생체분자 — 작용기로 읽는 탄수화물·지질·단백질·핵산

생체분자는 이름을 따로 암기하는 목록이 아니라, 탄소 골격과 작용기, 결합 방식이 조립된 구조입니다. 탄수화물, 지질, 단백질, 핵산은 각각 단위체와 작용기, 결합 방식이라는 같은 시각으로 읽을 수 있습니다.

네 가지 생체분자 — 한눈에 비교#

먼저 네 분자의 구조를 같은 기준으로 비교해 봅니다. 단위체가 무엇인지, 어떤 작용기가 핵심인지, 어떤 결합으로 단위체가 이어지는지가 분자의 정체를 정합니다.

같은 작용기가 다른 분자에서 반복적으로 등장합니다. 작용기 도감으로 익힌 시각이 그대로 생체분자에도 적용됩니다.

탄수화물과 지질#

탄수화물은 여러 -OH와 카보닐 자리를 함께 가진 단당류에서 출발합니다. 포도당이 대표 단당류이고, 단당류들이 글리코사이드 결합으로 이어지면 녹말이나 셀룰로스 같은 다당류가 됩니다. 글리코사이드 결합은 한 단당류의 -OH와 다른 단당류의 -OH 사이에서 물이 빠져나가며 만들어집니다.

지질은 물과 잘 섞이지 않는 큰 분자 무리입니다. 지방산은 긴 탄소 사슬 끝에 -COOH가 붙은 모양이고, 글리세롤은 세 개의 -OH를 가진 작은 분자입니다. 지방산 세 개와 글리세롤 한 개가 에스터 결합으로 이어지면 트라이글리세라이드가 됩니다. 세포막의 인지질도 이 골격을 변형한 형태입니다.

아미노산과 단백질 — 펩타이드 결합#

아미노산은 한 분자 안에 -NH₂ 아미노기와 -COOH 카복실기를 함께 가집니다. 두 아미노산이 만나면 한쪽의 -COOH와 다른 쪽의 -NH₂ 사이에서 물이 빠져나가며 펩타이드 결합 -CO-NH-가 만들어집니다. 이 결합이 반복되어 길게 이어진 사슬이 단백질입니다.

단백질은 그저 사슬로 끝나지 않습니다. 사슬이 접히고 꼬여 만드는 3차원 구조가 효소, 수송, 신호 같은 다양한 기능을 결정합니다. 같은 아미노산 사슬이라도 접힘 모양이 달라지면 기능이 달라집니다.

핵산 — 정보 분자 DNA와 RNA#

핵산은 뉴클레오타이드가 이어진 정보 분자입니다. 하나의 뉴클레오타이드는 당, 인산, 염기 세 부분으로 이루어집니다. 뉴클레오타이드들이 당-인산 골격으로 이어지면서 염기 서열이 생기고, 이 서열이 곧 생명의 정보가 됩니다.

DNA는 디옥시리보스 당과 두 가닥의 이중 나선, RNA는 리보스 당과 한 가닥 구조라는 점이 큰 차이입니다. 두 분자 모두 유기화학에서 배운 작용기와 결합 방식의 조합으로 설명할 수 있습니다. 유기화학은 여기서 생화학이라는 더 넓은 분야와 만납니다.