생체 분자

생명체는 네 가지 주요 종류의 거대 분자: 탄수화물, 지질, 단백질, 핵산으로 이루어져 있습니다. 간단한 화학 실험을 사용하여 시료에 어떤 종류가 포함되어 있는지 파악할 수 있습니다.

반정량 베네딕트 검사

일반 베네딕트 검사는 '예' 또는 '아니오'만 알려줍니다. 반정량 검사는 대략적인 양을 제공합니다. 먼저 검사를 표준화해야 합니다: 알려진 농도의 용액에 대해 실험을 진행하고 각 결과 기록을 남깁니다. 그러면 다음 두 가지 방법 중 하나로 미지 농도를 추정할 수 있습니다:

• 첫 번째 색상 변화까지 걸리는 시간(당량이 많을수록 빠르게 색이 변함), 또는
• 최종 색상을 설정한 색상 표준과 비교하는 것.

비환원당 검출

수크로스와 같은 일부 당은 비환원당입니다. 이들은 베네딕트 검사에서 음성 결과를 나타냅니다. 이를 탐지하려면:

1. 먼저 일반 베네딕트 검사를 수행하십시오. 파란색을 유지함(환원당 없음).
2. 새로운 시료를 취하고 희석 염산을 넣은 후 가열하십시오. 이는 산 가수분해로 당을 작은 환원당으로 분해합니다.
3. 식힌 후 탄산수소나트로무로 산을 중화시키십시오.
4. 이제 다시 베네딕트 검사를 수행하십시오. 벽砖색이出现하면 비환원당이 있었음을 의미합니다.

풀이 예시. 한 용액이 음성 베네딕트 검사를 나타냅니다. 이후 희석 염산과 함께 끓이고 탄산수소나트로무로 중화시킨 뒤 베네딕트로 재검사했을 때 벽砖색으로 변했습니다. 무엇이었으며, 각 단계가 필요한 이유는 무엇입니까? 첫 번째 음성 결과는 환원당의 존재를 배제합니다. 산과 함께 끓이는 것은 당결합 결합을 가수분해하여 수크로스와 같은 비환원당을 그 환원 단당류로 분해합니다. 중화 과정은 필수적입니다. 베네딕트는 알칼리성 조건에서만 작동하기 때문입니다. 이 단계를 생략하면 당이 있더라도 검사가 실패합니다. 따라서 양성 재검사는 원래부터 비환원당이 있었음을 보여줍니다. 답에 첫 번째, 음성 검사를 인용하십시오. 그것이 없으면 최종 붉은 색은 비환원당과 환원당을 구분할 수 없습니다.

단량체, 고분자 및 거대분자

• 단량체는 단일 단위체 역할을 하는 작은 분자입니다.
• 고분자는 많은 단량체가 결합되어 만들어진 긴 분자입니다.
• 거대분자는 매우 큰 모든 분자를 의미합니다.

당류는 세 가지 크기로 나뉩니다:

• 단당류는 단일 당 단위체로, 포도당과 과당 등이 포함됩니다.
• 이당류는 두 개의 단위가 결합된 것으로, 말토스와 슈크로스 등이 이에 해당합니다.
• 다당류는 여러 단위가 결합되어 형성된 고분자입니다.

포도당, 프락토스, 말토스는 환원성 당입니다. 슈크로스는 비환원성 당입니다.

포도당의 두 가지 고리 구조

포도당은 6개의 탄소 원자를 가지고 고리를 형성합니다. 고리 형태는 두 가지가 있으며, 오직 탄소 1에서 다릅니다:

• α-포도당에서는 탄소 1에附着한 –OH기가 아래로 향하여 고리 아래쪽에 위치합니다.
• β-포도당에서는 탄소 1에附着한 –OH기가 위로 향하여 고리 위쪽에 위치합니다.

이 작은 차이가 포도당이 만들 수 있는 다당류의 종류를 결정합니다.

당 결합 및 분해

단량체는 강력한 공유결합으로 연결됩니다. 두 개의 당이 결합할 때 그 사이에 글리코시드 결합이 형성됩니다. 이 과정은 축합 반응을 통해 일어나며, 결합이形成될 때마다 물 분자 하나가 제거됩니다.

반대 과정은 가수분해입니다: 글리코시드 결합을 끊기 위해 물 분자가 추가됩니다. 이것이 비환원성 당 검정에 산과 열이 필요한 이유입니다—산과 열은 수크로스를 포도당과 프럭토스로 가수분해하기 때문입니다.

저장 polysaccharides: 전분과 글리코겐

전분은 식물의 에너지 저장소입니다. 알파-포도당의 고분자 두 가지로 구성됩니다:

• 아밀로즈 — 길고 가지가지가 없는 사슬로 나선 형태로 말림니다.
• 아밀로펙틴 — 많은 가지사슬이 있는 사슬입니다.

글리코겐은 동물의 에너지 저장소입니다. 아밀로펙틴과 유사하지만 가지사슬이 훨씬 더 많아 에너지가 필요할 때 빠르게 분해될 수 있습니다.

이 저장소들은 역할에 적합합니다: 밀도가 높고 불용성(따라서 세포에서 빠져나가지 않음)이며, 세포의 물ポテン셜을 변화시키지 않습니다(따라서 삼투에 의해 물을 끌어들이지 않음). 많은 가지사슬은 많은 끝부분을 제공하므로 포도당을 빠르고 효율적으로 추가하거나 제거할 수 있습니다.

셀룰로스

셀룰로스는 베타-포도당으로 만들어집니다. 베타 형식 때문에 포도당이 교대로 뒤집혀 있어 사슬이 길고 곧습니다. 많은 직선 사슬이 옆에 나란히 배열되어 수소결합에 의해 강력하게 묶여 마이크로피브릴이라는 뭉치를 형성합니다. 이러한 구조는 식물 세포벽에 강도를 부여하고 세포가 터지는 것을 방지합니다.

트라이글리세라이드

트라이글리세라이드는 주요 지방이나 오일입니다. 이 물질은 **비극성(non-polar)**이며 소수성(hydrophobic)(물과 섞이지 않음)입니다. 하나의 글리세롤 분자와 세 개의 지방산이 에스터 결합으로 연결되어 형성됩니다. 각 에스터 결합은 탈수 반응으로 형성되므로 물 분자 3개가 제거됩니다.

지방산은 두 가지 유형이 있습니다:

• 포화(saturated) — 탄소-탄소 이중 결합이 없습니다; 이러한 지방들은 보통 고체 상태입니다.
• 불포화(unsaturated) — 하나의 이상 이중 결합이 있습니다; 이러한 오일들은 보통 액체 상태입니다.

중성지방은 장기적인 에너지 저장소로 적합합니다. 중성지방은 탄수화물 대비 그램당 약 두 배의 에너지를 방출하며, 물에 용해되지 않고 물을 함유하지 않아 추가 질량을 거의 Stores하지 않습니다. 피하에서는 단열 역할을 하며 장기를 보호합니다.

인지질

인지질은 트라이글리세라이드와 유사하지만,其中一个 지방산이 인산기로 대체됩니다. 이로 인해 분자는 서로 다른 성질을 가진 두 끝을 갖게 됩니다:

• **친수성(water-loving)**인 극성(polar) 인산 머리.
• 두 개의 소수성(“물을 싫어하는”) 지방산 꼬리.

이 양면 성질이 포스파티딜콜린 세포막을 형성하는 이유입니다.

아미노산 및 펩타이드 결합

단백질은 아미노산의 고분자입니다. 모든 아미노산은 중심 탄소 원자를 중심으로 동일한 일반 구조를 가집니다: 아미노기(–NH₂), 카복실기(–COOH), 수소 원자, 그리고 가변적인 측쇄(R 그룹). R 그룹은 각 아미노산마다 다릅니다.

두 아미노산이 탈수중합으로 결합됩니다. 하나의 아미노기와 다음 아미노산의 카복실기 사이에 형성되는 결합을 펩타이드 결합이라 하며, 이때 물 분자가 제거됩니다. 이렇게 결합된 많은 아미노산이 폴리펩타이드를 형성합니다. 물을 추가하는(가수분해) 과정은 펩타이드 결합을 끊습니다.

단백질의 네 가지 구조 수준

*네 가지 수준: 일차 → 이차 → 삼차 → 사차 구조

접힌 형태는 R 그룹 간의 네 가지 상호작용에 의해 유지됩니다:

• 소수성 상호작용(비극성 R 그룹들이 물로부터 멀어져 뭉침).
• 수素 결합.
• 이온 결합(전하를 띤 R 그룹 사이에서 발생).
• 공유 결합, 강력한 이황화 결합 포함.

구상 단백질과 섬유상 단백질

• .Save형 단백질은 둥근 형태로 접히며, 일반적으로 수용성이며 신체 내에서 기능 수행 (예: 효소 및 헤모글로빈).
• 섬유상 단백질은 긴 실 모양을 이루며, 일반적으로 불용성이며 구조와 지지를 제공 (예: 콜라겐).

헤모글로빈 — save형 단백질

헤모글로빈은 적혈구 내에서 산소를 운반합니다. 네 개의 폴리펩타이드 사슬로 구성된 사차 구조를 가집니다: 두 개의 알파(α-글로빈) 사슬과 두 개의 베타(β-글로빈) 사슬. 각 사슬은 하나의 헴 그룹을 포함합니다. 각 헴 그룹의 중심에는 철 원자가 있으며, 여기서 산소 분자 하나가 결합합니다. 네 개의 사슬은 하나의 헤모글로빈 분자가 네 개의 산소 분자를 운반할 수 있음을 의미합니다.

콜라겐 — 섬유상 단백질

콜라겐은 피부, 건, 뼈 및 혈관 벽에 강도를 제공합니다. 하나의 콜라겐 분자는 세 개의 폴리펩타이드 사슬이 서로 단단하게 감겨 삼중 나선을 이루며, 수素 결합에 의해 유지됩니다. 이러한 분자들이 옆에 나란히 배치되어 약간 어긋나게 정렬되고, 교차 결합되어 두꺼운 섬유를 형성합니다. 이 어긋나고 교차 결합된 배치는 당길 때 콜라겐이 매우 강해지게 합니다.

물은 작은 분자이지만 두 O–H 결합은 극성입니다: 산소 끝은 약간의 음전하를, 수소 끝은 약간의 양전하를 띱니다. 따라서 하나의 물 분자는 이웃 분자를 끌어당겨 그들 사이에 약한 수素 결합을 형성합니다. 이러한 수素 결합은 물의 유용한 성질을 설명합니다:

• 용매 작용 — 물은 좋은 용매이므로 많은 물질이 용해됩니다. 이로 인해 반응이 일어나고 물질이 신체 내에서 운반될 수 있습니다.
• 높은 비열 — 물을 데우는데 많은 에너지가 필요하므로 온도가 일정하게 유지됩니다. 이는 생물이 급격한 온도 변화로부터 보호받게 합니다.
• 증발 열 — 물이 증발하는 데 많은 에너지가 필요합니다. 따라서 물이 증발할 때(예: 땀이 마를 때), 많은 열량을带走하여 신체를 냉각시킵니다.

• 각 음식 테스트를 시약 + 양성 결과 + 색상 변화로 학습하세요 (벤디크트 → 벽돌빛 붉은색; 요오드 → 남색-검정색; 비ュ레트 → 보라색; 유화 → 흰색).
• 벤디크트는 환원 당을 탐지하며, 비환원 당의 경우 먼저 산에 의한 가수분해를 거쳐 재테스트해야 합니다.
• 결합을 정확히 명명: 글리코시dic(탄수화물), 에스터(지방), 펩타이드(단백질) — 모두 축합 반응(물 제거)에 의해 생성됨.
• 구조와 기능을 연결: 셀룰로스(직선 사슬, H-결합 → 강함), 글리코겐/전분(가지치기/나선 → 밀집된 저장).
• 단백질의 경우 각 수준별 결합 명명: 일차(펩타이드), 이차(수素 결합), 삼차(R-그룹 상호작용), 사차.