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Macromolecules

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<p style="FONT-SIZE: 13px; MARGIN: 0px 0px 5px; COLOR: #000000; TEXT-INDENT: 0px; FONT-FAMILY: &quot;바탕&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><span style="FONT-SIZE: 13px; COLOR: #000000; FONT-FAMILY: &quot;바탕&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><br /><font face="Arial" size="2"></font></span></p>
<p style="FONT-SIZE: 13px; MARGIN: 0px 0px 5px; COLOR: #000000; TEXT-INDENT: 0px; FONT-FAMILY: &quot;바탕&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><span style="FONT-SIZE: 13px; COLOR: #000000; FONT-FAMILY: &quot;바탕&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><font face="Arial" size="2">covalent bond에 비해서 매우 약한 결합이다. 그러나 이 bond는 biological molecules에서 매우 중요한 역할을 한다.&nbsp;<br />Hydrogen bond는 hydrogen atoms와 가까이 있는 전기적으로 negative 성질을 띠는 elements 사이의 결합을 이야기 한다.&nbsp;<br />이 atoms의 대표적인 예는 oxygen과 nitrogen을 들 수 있는데 그 중 oxygen은 electronegative(electron withdrawing)한 성질을 띠고 있고,&nbsp;<br />이것과 hydrogen bond를 이루는 hydrogen atom은 electropositive한 성질을 띠게 된다.&nbsp;&nbsp;<br />산소와 수소가 covalent bond로 물분자를 만들어 내고 이 물 분자의 수소 분자와 근처의 물 분자의 산소 원자 사이의&nbsp;<br />약한 결합이 hydogen bond이다.&nbsp;<br />전자가 negative charge쪽으로 이동하게 되고, 약한 charge를 형성하게 되는데 이 때 산소는 negative, 수소는 positive charge를 띠게 된다. </font></span></p>
<p style="FONT-SIZE: 13px; MARGIN: 0px 0px 5px; COLOR: #000000; TEXT-INDENT: 0px; FONT-FAMILY: &quot;바탕&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><span style="FONT-SIZE: 13px; COLOR: #000000; FONT-FAMILY: &quot;바탕&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><font face="Arial" size="2">하나의 hydrogen bond는 약하지만 hydrogen bond가 많이 모인 molecules에서는 굉장히 강한 결합으로 나타난다.&nbsp;<br />이로 인해서 molecules의 안정성이 증가하게 된다.&nbsp;<br />water molecules는 hydrogen bond로 구성되고 charge를 띠고 있기 때문에 polarity하다.&nbsp;<br />polar한 water molecules는 다른 nonpolar(hydrophobic) molecules와 잘 결합할 수 있어서,&nbsp;<br />water 자체로 아주 좋은 solution이 되고, hydrogen atom의 약한 positive charge는 negative charge를&nbsp;<br />띠는 두 개의 oxygen atoms와 bridge를 형성할 수 있다.&nbsp;&nbsp;<br />macromolecules 사이에서도 hydrogen bond가 나타나는데 약한 electrical force가 축적되어서&nbsp;<br />protein 같은 큰 molecules를 형성하게 된다.&nbsp;<br />이 때 molecules의 안정성이 높아지기 때문에 structure 형성에 영향을 미친다.&nbsp;<br />Van der waals forces atoms 사이에서 일어나는 약하게 끌어당기는 힘을 이야기 한다.&nbsp;<br />3~4 angstrons 정도로 atoms 사이가 가까워야 한다. 기질과 효소가 결합되거나,&nbsp;<br />protein과 nucleic acid 사이의 interanctions 할 대도 이 힘이 이용된다.<br /><br /><br />Ionic bonds<br />화합물에서 반대 전하를 가지는 원자들이 결합하는 방식을 이야기한다.<br />한 원자와 최외각 전자가 다른 원자의 최외각 전자로 영원히 이동할 때 이온결합이 형성된다.<br />전자를 잃어버린 원자는 양전하를 띄게 되고, 전자를 얻은 원자는 음전하를 띄게 된다.<br />원자 사이에 전자가 이동한다는 개념은 영국의 물리학자인 J.J. 톰슨이 19세기말에 처음으로 제안했으며, &nbsp;<br />1916년 독일의 과학자 발터 코슬이 이온 결합 이론으로 발전시켯다.<br />이온결합 결과, 이온 화합물이 형성되며, 알칼리 금속이나 알칼리토금속의 수화물을 그 예로 들 수 있다.<br />이온 결정성 고체에서 이러한 반대 전하 사이의 정전기적 인력과 같은 전사 사이의 정전기적 척력으로 인해 양이온은 음이온으로, &nbsp;<br />음이온은 양이온으로 둘러쌓여 있는데, 양이온과 음이온이 번갈아가면서 놓여있으며, 서로 전하를 중화시켜 총 전하는 0이 된다.<br />이온 결정에서 정전기적 인력은 크므로 이러한 물질들은 일반적으로 단단하고 휘발성이 없으나 유전상수가 큰 매질에서는 &nbsp;<br />이온 결합이 매우 약해진다.<br />여러 가지 이온화합물들은 개개의 원자가 서로 최외각전자를 공유하는 두 원자(때때로 세 원자) 사이의 결합인 공유결합을 &nbsp;<br />포함한다고 생각된다.<br />하지만 이온 결합과는 달리 공유결합에는 영구적으로 전자가 이동하지는 않는다.&nbsp;<br /><br />Hydrophobic interactions&nbsp;<br />중요한 biomolecules에는 bydrophobic interactions도 포함이 된다. &nbsp;<br />Nonpolar한 molecules 또는 molecules의 nonpolar region이 polar한 environments에서 강하게 결집을 나타내는 현상을 이야기 하고, &nbsp;<br />protein folding에 중요한 역할을 한다. 기질과 효소의 결합에도 중요한 역할을 하기도 한다. &nbsp;<br />또한, multisubunit protein의 서로 다른 subunit을 control하기도 하고, &nbsp;<br />생물학적으로 활동성을 가지는 molecules를 형성하는 데 사용되며, RNA 안정성에 중요한 역할을 한다.</font></span></p>
<p style="FONT-SIZE: 13px; MARGIN: 0px 0px 5px; COLOR: #000000; TEXT-INDENT: 0px; LINE-HEIGHT: 16px; FONT-FAMILY: &quot;바탕&quot;; TEXT-ALIGN: justify">&nbsp;</p>
<p style="FONT-SIZE: 13px; MARGIN: 0px 0px 5px; COLOR: #000000; TEXT-INDENT: 0px; FONT-FAMILY: &quot;바탕&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><span style="FONT-WEIGHT: bold; FONT-SIZE: 13px; COLOR: #000000; FONT-FAMILY: &quot;바탕&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><strong><font face="Arial"></font></strong></span></p>
<p>&nbsp;</p>
<p style="FONT-SIZE: 13px; MARGIN: 0px 0px 5px; COLOR: #000000; TEXT-INDENT: 0px; LINE-HEIGHT: 21px; FONT-FAMILY: &quot;바탕&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><span style="FONT-SIZE: 13px; COLOR: #000000; LINE-HEIGHT: 21px; FONT-FAMILY: &quot;바탕&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><font face="Arial" size="2"></font></span></p>
<p style="FONT-SIZE: 13px; MARGIN: 0px 0px 5px; COLOR: #000000; TEXT-INDENT: 0px; LINE-HEIGHT: 16px; FONT-FAMILY: &quot;굴림&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><font size="2"><font face="Arial"><span style="FONT-SIZE: 13px; COLOR: #000000; LINE-HEIGHT: 16px; FONT-FAMILY: &quot;굴림&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><font face="Arial">carbon elements</font>는 모든 <font face="Arial">macromolecules</font>의 주요 <font face="Arial">components</font>이다.&nbsp;<br /><font face="Arial">carbon</font>은 자기들끼리는 결합을 잘 형성하지 않지만, 다른 <font face="Arial">elements</font>와는 결합을 잘 형성할 수 있다.<br />다른 <font face="Arial">organic(carbon containing) compounds</font>와 다양한 <font face="Arial">bounding patterns</font>를 형성하는 것이 가능하고, &nbsp;<br /><font face="Arial">functional groups</font>의 단일 <font face="Arial">chemical properties</font>에 중요하고,<br />세포 내 생물학적 기능을 걸정하는 데에도 중요하다. &nbsp;<br />또한, <font face="Arial">macromolecular structure</font>의 결정에도 중요하며, 그 뿐 아니라 <font face="Arial">physiology, biosynthesis</font>에서도 중요하다.</span> </font></font></p>
<p style="FONT-SIZE: 13px; MARGIN: 0px 0px 5px; COLOR: #000000; TEXT-INDENT: 0px; LINE-HEIGHT: 21px; FONT-FAMILY: &quot;바탕&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><span style="FONT-SIZE: 13px; COLOR: #000000; LINE-HEIGHT: 21px; FONT-FAMILY: &quot;바탕&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><br /><font face="Arial" size="2"></font></span></p>
<p style="FONT-SIZE: 13px; MARGIN: 0px 0px 5px; COLOR: #000000; TEXT-INDENT: 0px; LINE-HEIGHT: 16px; FONT-FAMILY: &quot;굴림&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><font size="2"><font face="Arial"><span style="FONT-SIZE: 13px; COLOR: #000000; LINE-HEIGHT: 16px; FONT-FAMILY: &quot;굴림&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><font face="Arial">E.coli(Escherichia coli)같은 prokaryotic cell</font>을 화학적으로 분석하여 본다면 물이 주요 구성 요소라는 것을 알 수 있다.&nbsp;<br />그러나, 물을 모두 제거하고 나면 세포 구성 요소 중 가장 많은 양을 차지하는 것은 <font face="Arial">macromolecules</font>이고, &nbsp;<br />적은양의 <font face="Arial">monomers</font>, 그밖의 다양한 <font face="Arial">inorganic ions</font> 등이 세포를 구성하고 있는 것을 볼 수 있다.<br />세포의 건조 시켰을 때 중량의 95%가 <font face="Arial">macromolecules</font>로 구성되어 있고, &nbsp;<br />이 무게 중 가장 많은 비중을 차지하는 것은 <font face="Arial">protein</font>(단백질)이다.<br /><br /><br />-<font face="Arial">Protein :&nbsp; </font></span><span style="FONT-SIZE: 13px; COLOR: #000000; LINE-HEIGHT: 16px; FONT-FAMILY: &quot;바탕&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><font face="Arial">amino acid</font>라고 불리는 <font face="Arial">monomer의 polymer</font>형태로 존재한다.</span></font></font><span style="FONT-SIZE: 13px; COLOR: #000000; LINE-HEIGHT: 16px; FONT-FAMILY: &quot;굴림&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><font face="Arial" size="2">&nbsp;<br /></font></span><span style="FONT-SIZE: 13px; COLOR: #000000; LINE-HEIGHT: 16px; FONT-FAMILY: &quot;바탕&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><font face="Arial" size="2">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 세포를 통해서 찾을 수 있는 macromolecules중 하나이며, 효소의 화학적 기능을 하는 것으로 잘 알려져 있다.&nbsp;&nbsp;<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 평균적으로 수천 종류의 서로 다른 단백질이 세포 내에 존재하는 것으로 알려졌다.</font></span><font size="2"><font face="Arial"><span style="FONT-SIZE: 13px; COLOR: #000000; LINE-HEIGHT: 16px; FONT-FAMILY: &quot;굴림&quot;; TEXT-ALIGN: justify">&nbsp;<br /></span><span style="FONT-SIZE: 13px; COLOR: #000000; LINE-HEIGHT: 16px; FONT-FAMILY: &quot;바탕&quot;; TEXT-ALIGN: justify">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; &nbsp;단백질은 </span></font></font><span style="FONT-SIZE: 13px; COLOR: #000000; LINE-HEIGHT: 16px; FONT-FAMILY: &quot;바탕체&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><font face="Arial" size="2">수많은 amino acid의 연결체이다. 천연 아미노산에는 20종류가 있는데, 이 아미노산들이 peptide bonds라고 하는&nbsp;<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 화학적 결합으로 서로 연결되어 길게 측쇄형으로 된 것을 polypeptide라고 한다.&nbsp;<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 단백질과 폴리펩티드는 같은 말이지만, 보통 분자량이 비교적 작으면 폴리펩티드라 하고, 분자량이 매우 크면,&nbsp;<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;즉, 폴리펩타이드가 여러 개 모여 있으면 단백질이라고 한다. 그러나 이러한 구별은 엄격한 것이 아니어서 두 가지를 혼용하여 쓴다.<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;다만, 폴리펩티드가 둘 또는 그 이상 모여서 하나의 집합체를 형성하고 있을 때는 반드시 단백질(protein)이라고 부른다.&nbsp;&nbsp;<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 단백질은 생물체의 몸의 구성성분으로서, 또 세포 내의 각종 화학반응의 촉매 역할을 담당하는 물질로서,&nbsp;<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;그리고 항체(抗體)를 형성하여 면역(免疫)을 담당하는 물질로서 대단히 중요한 macromolecule이다.</font></span><span style="FONT-SIZE: 13px; COLOR: #000000; LINE-HEIGHT: 16px; FONT-FAMILY: &quot;굴림&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><font face="Arial" size="2">&nbsp;<br /><br /></font></span></p>
<p style="FONT-SIZE: 13px; MARGIN: 0px 0px 5px; COLOR: #000000; TEXT-INDENT: 0px; FONT-FAMILY: &quot;바탕체&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><font size="2"><font face="Arial"><span style="FONT-SIZE: 13px; COLOR: #000000; FONT-FAMILY: &quot;바탕체&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><font face="Arial">nucleic acid:nucleotides의 polymers로서</font>,<font face="Arial">RNA와 DNA</font> <font face="Arial">두 가지 형태로 세포 안에서 찾을 수 있다.</font>&nbsp;&nbsp;<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <font face="Arial">활동적으로 자라는 세포에서 단백질 다음으로 중요한 macromolecules이다</font>.&nbsp;<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;<font face="Arial">각각의 세포 내에서 수천 종류의 ribosome(새로운 단백질을 생성해 내는 공장과 같다.)이 존재하는데</font>,&nbsp;<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <font face="Arial">이 ribosome은 RNA와 Protein으로 구성되어 있다.&nbsp;<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 적은 양의 RNA는, transcription에 의해 형성되는</font> <font face="Arial">Messenger와, translation을 수행하는 Transfer RNA 등의 형태로 나타나는데&nbsp;<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 이들은 DNA에서 단백질로 합성하는 데 중요한 역할을 한다. </font></span><span style="FONT-SIZE: 13px; COLOR: #000000; FONT-FAMILY: &quot;바탕체&quot;; TEXT-ALIGN: justify"></span></font></font></p>
<p style="FONT-SIZE: 13px; MARGIN: 0px 0px 5px; COLOR: #000000; TEXT-INDENT: 0px; FONT-FAMILY: &quot;바탕체&quot;; TEXT-ALIGN: justify"><font size="2"><font face="Arial"><span style="FONT-SIZE: 13px; COLOR: #000000; FONT-FAMILY: &quot;바탕체&quot;; TEXT-ALIGN: justify">&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; <font face="Arial">RNA와 대조적으로, DNA는 weight로 보았을 때는 매우 적은 양이 존재하지만, 비록 중량이 얼마 나가지 않더라도,&nbsp;<br />&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp; 유전적 정보를 가지고 있기 때문에 세포 function에서 중앙점 역할을 한다. </font></span><span style="FONT-SIZE: 13px; COLOR: #000000; FONT-FAMILY: &quot;바탕체&quot;; TEXT-ALIGN: justify"></span></font></font></p>

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