산·염기 및 pH 척도
- 산 : 용역 속에서 수소이온을 방출하는 이온화합물
7보다 낮은 pH
- 염기 : 수산이온을 방출하는 이온 화합물 7보다 높은 pH
- 염 : 용액 속에서 산과 염기의 반응 결과 만들어오지는 이온화합물
- 중화 : 산과 염기가 상호작용 할 때 일어나는 화학 과정
산 기호 염기 기호
염산 HCl 수산화나트륨 NaOH
인산 H3PO4 수산화칼륨 KOH
질산 HNO3 수산화칼슘 Ca(OH)2
황산 H2SO4 수산화암모늄 NH4OH
탄산 H2CO3
모든 종은 최적의 pH 농도를 가진다
pH(수소이온 농도 지수)
수소 농도 역수의 대수로 나타낸다 범위 : 0~14
중성 : 순수한 물은 25도에서 10의 –7승 M의 H+을 갖고 있어 pH7으로 표시됨
완충작용 : 산과 염기가 첨가되어도 H+의 농도변화를 막아 pH를 안정화하는 작용
완충용액 : 완충작용을 나타내는 용액
기능기
1. 한 유기화합물의 독특한 성질들은 탄소골격뿐만 아니라 골격에 부착된 원자들에 달려있다
2. 가장 간단한 유기화합물들은 hydrocarbons
오직 탄소와 수소 원자만을 함유하는 분자들
가장 간단한 분자는 methane
알콜기 – 알콜 히드록실기 – 알코올, 당류
카보닐기 – 당류 아미노기 – 아미노산, 단백질, 효소
카복실기 – 아미노산, 단백질, 지방산, 비타민
슬폰기 – 아미노산, 단백질
인산기 – 인산염
유기산의 카복실기
- 카복실기는 이온화하여 양성자을 방출한다 젖산이 H+를 방출하여 젖산염이 되고 이중화살은 반응이 가역적임을 나타낸다
탄소와 유기 분자
유기 분자 : 탄소와 수소를 포함하는 분자
탄소는 도처에 존재하는 원자
1. 8개의 전자들을 함유할 수 있는 외각에 4개의 전자들 함유
2. 탄소는 4개까지의 공유결합을 형성하여 다른 원자들과 전자를 공유할 수 있음
3. 다른 탄소에 부착하는데 사용
4. 가장 간단한 유기화합물들은 hydrocarbons
입체이성질체
두 분자가 정확히 같은 서열로 같은 원자를 갖고 있으나 주요한 기능기의 공간 위치에 대해 서로 다른 경우 이 분자들을 입체이성질체라고 한다
2개의 작용기가 분자의 같은 쪽에 있으면 시스형, 분자 내에서 서로 가로질러 반대쪽에 있으면 트랜스라 한다
주요한 기능기가 분자에 대해 어떤 방향에 자리 잡고 있는가에 따라 D-이성질체 또는 L-이성질체로 나뉜다
단량체 : 분해되면 분자로서의 고유한 성질을 잃는다
중합체 : 단량체 분자가 다수 결합하여 이루어진 큰 분자
탈수 축합반응 : 물 분자를 방출하면서 단량체 분자를 연결하는 반응
가수분해 : 중합체가 단량체로 분해 될 때 물이 첨가되어 일어나는 반응
탄수화물
- carob + hydro, (CH2O) n C 구성 – ose로 표시
생물 체내 에너지 대사의 공급원 또는 저장원
식물 : 전분, 동물 : 글리코겐
원형질의 기본 물질을 생산하는데 필요한 탄소 골격 제공
포도당 : 세포호흡의 가장 중요한 재료
동물체에서 가장 많이 존재(혈당)
혈당의 감소는 심할 경우 뇌세포의 피자극성을 증가시켜 경련, 혼수, 사망케 함
단당류
과당 : 꿀, 가장 단맛
젖당 : 우유, 요구르트
이당류
단당류 두 개가 결합하여 생긴다
유당 : 포도당+젖당
자당 : 포도당+과당
맥아당 : 포도당+포도당
맥아당 합성, 설탕 합성 등 이당류가 형성될 때 한 분자의 물이 만들어진다
다당류
수많은 단당류의 총합체
중합 형태에 따라 그 종류를 나눌 수 있다
starch : 다수의 포도당 분자가 결합,녹말 – 물에불용성
글리코겐 : 다수의 포도당으로 간에서 합성, 동물의 저장 분자
셀룰로스 : 섬유질, 지구상에 가장 풍부한 다당류, 식물의 세포벽을 구성, 녹말과 다른 형태의 포도당 분자결합
키틴 : 절지동물의 외골격 구성
지질
물에 녹지 않는 유기물질, C 구성
생물체의 중요한 에너지원
생체학 및 호르몬 원료, 식물의 종자 물질
에너지 저장, 열 손실 방지
물리적 손상으로부터 보호
중성지방
- 한 분자의 글리세롤과 3분자의 지방산이 결합(탈수합성 반응)한 지질인 트라이글리세라이드가 대표적
- 천연지질의 대부분을 차지
글리세롤 : 3개의 알코올기(-OH)가 붙어 있는 탄소골격
지방산
- 카복실기(-COOH)를 가지는 긴 사슬의 탄소골격
포화지방산
탄소골격이 결합 가능한 모든 수소와 결합하고 있는 상태, 단일결합만 존재, 상온에서 고형상태, 버터 쇠기름 등
불포화지방산
탄소가 1개 이상의 이중결합을 갖는 경우, 포화지방산보다 적은 수의 수소, 실온에서 액상, 식물성 지방( 올리브유 등)
미셸 구조
미셸의 바깥쪽 친수성 부위가 물 분자를 향해 위치하고 극성의 H2O 분자들과 수소결합을 통해 상호작용한다
스테로이드
고리 배열을 가진 지질특징을 가짐
콜레스테롤과 생식호르몬의 재료가 된다
콜레스테롤
동맥경화의 주요 원인
세포막의 구성 성분
담즙산과 비타민 D의 전구에
성호르몬
에스트로젠과 테스토스테론
정자와 난자 형성
부신피질호르몬
혈액 속의 염 농도를 조절
운동선수들의 근육 강화를 위한 합성스테로이드의 사용
: 심장마비, 등 많은 부작용으로 사용 제한
LDL
분리되는 혈장 지질단백질로, 콜레스테롤을 말초로 보내는 기능을 한다. LDL 농도가 높아지면 동맥경화가 되기 쉽다 간에서 합성된 콜레스테롤을 체 조직으로 운반하는 역할을 한다
HDL
콜레스테롤을 거둬 간으로 되돌려주는 역할을 한다
단백질 – 아미노산의 중합체
아미노산
아미노기 + 탄소골격 + 카복실기 + 촉 쇠사슬(기능기)
측쇄 사슬분자의 차이에 의해 20종으로 나눔
아미노산+아미노산 : 펩티드 결합 → 다이펩타이드
단백질은 100개 이상의 폴리펩타이드 결합
극성 아미노산
아르지닌, 시스테인, 아스파르트산
비극성 아미노산
발린, 타이로신
단백질 1차 구조
-아미노산의 1차 기본서열에 의한 구조
2차 구조
원자 배열에 의해 두 가지 종류가 존재
용수철구조(알파나선) : 털, 손톱, 뿔, 피부
병풍구조(베타 나선) : 명주실의 단백질 성분
3차 구조
하나 이상의 용수철이나 병풍 구조가 몇 가지의 화학결합에 의해 결합하면서 뭉쳐져 이루어지며 대체로 둥근 형태를 가짐
미오글로빈, 대부분의 단백질 효소, 기능단백질
다양한 결합으로 유지 강한 공유결합인 이황화 결합과 수소결합, 이온화 결합과 판데르 발스 같은 비교적 약한 결합도 포함
4차 구조
몇 개의 3차 구조의 단백질이 상호결합에 의해 입체구조 형성
변성 : 약한 수소결합이 고온이나 pH 변화 등에 의해 입체 고가 변화되는 것, 생물학적 성질과 기능이 변화됨
복합단백질
필요할 때 단백질은 다른 분자와 결합한다
당단백질, 지질단백질
단백질 기능
구조단백질 : 세포나 생명체의 형태를 유지하는 역할, 세포막, 근육세포, 힘줄, 혈액세포, 결합조직, 피부, 모발 등
조절단백질 : 호르몬, 소화효소
생체운동기능 : tubulin의 수축
물질 운반 : Hb
영양저장 : 성장과 분화 조절, 난알부민, 카제인
독성 작용 : 항체 형성
보호직용 : 혈액 응고
핵산
DNA, RNA 두 종류가 있다
뉴클레오타이드라고 하는 단량체가 연속적으로 결합한 중합체
뉴클레오타이드 : 5탄당 +염기 + 인산으로 구성
뉴클레오사이드 : 5탄당 + 염기
5탄당
DNA : 데옥시리보스
RNA : 리보스를 갖는다
염기
아데닌 구아닌 시토신 티민 또는 우라실(RNA)
생물학적 기능
DNA
유전정보 저장 및 전달
염색체, 유전자
RNA
단백질 합성 시 필요 물질 분자 공급
유전암호 전사 mRNA
단백질합성 장소 제공 rRNA
유전암호에 맞는 아미노산 전달 tRNA
ATP, cAMP, NAD, FAD 등은 신체에서 중요한 기능을 함
이중나선의 형성과 상보적 염기의 결합
폴리뉴클레오타이드 사슬의 형성은 뉴클레오타이드 사이의 당-인산 결합에 의해 형성된다
DNA 2중 나선구조로 두 가닥은 각 가닥의 상보적 염기들 사이에 있는 수소결합에 의해 연결되어 있다
상보적 염기인 구아닌과 시토신은 3중 수소결합 티민과 아데닌은 2중 수소결합을 하고 있다
산 기호 염기 기호
염산 HCl 수산화나트륨 NaOH
인산 H3PO4 수산화칼륨 KOH
질산 HNO3 수산화칼슘 Ca(OH)2
황산 H2SO4 수산화암모늄 NH4OH
탄산 H2CO3
생물학