요약
- Biochemistry는 living matter의 화학으로, 복잡성·에너지 전환·자기복제가 핵심 축입니다.
- 세포(원핵/진핵), 주요 생체분자(Proteins, Nucleic acids, Carbohydrates, Lipids)와 Central Dogma를 기반으로 이해합니다.
- Hydrophobic effect를 포함한 비공유 결합과 ΔG = ΔH − TΔS가 생명현상의 물리화학적 토대입니다.
핵심 목차
- Biochemistry란? (정의와 범위)
- 세포 수준의 분류: 3 Domains & 6 Kingdoms
- 생체분자와 기능기(Functional groups)
- Central Dogma: DNA → RNA → Protein
- 비공유 상호작용과 소수성 효과(Hydrophobic effect)
- 열역학과 완충계(Buffer) 핵심 공식
- 시험 포인트 & 요약표
- FAQ
Biochemistry란? (정의와 범위)
Biochemistry는 chemistry of living matter입니다. 생명체의 high degree of complexity and organization, energy extraction & transformation, precise self-replication with variation을 분자 수준에서 설명합니다.
연구 범주는 세포 구조, 생체분자 합성·기능, 대사 조절, 유전자 발현과 진화까지 포괄합니다.
키워드: biochemistry definition, living matter chemistry, complexity, energy transformation
세포 수준의 분류: 3 Domains & 6 Kingdoms
- Bacteria / Archaea / Eukarya (Three Domains)
- 6 Kingdoms: Archaea, Bacteria, Protista, Fungi, Plantae, Animalia
- 차이: 핵막 유무, 염색체 원형(circular) vs 선형(linear), histone, membrane-bound organelles, cell wall 성분 등.
시험 포인트
- Prokaryote: no membrane-bounded nucleus, circular chromosome
- Eukaryote: nucleus & organelles, linear chromosomes
생체분자와 기능기(Functional groups)
주요 분류: Proteins, Nucleic acids, Carbohydrates, Lipids.
공통 기능기: –OH, –COOH, –NH₂, –SH, –C=O, –PO₄²⁻.
CHONPS + 금속 이온(Mg²⁺, Zn²⁺, Fe²⁺/³⁺)이 촉매와 구조 안정화에 기여.
키워드: biomolecules, functional groups, CHONPS, metal ions
Central Dogma: DNA → RNA → Protein
- Replication(DNA polymerase), Transcription(RNA polymerase), Translation(ribosome/tRNA)
- Complementary base pairing: A–T(2 H-bonds), G–C(3 H-bonds)
- 정보 흐름은 기본적으로 DNA→RNA→Protein이며, 역전사(reverse transcription)는 예외적 경우.
키워드: central dogma, replication, transcription, translation, base pairing
비공유 상호작용과 소수성 효과(Hydrophobic effect)
단백질·핵산의 3D 구조는 다수의 약한 상호작용으로 안정화됩니다.
- Hydrophobic effect: 접힘의 주된 구동력
- Hydrogen bonds: 2차 구조(α-helix, β-sheet) 안정화
- Electrostatic (salt bridges), van der Waals (London dispersion)
- Disulfide bond(Cys–Cys): 공유적 고정
키워드: hydrophobic effect, hydrogen bond, electrostatic, van der Waals, disulfide
열역학과 완충계(Buffer) 핵심 공식
- ΔG = ΔH − TΔS: ΔG<0이면 자발적(spontaneous)
- Henderson–Hasselbalch: pH = pKa + log([A⁻]/[HA])
- Denaturation vs Base stacking: 이중나선 안정화 요소(수소결합 + 염기적층)
키워드: Gibbs free energy, Henderson–Hasselbalch, buffer, denaturation
시험 포인트 & 요약표
| 주제 | 한 줄 핵심 | 기억 포인트 |
|---|---|---|
| Biochemistry 정의 | Chemistry of living matter | complexity·energy·replication |
| 분류 | 3 Domains / 6 Kingdoms | nucleus, chromosomes 형태 |
| 생체분자 | Protein/NA/Carb/Lipid | 기능기와 금속 이온 |
| 중심원리 | DNA→RNA→Protein | A–T(2), G–C(3), antiparallel |
| 구조 안정화 | Hydrophobic effect 중심 | H-bond, electrostatic, vdW, S–S |
| 열역학·완충 | ΔG, H–H식 | pH 유지, Tm·GC 상관 |
FAQ
Q1. Biochemistry가 생물학/화학과 다른 점은?
A. 생명현상을 분자·에너지 수준에서 정량적으로 설명합니다(반응속도, ΔG, 결합 상호작용).
Q2. 단백질 접힘의 핵심 구동력은?
A. Hydrophobic effect(entropy-driven). H-bond는 안정화 역할.
Q3. DNA가 물에 잘 녹는 이유는?
A. Phosphate backbone의 음전하로 고도로 극성입니다.
권장 내부링크
- Ch.2 단백질 구조(α-helix/β-sheet, Ramachandran)
- Ch.3 단백질 분석법(SDS-PAGE, 2D-PAGE, MS)
- Ch.4 핵산 구조와 유전자 발현
- Ch.5 유전자 조작·시퀀싱·CRISPR