생체 고분자(macromolecule)
⑴ 지구상의 생물은 동일한 고분자 세트(예 : 탄수화물, 단백질, 지질, 핵산)를 함유
⑵ 폴리머의 생성 : 모든 폴리머는 모노머들의 탈수 축합 반응(dehydration reaction)(물이 생성)으로 만들어짐
⑶ 폴리머의 분해 : 폴리머가 가수 분해(hydrolysis)되면 모노머들로 분해
⑷ 폴리머의 이점 : 세포의 삼투압을 적게 유발하고 세포 내 모노머의 농도를 낮게 유지할 수 있음
| 생체고분자(生體高分子, 영어: biopolymer) 살아있는 생물체에 의해 생성되는 중합체이다. 다시 말해서, 생체고분자는 중합체 생체분자이다. 생체고분자는 단량체 분자들이 서로 공유 결합으로 연결되어 큰 구조를 형성한다. 사용되는 단량체의 단위와 형성된 생체고분자의 구조에 따라 분류되는 세 가지 주요 부류의 생체고분자들이 있다. 폴리뉴클레오타이드(DNA와 RNA)는 13개 이상의 뉴클레오타이드 단량체로 구성되어 있는 긴 중합체이다. 폴리펩타이드는 아미노산을 단위체로 하는 중합체이다. 폴리사카라이드(다당류)는 단당류를 단위체로 하는 중합체이다. 생체고분자의 다른 예로는 고무, 수베린, 멜라닌, 리그닌 등이 있다. 생체거대분자(biomacromolecule)의 한 종류로 구성된 물질. 셀룰로스는 지구 상에서 가장 흔한 유기 화합물이자 생체고분자이다. 전체 식물 물질의 약 33%가 셀룰로스이다. 면화의 셀룰로스 함량은 90%이며, 목재의 셀룰로스 함량은 50%이다. |
탄수화물(polysaccharide) = (CH2O)n
⑴ 기능 : 세포의 주요 에너지원, 구조적 역할
① 에너지원 : 4 kcal/g
② 수용성 분자
⑵ 글리코시드 결합 : 당 간의 탈수축합반응
⑶ 단당류 : 포도당(6C), 과당(6C), 갈락토오스(6C), 그 외(3C ~ 7C)
⑷ 이당류
⑸ 올리고당 : C3 ~ C12를 지칭
⑹ 다당류 : 글리코겐, 녹말, 셀룰로오스, 키틴, 펩티도글리칸
① 글리코젠(glycogen)
○ α 결합 포도당 중합체로 가지가 훨씬 많고 동물의 비교적 단기간의 에너지원
○ α 1 → 4 결합, α 1 → 6 결합
② 녹말(starch)
○ α 결합 포도당 중합체로 식물의 장기간 에너지원
③ 셀룰로오스(cellulose)
○ β 결합 포도당 중합체로 세포벽을 형성하며 지구상에서 가장 풍부한 탄수화물
○ β 1 → 4 결합
④ 키틴(chitin)
○ NAG(N-Acetylglucosamin) : 포도당 2번 탄소의 작용기가 아민기로 치환
○ 키틴은 NAG의 중합체 : 곤충과 갑각류의 외골격을 형성하는 데 쓰임
○ β 1 → 4 결합
Figure. 6. NAG의 구조
⑤ 덱스트린(dextrin)
○ α 1 → 4 결합
○ (참고) 덱스트란은 상표 이름이라는 것을 유의
⑹ α 결합과 β 결합
출처: MEET/DEET 2019 자연과학 I
Figure. 7. α 포도당 (가)와 β 포도당 (다)
① α 결합 : 포도당의 상하 뒤집힘 없이 결합하는 것으로 입체 구조상 약간 비틀어져서 α 나선을 형성
② α 결합 포도당 : 1번 탄소의 -OH기와 4번 탄소의 -OH기가 같은 방향에 있어 불안정 → 에너지 저장
③ β 결합
○ 한 쪽 포도당의 위 아래가 뒤집혀서 1번 탄소와 4번 탄소가 맞붙어 입체구조상 곧은 직선을 형성하게 됨
○ β 결합 포도당 chain들 간에 단단한 수소 결합으로 응집
④ β 결합 포도당 : 1번 탄소의 -OH기와 4번 탄소의 -OH기가 다른 방향에 있어 안정 → 구조 형성
⑺ 녹말
① 아밀로오스는 α 결합 포도당 중합체 중에서 가지가 없는 것. 1번 탄소와 4번 탄소가 결합
② 아밀로펙틴은 α 결합 포도당 중합체 중에서 가지가 있는 것. 1번 탄소와 6번 탄소가 결합
③ 녹말이 불용성인 이유는 α 포도당 chain 간 수소결합으로 단단한 결정을 형성하기 때문
④ 대부분의 소화효소가 α 결합만 분해할 수 있는 이유는 공간이 비교적 넓어 효소의 접근성이 높기 때문
⑻ 셀룰로오스
① 지구상에서 가장 풍부한 탄수화물
② β 1 → 4 결합
③ 셀룰라아제
○ 반추동물의 위 : 4개의 위 중 혹위(반추위), 벌집위에 있는 장내 공생 미생물이 셀룰라아제를 합성
○ 흰개미의 창자 : 장내 공생 미생물인 Trichonympha가 셀룰라아제를 합성