[생화학]생체 에너지론(Bioenergetics)

소개

살아가는 활동에 필요한 것은 에너지이다. 운동, 성장, 생합성과 이온의 전송과 멤브레인으로 지나가는 분자 모두가 에너지를 요한다. 모든 유기체는 주변으로 부터 에너지를 습득하고 에너지를 효율적으로 삶의 과정에서 활용한다.
바이오에너지 현상은 열역학에 의한것이므로 열역학의 이래를 통해 열역학의 생체내에서의 이해를 파헤칠수 있다.

목차

1. 생체 열역학(Bioenergetics and Thermodynamics)
(1) 열역학의 법칙(Biological Energy Transformations Obey the Laws of Thermodynamics)
(2) 화학반응의 자유에너지(The standard free-energy change is directly related to the equilibrium constant)
(3) ΔG와 산화환원전위(E)
2. 고에너지 화합물(The High-Energy Biomolecules)
(1) Pyrophosphate형
(2) Acyl phosphate형 및 Enol phosphate형
(3) Thioester형
(4) Phosphoguanidium형
(5) 공역반응(Coupled reaction)
3. 참고 문헌

본문내용

1. 생체 열역학(Bioenergetics and Thermodynamics)
화학적 변화나 물리적 변화에서 에너지 변화를 다루는 분야가 열역학이며 생화학에서 에너지 변화를 이해하려면 기초적인 열역학의 개념을 파악하여야 한다. 세포에서는 영양소가 산화될 때 유리되는 에너지를 ATP 형태의 화학에너지로 전환, 저장하였다가 여러 가지 일에 사용한다. 즉 생체에서는 한 형태의 에너지가 다른 형태의 에너지로 전환되고 있다. 생체 안에서의 에너지 전환도 열역학적 법칙을 따르게 된다. 열역학은 반응이 어떤 방향으로 일어날 것인가를 예측하게 하고 반응에 동반되는 에너지 변화를 정량적으로 다룰 수 있게 하므로 매우 유용하다. 열역학은 기본적으로 제 1법칙과 제 2법칙으로 설명한다.
열역학현상에 대해 설명하여 보면 어떤 새로운 독립된 현상이 아니라 단지 무수히 많은 구성 입자들로 이루어진 계에서 이들 입자들이 제멋대로 무질서하게 움직이는 운동에너지가 바로 열에너지이고 이들이 우리에게는 뜨겁고 차다는 온도로 느껴짐을 알았다. 그러므로 열역학현상에 대해서도 원칙적으로 뉴턴의 역학 법칙들이 적용될 수가 있다. 다시 말하면 무수히 많은 입자 하나 하나에 (실제로 그 수가 아보가드로 수 6.02× 1023개이다) 뉴턴 방정식을 적용하여 이들을 모두 푸는 방법을 시도할 수도 있다. 원칙적으로 그렇게 하면 될 것 같기도 하다. 그러나 실제로 그러한 계산을 하는 것은 불가능하다. 실제로 입자의 수가 대 여섯 개 만 되더라도 대 여섯개 정도의 뉴턴 방정식을 연립으로 푸는 일도 간단하지 않다. 대신 열역학현상을 효과적으로 다루는 방법이 열역학 법칙으로 정리되어 있다. 열역학 법칙은 제0법칙, 제1법칙, 제2법칙 등 모두 세 가지가 열역학 법칙은 열적평형과 열적평형에서 온도의 역할에 관한 법칙이다. 두 물체 또는 두 계가 열적평형을 이룬다면 이 두 물체중 한 물체에서 다른 물체로 열이 이동하지 않는 것을 의미한다. 열역학 제0법칙은 두 물체 A 와 B 가 열적평형을 이루는 것을 관찰하고 또 원래의 물체 A 와 물체 C 가 열적평형을 이룬 것을 관찰하였다면 물체 B와 C는 열적평형을 이루는지 아닌지 실험해 보지 않더라도 열적평형을 이루는 것이 틀림 없다고 말한다

참고자료

· (1) Lehninger`s Principles Of Biochemistry 4Th(2005), p490~496, 500, Chapters 13『Principles of Bioenergetics』
· (2) Biochemistry 2ed by Garrett & Grisham, Chapter 3『Thermodynamics of Biological Systems』