조를 가집니다. 세포막은 인지질이중층 구조에 단백질이 묻혀있는 형태로, 선택적 투과의 방어벽 역할을 합니다. 물질수송은 단순확산, 촉진확산, 능동수송으로 나뉩니다.
2. 세포 소기관의 역할

핵은 이중막이며 유전정보를 저장하여 단백질 합성을 통제합니다. 리보솜은 단백질 합성을 담당하며 원핵, 진핵 모두에 존재합니다. 소포체는 조면소포체와 활면소포체로 나뉘며 단백질과 지질 합성을 담당합니다. 골지체는 합성된 단백질을 화학적 변형과 농축작용을 거쳐 처리합니다. 미토콘드리아는 지방산과 포도당으로부터 ATP를 합성합니다. 리소좀은 손상된 세포막과 오래된 세포 소기관을 분해합니다.
3. 아미노산과 단백질의 구조

단백질은 아미노산이 펩티드 결합을 통해 만들어진 생체 고분자물질입니다. 아미노산은 총 20종류이며 모두 α-탄소를 중심으로 아미노기, 카복실기, 수소를 공통으로 가집니다. 단백질의 구조는 1차(펩티드 결합), 2차(α-나선, β-병풍), 3차(이온결합, 수소결합, 이황화결합), 4차(소단위체 배치)로 나뉩니다. 단백질은 단순단백질과 복합단백질로 분류되며, 섬유상 단백질과 구상단백질로도 분류됩니다.
4. 효소의 특성과 작용

효소는 단백질로서 반응속도만 촉진하며 반응의 평형을 변화시키지 않습니다. 효소는 관용명과 계통명으로 분류되며, 산화환원효소, 전이효소, 가수분해효소, 부가·제거효소, 이성화효소, 합성효소 등 6가지 유형이 있습니다. 효소의 작용은 자물쇠-열쇠 모델과 유도적합 모델로 설명됩니다. 효소활성은 온도, pH, 기질 농도, 효소 농도에 영향을 받으며, 미카엘리스-멘텐 식으로 표현됩니다.
5. 산과 염기 및 완충용액

산은 수소이온을 방출하고 염기는 수산화이온을 방출합니다. 물의 이온화에서 히드로늄 이온과 히드록시드 이온이 형성되며, pH는 수소이온 농도의 음의 대수입니다. 산의 강도는 해리상수 Ka로 표시되며, 적정곡선의 변곡점은 pKa에 해당합니다. 완충용액은 완충시스템을 통해 체액의 pH를 7.2~7.4로 유지하며, 탄산-중탄산계와 인산염 완충계가 있습니다.
6. 헤모글로빈과 산소결합

헤모글로빈은 적혈구에 존재하며 4개의 헴기와 4개의 글로빈 펩티드가 이황화결합으로 연결됩니다. 데옥시헤모글로빈은 T형태(산소친화도 낮음), 옥시헤모글로빈은 R형태(산소친화도 높음)입니다. 산소 포화도는 S자 모양 곡선을 나타내며, pH 감소나 이산화탄소분압 증가 시 산소친화도가 감소합니다. 2,3-BPG는 데옥시헤모글로빈의 산소결합 자리에 결합하여 산소친화도를 감소시킵니다.
7. 효소 저해와 조절

효소 저해는 비가역적 저해와 가역적 저해로 나뉩니다. 가역적 저해는 경쟁적 저해와 비경쟁적 저해로 분류됩니다. 경쟁적 저해는 Km만 증가하고, 비경쟁적 저해는 Vmax만 감소합니다. 효소활성 조절은 되먹임 조절, 알로스테릭 효소, 공유결합성 변형, 효소 합성의 유도와 억제, 효소원의 활성화 등으로 이루어집니다.
8. 생화학 반응의 화학 기초

생체분자는 C, H, O, N, S, P로 구성되며 생명체 건조 중량의 90% 이상을 차지합니다. 탄소는 생화합물의 중심 골격을 이루며 선형, 가지형, 고리형 구조를 형성합니다. 작용기는 화합물의 특징을 부여하며 카보닐기, 히드록실기, 아미노기, 카복실기 등이 있습니다. 공유결합은 비공유결합보다 더 안정하며, 비공유결합에는 수소결합, 이온결합, 소수성 상호작용, 반 데르 발스의 힘이 있습니다.

Easy AI와 토픽 톺아보기

1. 세포의 구조와 기능

세포는 생명의 기본 단위로서 그 구조와 기능의 이해는 생물학 전체의 기초입니다. 세포막의 선택적 투과성, 핵의 유전정보 저장, 세포질의 대사 활동 등 각 구성요소는 정교하게 조화를 이루어 생명 현상을 유지합니다. 원핵세포와 진핵세포의 차이를 이해하는 것은 생명의 다양성을 파악하는 데 필수적입니다. 특히 세포의 크기 제한과 표면적 대 부피의 비율은 세포 기능의 효율성을 결정하는 중요한 요소입니다. 현대 생물학에서 세포 구조의 미시적 관찰은 질병 치료와 생명공학 발전에 직결되어 있어 매우 중요합니다.
2. 세포 소기관의 역할

세포 소기관들은 각각의 특화된 기능을 수행하며 세포의 생명 활동을 지탱합니다. 미토콘드리아의 에너지 생산, 엽록체의 광합성, 소포체의 단백질 합성과 수송, 골지체의 단백질 가공 등 각 소기관은 세포 내 분업 체계를 형성합니다. 이러한 구획화는 대사 효율을 극대화하고 반응을 정밀하게 조절할 수 있게 합니다. 특히 미토콘드리아와 엽록체의 이중막 구조와 자체 DNA는 진화적 기원을 시사하며 흥미롭습니다. 세포 소기관의 기능 장애는 다양한 질병을 초래하므로 이들의 역할 이해는 의학적으로도 중요합니다.
3. 아미노산과 단백질의 구조

아미노산은 단백질의 기본 구성 단위로서 20가지 종류의 다양한 화학적 성질을 가집니다. 펩타이드 결합을 통해 선형으로 연결된 아미노산 서열은 단백질의 일차 구조를 결정하며, 이는 단백질의 모든 고차 구조와 기능을 결정합니다. 단백질의 이차, 삼차, 사차 구조는 수소결합, 이황화결합, 소수성 상호작용 등 다양한 화학적 힘에 의해 안정화됩니다. 단백질의 3차원 구조는 그 기능과 직결되어 있으며, 구조 변화는 기능 상실을 초래합니다. 단백질 구조의 이해는 신약 개발과 질병 치료에 필수적인 분야입니다.
4. 효소의 특성과 작용

효소는 생화학 반응의 촉매로서 반응 속도를 극적으로 증가시키면서도 자신은 변하지 않습니다. 효소의 활성부위와 기질의 특이적 결합은 lock-and-key 모델로 설명되며, 효소-기질 복합체 형성을 통해 반응 활성화 에너지를 낮춥니다. 효소의 효율성은 온도, pH, 기질 농도 등 다양한 요인에 의해 영향을 받습니다. 효소 반응 속도론의 이해는 생화학적 과정의 정량적 분석을 가능하게 합니다. 효소의 특이성과 조절 가능성은 생명체가 복잡한 대사를 정밀하게 제어할 수 있게 하는 핵심 메커니즘입니다.
5. 산과 염기 및 완충용액

산과 염기의 개념은 화학과 생화학의 기초를 이루며, pH는 생명 현상에 극히 중요한 매개변수입니다. 생체 내 pH는 매우 좁은 범위에서 유지되어야 하며, 이를 가능하게 하는 것이 완충용액입니다. 완충용액은 약산과 그 염기 또는 약염기와 그 산의 조합으로 이루어지며, 산이나 염기의 첨가에 저항합니다. 혈액의 완충 시스템은 생명 유지에 필수적이며, 완충 능력의 상실은 심각한 질병을 초래합니다. 산-염기 평형의 이해는 의학, 환경과학, 산업 화학 등 다양한 분야에서 실질적 중요성을 가집니다.
6. 헤모글로빈과 산소결합

헤모글로빈은 산소 운반 단백질로서 생명 유지에 필수적인 역할을 합니다. 헤모글로빈의 네 개 소단위는 협동적 결합을 통해 산소 결합 곡선에 S자 형태를 만들어 산소 운반 효율을 극대화합니다. 2,3-BPG와 같은 알로스테릭 조절자는 헤모글로빈의 산소 친화성을 조절하여 조직에 산소 공급을 최적화합니다. 헤모글로빈의 구조 변화는 산소 결합 상태에 따라 일어나며, 이는 단백질 기능의 동적 특성을 보여줍니다. 헤모글로빈 이상은 겸상적혈구병 등 심각한 질병을 초래하므로 의학적으로 중요한 연구 대상입니다.
7. 효소 저해와 조절

효소 저해는 경쟁적 저해, 비경쟁적 저해, 비경쟁적 저해 등 다양한 메커니즘으로 일어나며, 각각은 효소 반응 속도론에서 특징적인 패턴을 보입니다. 경쟁적 저해제는 기질과 활성부위를 놓고 경쟁하며 기질 농도 증가로 극복 가능합니다. 효소 조절은 알로스테릭 조절, 공유 수정, 효소 합성 조절 등 다층적 메커니즘으로 이루어집니다. 이러한 조절 메커니즘은 세포가 대사를 정밀하게 제어하고 에너지를 효율적으로 사용하게 합니다. 효소 저해의 원리 이해는 약물 개발과 질병 치료에 직접 응용되는 실용적 중요성을 가집니다.
8. 생화학 반응의 화학 기초

생화학 반응은 기본적으로 화학 반응이며, 열역학과 반응 속도론의 원리를 따릅니다. 자유 에너지 변화는 반응의 자발성을 결정하며, ATP는 생체 내 에너지 통화로서 중심적 역할을 합니다. 산화-환원 반응은 전자 이동을 통해 에너지를 방출하거나 흡수하며, 이는 세포 호흡과 광합성의 핵심입니다. 생화학 반응은 효소에 의해 촉매되지만 기본적인 화학 원리는 변하지 않습니다. 생화학의 화학적 기초를 이해하는 것은 생명 현상의 물질적 본질을 파악하고 생명공학 응용을 가능하게 합니다.

주제 연관 리포트도 확인해 보세요!