생화학이란 무엇인가?

생화학이란 무엇인가?

What Is Biochemistry?

생화학이란 무엇인가?

 생화학은 생명체로부터 유래된 수많은 복잡한 생체분자(생명체 내에서 주로 발견되는 복잡한 구조의 유기분자)들이 생명체 내에서 어떻게 상호작용하는지에 대해 연구하는 학문이다. 생화학은 이러한 생체분자를 분리해서 관찰함으로써 생체분자들 역시 다른 분자들과 마찬가지로 물리학과 화학의 법칙이 똑같이 적용된다는 것을 알게 되었다. 생화학 연구의 목적은 생명이 없는 생체분자들이 어떻게 물리적 화학 법칙 하에서 생명을 유지하기 위해 상호작용하는지 밝히는 것이다.

생명체와 무생물 사이의 차이점은 무엇인가?

1. 고도의 화학적 복잡성을 가진다.

 생명체는 서로 다른 수많은 분자들이 세포의 복잡한 구조를 이룬다. 

2. 주위 환경으로부터 에너지를 받아서 이용한다.

 생명체는 자신의 복잡한 구조와 외부와 구분되는 환경을 유지하기 위해 에너지를 이용한다. 무생물은 보다 더 무질서한 방향을 향해서 붕괴하며, 최종적으로 평형 상태에 도달한다.

3. 생명체를 이루는 구성성분들은 깊은 상호작용을 이루며, 생명체는 이를 조절한다.

 거시적인 구조부터 미시적인 구조까지 모든 구성성분들은 서로 상호작용하며, 이들은 동적이며 서로 밀접하게 연관되어 있어서 한 요소만을 독립적으로 변화시키는 것이 불가능하다. 생명체는 이러한 구성성분들의 결합을 통해 이루어진 집합체이며, 생명을 유지한다는 하나의 목적을 수행하기 위해 이러한 구성성분들을 조절한다.

 
4. 주위 환경을 감지하고 반응한다.

 생명체는 외부 환경의 변화를 감지하고 세포 내부의 화학 물질의 조성을 변경하여 외부 환경에 대응한다. 

5. 생명체는 자신을 정확히 복제하고 조립할 수 있다.

 생명체는 자신의 후손을 남기기 위해 수많은 복잡한 분자들을 정확하게 복사할 수 있다. 척추동물과 같은 경우도 마찬가지로, 정확히 같지는 않지만 자손 세대는 부모와 매우 유사하다.

6. 생명체는 환경에 적응하고 시간의 흐름에 따라 진화한다.

 생명체는 새롭게 마주하는 환경에 적응하기 위해 다양한 생존 전략을 마련한다. 이러한 변화의 누적으로 수많은 생명체가 분기되었으나, 공통적으로 분자 수준에서의 유사성을 보인다.

생명체를 이루는 대표적인 유기분자들

 생명체를 이루는 대표적인 유기분자로는 단백질을 이루는 아미노산, 핵산을 이루는 질소 함유 염기, 지질, 당질이 있다. 이러한 유기분자들은 공통적으로 탄소를 포함하며, 수소나 산소 역시 가지고 있다. 위에 예시로 든 사례 중 지질을 제외한 분자들은 일종의 단위체로 작용하여, 축합 반응을 통해 거대 분자로 만들어질 수 있다.   

생화학의 연구방법 (in vitro/in vivo)

 생화학에서 생체분자를 연구하는 방법으로는 크게 두 가지를 나눌 수 있다. 우선 세포로부터 분자를 분리하여 시험관 내에서 다른 분자들의 방해 없이 연구하는 방법이 있다. 이 방법은 in vitro라고 부르며, 뚜렷한 실험결과를 얻을 수 있으나 실제 생명체 내의 반응과 동떨어질 수 있다는 단점이 있다. in vitro와 대비되는 연구 방법은 생명체 내에서 일어나는 반응을 연구하는 in vivo가 있다. 두 연구 방법을 구분하는 이유는 생체 내에서 방해물이라 여겨졌던 물질이 반응에 필수적인 역할을 하는 등, 예외가 발생할 수 있기 때문이다. 세포 내의 세포질은 매우 밀집한 조건인 것 역시 예외의 원인이 될 수 있다.