생체분자의 화학적 본질

생체분자의 화학적 본질

유기화학

탄소 및 수소 화합물과 그 유도체들에 관학 학문입니다. 생물체의 세포 소기관들은 탄소 화합물로 만들어져 있기에 생체분자는 유기화학에서 취급하는 내용의 일부분입니다. 또한 발견되지 않은 많은 탄소화합물들도 다루고 있으며, 생물과 관련이 없는 것도 있습니다.

1928년 독일의 화학자 프리드리히 뵐러(Freidrich Woholer)는 생명력에 관한 생각을 반증하는 중요한 실험을 수행하였습니다. 무기물 공급원에서 얻을 수 있는 화합물인 사이안산 암모늄에서 동물 대사에서 잘 알려져 있는 노폐물인 요소를 합성하였습니다. 상당히 어려운 일이었지만 이 실험을 계기로 생물체 내에 존재하는 어떤 화합물도 실험실에서 합성될 수 있다는 것이 입증되었습니다

생체분자의 반응은 유기화학적 방법으로 설명할 수 있는데, 이를 위해서 생체분자의 작용기에 따라 화합물을 분류할 필요가 있습니다. 

유기화합물

대부분의 작용기들은 산소와 질소를 포함하고 있으며, 이 원소들은 전기 음성도가 가장 큰 것들이라는 점이 주목할만한 점입니다. 알킬 할로젠화물과 아실 염화물 등의 작용기가 있는 분자들은 생화학에서 특별히 적용될 경우가 없습니다.

반대로, 인산의 탄소 함유 유도체는 유기화학의 초급과정에서는 취급되지 않지만 인산의 에스터와 무수물은 생화학에서는 매우 중요한 역할을 하고 있습니다.

지구의 나이

오늘날 우주의 기원에 대해사 가장 널리 인정되고 있는 우주론적 학설은 빅뱅이론입니다. 우주의 모든 물질들은 최초에 비교적 부피가 작은 공간 안에 제한되어 있었습니다. 엄청난 대폭발의 결과로 "최초의 불덩이'는 거대한 힘으로 팽창하기 시작했습니다. 팽창의 결과로 이후부터 우주의 평균 온도가 떨어지게 되었으며, 계속 온도가 떨어짐으로 인하여 별과 행성의 형성이 가능하게 되었습니다. 

행성의 형성 초기 단계에서는 수소, 헬륨, 리튬이 빅뱅으로 인해 형성되어 존재하였습니다. 이외의 나머지 화학원소들은

별에서 일어나는 열핵반응이나 별의 폭발 등에 의해 생성된 것으로 추측됩니다. 생물학적으로 중요한 원소인 탄소, 산소, 질소, 인, 황 등의 풍부한 동위원소들은 특히 안정되어 있는 핵을 가지고 있습니다. 우주 생성 초기에 만들어진 최초의 별인 1세대 별들의 핵반응에 의해 생성되었으며, 초신성(super nova)이라 불리는 폭발에 의해 1세대 별들이 파괴되면서 생겨난 물질들에 의해 2세대 별들이 생성되었습니다. 방사능 연대측정법에 따르면, 지구의 나이는 40억~50억 년 정도입니다. 지구의 기원에 대한 초기 학설은 지구에 산소가 거의 없었다는 점입니다. 자외선을 차단하는 오존층이 없었기 때문에 많은 자외선을 받게 되고 간단한 생체분자를 생성하는 화학적 반응이 일어났습니다. 38억 년 전의 대가에 상당량의 CO2 가 존재했던 것이 분명하다고 밝혀진 이유는 지질학적 증거에 근거하고 있습니다. CO2에서 유래한 탄산염이 가장 오래된 바위로 알려졌고 이 바위의 나이가 38억 년으로 측정되었습니다. 

-출처- Biochemistry 라이프사이언스 생화학편 발췌