운동 생리학- 신체 구성의 단계(chemical level) part-2

생화학(biochemistry)

biochemistry는 살아있는 생물의 화학적 반응과 구성을 연구하는 학문 분야이다.  

신체 내부에서 일어나는 화학적 반응은 크게 두 가지로 나눌 수 있는데, 유기 화합물(organic compounds)과 무기화합물(inorganic compound)과 있다. 

 

유기화합물은 탄소화 결합된 유기물들을 말한다. 신체 내부의 모든 유기화합물은 분자끼리의 공유 결합을 하고 있으며 상대적으로 크다고 할 수 있다.

 

무기화합물은 일반적으로 탄소와 수소 둘 다 포함하지 않은 화합물들로 정의하고 있다 예의적으로 이산화탄소( carbon dioxide) 나 일산화탄소(carbon monoxide) 도 무기화합물으로 정의하는데 이는 화합물에서 탄소가 부족한 특성을 나타내고 있다.

 

중요한 것은 유기화합물이나 무기화합물 모두 신체에 필요한 요소들이다.

 

무기화합물 : 물

물은 신체에서 가장 풍부하고 가장 중요한 무기화합물이다. 60-80% 의 부피를 차지하고 있따.

 

intracellular fluid는 세포 내에 있는 액체를 의미한다.

extracellular fluid 는 세포 밖에 있는 액체를 의미한다.

plasma는 혈액 안에 있는 액체를 의미한다.

lymph는 림프관에 있는 액체를 뜻한다.

뇌척수액(cerebrospinal fluid) 은 중추신경계의 정맥 안에 있는 액체를 의미한다.

 

유기화합물: 고분자(macromolecule)

 

고분자들은 크게 복합 분자들로 이루어져 있고 100개에서 >100000 보다 많은 단량체들로 이루어져 있다.

 

단량체(monomer)는 작은 분자로서 비슷한 분자들끼리 모여 큰 분자를 이룬다. 신체 내에서의 고분자들은 탄수화물(carbonhydrates) , 지방(lipids), 단백질(proteins), 그리고 핵산(nucleic acids) 이 있다.

 

탄수화물: 단량체인 glucose, fructose, lactose 가 모여 이룬다.

지방: 지방산(fatty acid), 중성 지방(trigylcerides)이 모여 이룬다.

단백질: 아미노산(amino acids) 이 모여 이룬다.

핵산: 뉴클레오티드(nucleotides)가 모여 이룬다.

 

%%% 산소(65%), 탄소(18%), 수소(10%), 질소(3%), 그 외 다른 화학물(4%)이 우리 몸을 구성하고 있다.

 

탄수화물은 C(탄소), H(수소), O( 산소)의 결합

지방은 C(탄소), H(수소),  작은 O( 산소)의 결합

단백질은 C(탄소), H(수소), O( 산소), N (질소)의 결합

핵산 은 C(탄소), H(수소), O( 산소) N(질소), P(황)의 결합

 

유기화합물: 탄수화물; carbohydrates

 

세포 질량은 1-2 %를 나타낸다. 탄수화물의 주요 기능은 우리 신체 세포의 연료로서 제공된다.

탄수화물을 섭취하면 기본 구성인 glucose로 분해되어 각각의 세포 속으로 흡수되어 분해된다.

글루코스의 이화 작용은 많은 ATP를 생산하고 세포의 기능을 활성화해 신체가 기능을 할 수 있게 만든다.

 

단당류에는 glucose, fructose, lactose 가 있고 그중 glucose 가 신체 세포를 위한 가장 중요한 에너지원이라고 할 수 있다.

이당류는 두 개의 단당류가 결합한 형태이다. 

3개 이상의 단당류가 결합한 형태를 다당류(polysaccharide)라고 하고 글리코겐(glycogen)은 글루코스를 저장하는 역할을 한다. 근육과 간에 많이 분포하고 있고 쉽게 분해가 될 수 있는 곳이고 분해되는 과정을 glycoysis라고 한다.

 

다당류는 식물성 다당류(식이섬유와 녹말)가 있고 동물성 다당류(글리코겐) 이 있다.

 

유기화 화물 : 지방; Lipids

지방은 신체의 18~25% 의 질량으로 신체에 분포해 있다. 지방은 에너지를 제공하고, 신경을 전달하고 세포의 혈장을 형성한다. 신체 조직 기관을 보호하는 역할을 하고 지방에 용해되는 비타민 ADEK를 흡수한다. 

지방은 물에 용해되지 않는 특성을 가지고 있지만 에테르나 알코올 같은 용액에는 쉽게 용해되는 특성을 갖고 있다.

 

글리세롤과 지방산이 기본 구성단위이며,  

트라이 글리세리드(Triglycerides) (1 glycerol + 3 fatty acids) -가장 필수적인 에너지 저장소이다. 피하지방세포와 지방질 세포에 분포해 있다.  

인지질(Phospholipids) (1 glycerol + 2 fatty acids + phosphate) - 에너지원으로 사용되지 않고, 주로 혈장을 형성하고 있다. 지질 단백질 형태로 지방을 혈류를 통해 전달되는 것을 도와주는 역할을 한다.

스테로이드(Steroids) (fused carbon rings, no glycerol/fatty acids). - 역시나 에너지원으로 사용되지 않고, 콜레스테롤에 일반적으로 존재하고 있다.

 

 

필수지방산은 신체 스스로 합성하지 않지만 신체 기능에 있어 중요한 요소이다. 

리놀레산(linoleic acid)인 오메가 3과 오메가 6 중요한 요소이다. 

 

유기화합물: 단백질

 

가장 풍부한 유기화합물이고 10-30%의 질량을 나타낸다. 세포 기능에 있어 중요한 요소로서의 역할을 하고 있다. 

전형적인 단백질은 1000개의 아미노산을 포함하고 큰 단백질은 >100,000 많이 포함하고 잇다.

21개 유형은 아미노산이 존재하고 9 개의 필수 아미노산은 반드시 음식을 통해 섭취해야 한다. 신체 내부에서 스스로 합성할 수 없기 때문이다.

단백질은 구상 단백질(globular protein)과 섬유상 단백질(fibrous protein)으로 나눌 수 있다.

먼저 구상 단백질은 기능적 단백질로 알려져 있고, 물에 용해 가능하고 대부분 효소, 호르몬, 헤모글로빈을 예로 들 수 있다.

섬유상 단백질은 구조적 단백질로 알려져 있고, 긴 띠 형태의 단백질로써, 물에 녹지 않고, 구조적으로 안정적이며 콜라겐(collagen) 은 가장 풍부한 단백질의 형태로 신체에 분포하고 있다. 탄력성을 가지고 있다,

 

유기화홥물: 핵산

 

핵산은 신체에서 가장 큰 분자들이며 두 개로 나누어 볼 수 있다.

Deoxyribonucleic acid는 흔히 DNA라고 부르며 세포의 핵에 존재하고 있고 유전자라고도 불린다. 요즘에는 genome으로 많이 분류하고 있다. DNA는 스스로 복제를 통해 세포를 분해하고, 유전적 정보를 갖고 있고 조상 세포와 동일시된다.

 

RIbonucleic acid RNA라고 불리며 주로 세포핵 밖에 존재하고 세포질에 존재하고 있다.