생체 분자

Biomolecule
미오글로빈의 3D 구조를 나타내는 것으로, 알파 나선형을 리본으로 나타냅니다.이 단백질은 1958년 맥스 퍼루츠와 존 카우더리 켄드루 경이 X선 결정학으로 그 구조를 해결한 최초의 단백질로 노벨 화학상을 받았다.

생체 분자 또는 생물학적 분자는 세포 분열, 형태 형성 또는 [1]발달같은 하나 이상의 전형적 생물학적 과정에 필수적인 유기체에 존재하는 분자를 느슨하게 사용하는 용어이다.생체 분자는 단백질, 탄수화물, 지질, 핵산같은고분자(또는 폴리아니온)와 1차 대사물, 2차 대사물, 천연물과 같은 작은 분자를 포함한다.이 물질의 더 일반적인 이름은 생물학적 물질입니다.생체 분자는 살아있는 유기체의 중요한 요소이고, 그러한 생체 분자는 종종 유기체[3] 내에서 생성되고 [2]내생성이지만, 유기체는 보통 생존하기 위해 외생성 생체 분자, 예를 들어 특정한 영양분을 필요로 합니다.

생물학과 생화학 분자생물학의 하위 분야는 생체분자와 그 반응을 연구한다.대부분의 생체 분자는 유기 화합물이고 산소, 탄소, 수소, 그리고 질소의 네 가지 요소만이 인체 질량의 96%를 차지한다.하지만 다양한 생체 물질과 같은 많은 다른 원소들도 소량 존재한다.

생명체의 광범위한 다양성 사이에서 분자의 특정 형식(는 생체 분자)고 특정한 물질 대사 경로의 균일성은 고정 기능, 따라서 이러한 생체 분자와 신진대사 경로 또는"그 살아 있는 생명체의 물질적인 통합의 이론", 생물학에서 합일화된 개념을 따라"생화학적 보편성"[4]으로 언급된다. 재치H 세포 이론과 진화 이론.[5]

생체 분자의 종류

다음과 같은 다양한 생체 분자가 존재합니다.

바이오모노머 바이오올리고 생체 고분자 중합 과정 단량체 간 공유 결합 이름
아미노산 올리고펩티드 폴리펩타이드, 단백질(헤모글로빈...) 중축합 펩타이드 결합
단당류 올리고당류 다당류(셀룰로오스) 중축합 당결합
이소프렌 테르페네스 폴리에테르펜: cis-1,4-폴리이소프렌 천연고무 및 트랜스-1,4-폴리이소프렌 구타페르카 다중 추가
뉴클레오티드 올리고뉴클레오티드 폴리뉴클레오티드, 핵산(DNA, RNA) 포스포디에스테르 결합

뉴클레오시드 및 뉴클레오티드

뉴클레오시드리보스 또는 디옥시리보스 고리에 뉴클레오시드를 결합함으로써 형성되는 분자이다. 예로는 시티딘(C), 우리딘(U), 아데노신(A), 구아노신(G), 티미딘(T) 등이 있다.

뉴클레오시드는 세포 내의 특정 키나아제들에 의해 인산화되어 뉴클레오티드를 생성할 수 있다.DNA와 RNA는 모두 모노뉴클레오티드의 반복 구조 단위 또는 단량체로부터 중합효소 효소에 의해 조립된 길고 선형 분자로 구성된 중합체입니다.DNA는 디옥시뉴클레오티드 C, G, A, T를 사용하는 반면, RNA는 리보뉴클레오티드(펜토오스 고리 위에 여분의 수산기(OH)를 가진) C, G, A 및 U를 사용한다. 변형된 염기는 리보솜 RNA 또는 새로운 RNA를 구별하기 위해 발견되는 것과 같이 상당히 흔하다.이온[6]

각 뉴클레오티드는 비환식 질소염기, 펜토오스 및 1~3개의 인산기로 이루어진다.그것들은 탄소, 질소, 산소, 수소, 인을 포함하고 있다.그들은 화학 에너지원으로서 역할을 하고, 세포 신호 전달에 참여하며(환형 구아노신 일인산 고리형 아데노신 일인산), 효소 반응의 중요한 보조 인자(조효소 A, 플라빈 아데닌 디뉴클레오티드, 플라빈 모노뉴클레오티드니코틴아미드 a)에 통합된다.인산 데닌 디뉴클레오티드).[7]

DNA 및 RNA구조

DNA 구조는 Watson-Crick 염기쌍으로 형성된 잘 알려진 이중나선에 의해 지배된다.이것은 B형 DNA로 알려져 있으며, 압도적으로 DNA에서 가장 유리하고 일반적인 상태이며, 매우 특이적이고 안정적인 염기쌍은 신뢰할 수 있는 유전자 정보 저장의 기초입니다.DNA는 때때로 단일 가닥(종종 단일 가닥 결합 단백질에 의해 안정화되어야 함) 또는 A 형태 또는 Z 형태 나선으로 발생할 수 있으며, 때로는 DNA [7]복제 중 홀리데이 접합부의 교차와 같은 보다 복잡한 3D 구조에서 발생할 수 있습니다.

I족 인트론 리보자임(PDB 파일 1Y0Q)의 스테레오 3D 화상, 회색선은 염기쌍, 리본 화살표는 이중나선 영역, 파란색에서 빨간색은 5'~3'[when defined as?] 말단, 흰색 리본은 RNA 제품이다.

와는 대조적으로 RNA는 전달 RNA 분자를 구성하는 국소적으로 접힌 영역을 가진 느슨한 단일 가닥뿐만 아니라 단백질을 연상시키는 크고 복잡한 3D 3차 구조를 형성한다.이러한 RNA 구조는 단일 가닥 루프, 팽대부 및 [8]접합부에 의해 명확한 3D 배열로 연결된 많은 A-형 이중 나선을 포함합니다.예를 들어 tRNA, 리보솜, 리보자임, 리보스위치 등이 있습니다.이러한 복잡한 구조는 RNA 백본이 DNA보다 국소 유연성이 낮지만 [9]리보스에 있는 여분의 OH의 양성과 음성의 상호작용 때문에 분명한 일련의 뚜렷한 구조를 가지고 있다는 사실에 의해 촉진된다.구조화된 RNA 분자는 다른 분자의 매우 특이적인 결합을 할 수 있고 그 자체가 구체적으로 인식될 수 있다; 게다가,[10] 그들은 효소적 촉매작용을 수행할 수 있다.

당류

단당류는 단당 1개로 이루어진 가장 단순한 형태의 탄수화물이다.그들은 [11]본질적으로 그들의 구조에 알데히드 또는 케톤기를 포함한다.단당류에서 알데히드기의 존재는 접두사 aldo-로 나타낸다.마찬가지로 케톤 그룹은 접두사 keto-[6]표시됩니다.단당류의 예로는 헥소스, 포도당, 과당, 트리오스, 테트로스, 헵토스, 갈락토스, 펜토스, 리보스, 디옥시리보스가 있다.소비된 과당과 포도당은 위가 배출되는 속도가 다르고, 흡수되는 속도가 다르고, 대사 운명이 다르고, 따라서 두 가지 다른 당류가 [11]음식 섭취에 차등적으로 영향을 미칠 수 있는 여러 기회를 제공한다.대부분의 당류들은 결국 세포 호흡을 위한 연료를 제공한다.

이당류는 두 개의 단당류 또는 두 개의 단당이 물의 제거와 결합을 형성할 때 형성된다.그들은 희석산과 함께 끓이거나 적절한 [6]효소와 반응함으로써 사카린 구성 요소를 생성하기 위해 가수 분해될 수 있다.이당류의 예로는 수크로스, 말토스, 유당이 있다.

다당류는 중합 단당류 또는 복합 탄수화물이다.그것들은 여러 개의 단당을 가지고 있다.예를 들어 녹말, 셀룰로오스, 글리코겐 등이 있습니다.일반적으로는 규모가 크고 분기 접속이 복잡한 경우가 많습니다.다당류는 크기 때문에 수용성은 없지만 물에 노출되면 수산화기가 개별적으로 수분이 되며,[6] 물에 가열하면 두꺼운 콜로이드 분산을 형성하기도 한다.3~10개의 단량체를 가진 짧은 다당류를 [12]올리고당이라고 한다.당류 판별을 위한 형광 인디케이터 변위 분자 임프린트 센서가 개발됐다.그것은 오렌지 주스 [13]음료의 세 가지 브랜드를 성공적으로 구별했다.감지 필름의 형광 강도 변화는 당 농도와 직접 [14]관련이 있습니다.

리그닌

리그닌은 주로 베타-O4-아릴 결합으로 이루어진 복합 폴리페놀 고분자이다.리그닌은 셀룰로오스 다음으로 풍부한 생체 고분자이며 대부분의 식물의 주요 구조 성분 중 하나이다.p-coumaryl 알코올, 코피페릴 알코올, 시나필[15] 알코올에서 파생된 서브유닛을 함유하고 있으며, 라세미크라는 점에서 생체분자 중 특이하다.광학 활성의 부족은 키랄 중심에서 어느 구성도 선호하지 않는 유리 래디칼 커플링 반응을 통해 발생하는 리그닌의 중합 때문이다.

지질

지질(올레긴)은 주로 지방산에스테르이며 생물학적 막의 기본 구성 요소이다.또 다른 생물학적 역할은 에너지 저장이다(예: 트리글리세리드).대부분의 지질은 극성 또는 친수성 머리(일반적으로 글리세롤)와 1개에서 3개의 비극성 또는 소수성 지방산 꼬리로 구성되어 있어 양친매성입니다.지방산은 단일 결합(포화 지방산) 또는 단일 결합과 이중 결합(불포화 지방산)으로 연결된 탄소 원자의 가지 없는 사슬로 구성됩니다.사슬은 보통 14-24개의 탄소 그룹이지만, 항상 짝수입니다.

생물학적 막에 존재하는 지질에 대해 친수성 헤드는 다음 세 가지 등급 중 하나입니다.

  • 머리에 1~15개의 당류 잔기를 가진 올리고당이 함유된 당지질.
  • 머리에 음전하를 띤 인산기가 꼬리에 연결된 양전하를 띤 그룹을 포함하는 인지질.
  • 스테롤은 머리에 평면 스테로이드 고리를 포함하고 있는데, 예를 들어 콜레스테롤입니다.

다른 지질로는 아라키돈산으로부터 합성된 20개의 탄소 지방 아실 단위인 프로스타글란딘류코트라이엔이 있다.그것들은 또한 지방산으로 알려져 있다.

아미노산

아미노산은 아미노산과 카르본산 관능기를 모두 포함하고 있다.(생화학에서 아미노산과 카르복실산염의 기능이 같은 탄소와 아미노산이 아닌 프롤린에 결합되어 있는 아미노산을 지칭할 때 아미노산이라는 용어를 사용한다.)

변형된 아미노산은 때때로 단백질에서 관찰된다; 이것은 보통 번역 후 효소적 변형의 결과이다.예를 들어 키나아제에 의한 세린의 인산화 및 포스파타아제에 의한 탈인산화 등은 세포주기의 중요한 제어 메커니즘이다.표준 20 이외의 2개의 아미노산만이 번역 중에 단백질에 포함되어 있는 것으로 알려져 있다.

단백질 합성에 사용되는 아미노산 외에 카르니틴(세포 내 지질 수송에 사용되는 아미노산), 오르니틴, GABA타우린이 있다.

단백질 구조

단백질을 형성하는 특정 일련의 아미노산은 단백질의 1차 구조라고 알려져 있습니다.이 염기서열은 개인의 유전자 구성에 의해 결정된다.선형 폴리펩타이드 "백본"을 따른 사이드 체인 그룹의 순서를 지정합니다.

단백질은 골격을 따라 수소 결합의 특정 패턴에 의해 정의된 잘 분류되고 자주 발생하는 국소 구조의 두 가지 요소, 즉 알파 나선과 베타 시트를 가지고 있습니다.그들의 수와 배열은 단백질의 2차 구조라고 불립니다.알파나선은 하나의 아미노산 잔기의 골격 CO기(카르보닐)와 i+4 잔기의 골격 NH기(아미드) 사이의 수소 결합에 의해 안정화되는 규칙적인 나선형이다.나선형은 1회당 약 3.6개의 아미노산을 가지고 있으며, 아미노산 측쇄는 나선형의 원통에서 돌출되어 있다.베타 주름 시트는 각각 "확장" 또는 완전히 뻗은 형태인 개별 베타 가닥 사이의 골격 수소 결합에 의해 형성됩니다.스트랜드는 서로 평행 또는 반평행으로 배치될 수 있으며 사이드 체인 방향은 시트 위와 아래로 번갈아 배치됩니다.헤모글로빈은 나선형만 포함하고, 천연 실크는 베타 주름 시트로 형성되며, 많은 효소들이 나선형과 베타 가닥의 패턴을 가지고 있습니다.2차 구조 요소는 비반복적 구성의 "루프" 또는 "코일" 영역에 의해 연결됩니다.이 영역은 때때로 상당히 이동성이 높거나 무질서하지만 일반적으로 잘 정의되고 [16]안정된 배치를 채택합니다.

단백질의 전체적이고 콤팩트한 3D 구조를 3차 구조 또는 "접힘"이라고 합니다.수소 결합, 이황화물 교량, 소수성 상호작용, 친수성 상호작용, 판데르발스 힘 등 다양한 흡인력에 의해 형성된다.

두 개 이상의 폴리펩타이드 사슬(동일하거나 다른 배열의 것 중 하나) 클러스터가 단백질을 형성할 때 단백질의 4차 구조가 형성된다.4차 구조는 두 의 "알파"와 두 개의 "베타" 폴리펩타이드 체인으로 구성된 헤모글로빈과 같은 고분자(동일 배열 사슬) 또는 헤모글로빈과 같은 헤테로머(이질 배열 사슬) 단백질의 속성이다.

아포엔자임

아포엔자임(또는 일반적으로 아포단백질)은 소분자 보조인자, 기질 또는 억제제가 결합되지 않은 단백질이다.그것은 종종 단백질의 비활동적인 저장, 운반 또는 분비 형태로 중요하다.예를 들어, 이것은 단백질의 활동으로부터 분비 세포를 보호하기 위해 필요합니다.아포엔 효소는 보조 인자를 추가하면 활성 효소가 된다.보조 인자는 무기(예: 금속 이온 및 철-황 클러스터) 또는 유기 화합물(예: [플라빈 그룹 플라빈] 및 )일 수 있습니다.유기 보조 인자는 효소에 단단히 결합되어 있는 보철기 또는 반응 중에 효소의 활성 부위에서 방출되는 보조 효소가 될 수 있습니다.

아이소엔자임

아이소엔자임 또는 아이소자임은 단백질 배열이 약간 다르고 매우 유사하지만 일반적으로 동일한 기능은 아닌 여러 형태의 효소를 가지고 있다.그것들은 다른 유전자의 산물이거나 다른 대체 스플라이싱의 다른 산물이다.이들은 동일한 기능을 수행하기 위해 다른 장기 또는 세포 유형에서 생성될 수도 있고, 여러 개의 동질효소가 변화하는 발달 또는 환경의 요구에 적합하도록 차등 조절에 따라 동일한 세포 유형에서 생성될 수도 있다.LDH(락타이트 탈수소효소)는 여러 개의 동질효소를 가지고 있는 반면, 태아 헤모글로빈은 비효소 단백질의 발달적으로 조절된 동질효소의 한 예이다.혈액에 있는 동질효소의 상대적 수준은 분비 기관의 문제를 진단하는데 사용될 수 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ 번지, M. (1979년)기본철학 논문 제4권온톨로지 II: 시스템의 세계, 페이지 61-2. 링크
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외부 링크

  • 생체 분자 과학 협회는 약물 발견 및 관련 분야 내에서 전문가들 간의 교육 및 정보 교환을 위한 포럼을 제공한다.