** 자막제공 : SNOW.or.kr (본 자막은 SNOW 자원활동가들에 의해서 제작되었습니다.) **
복사하고 붙여 넣겠습니다.
아데닌(adenine)
이론의 여지는 있지만, 생물학적으로 가장 중요한 분자중 하나는
ATP입니다.
ATP는 아데노신 삼인산을 의미합니다.
매우 매력적입니다.
하지만 여러분은 기억할 필요가 있습니다. ATP를 보는 어느 때든
생화학 반응의 어떤 유형 주변을 떠도는 ATP를 말입니다.
당신의 뇌 속에 있는 어떤것이 말하네요. 이봐, 우리는
생물학적 에너지를 다룬다고.
또는 ATP는 화폐라고 생각하는 다른 방법도 있습니다.
여기에 생물학적 에너지라고 써 넣겠습니다.
그렇다면 어떻게 에너지의 화폐일까요?
ATP는 그들의 결합 안에 에너지를 저장합니다.
이것이 무슨 의미인지 몇초후에 설명하도록 하겠습니다.
아데노신 그룹이 무엇인지 또는
3인산 그룹이 어떻게 생겼는지 배우기 전에 여러분은 믿음의
도약을 해야합니다. 바로 당신은 만들어진 ATP를 상상할 수 있습니다.
좀 더 좋은 색깔을 쓰도록 하죠.
바로 여기 아데노신 그룹이라 고 부르는 어떤 것으로 말입니다.
그리고 나서 여기에 3개의 인산기를 붙이게 됩니다.
아마도가 아니고 당연히 그렇게 됩니다.
여러분은 이와 같이 3인산을 붙이게 됩니다.
이것이 ATP입니다.
아데노신 3인산
트리(tri-)는 3개의 인산기를 의미합니다.
자, 만약 당신이 아데노신 삼인산의 이 결합을 가수분해 한다면
아마 당신은 물의 존재를
의미하는 것 일 겁니다.
그렇다면 여기에 물을 그려보도록 합시다.
H₂0를 가지고 있다 해봅시다.
그리고 이 인산기 중 하나를 부수게 됩니다.
물의 부분은 이 인산기에 필수적인 참여입니다.
그리고 이 참여한 부분은
인산기를 이곳에 둡니다.
조금 더 자세히 보여드리도록 하겠습니다.
하지만 먼저 더 큰 그림을 드리고 싶네요.
여러분이 남긴 것은 아데노신 그룹으로
2개의 인산기를 가집니다.
그리고 이것을 아데노신 2인산 혹은 ADP라 합니다.
삼인산 전에 즉 3개의 인산기를 가지기 전에
우리는 2인산을 가집니다. 아데노신 삼인산에서
Tri 대신에 여기에 di를 씁니다.
이것은 우리가 두개의 인산기를 가지고 있다는 뜻입니다.
그리고 ATP가 가수분해 되면서 혹은
이 인산기 그룹중 하나가 떨어져 나가면서
이제 ADP가 남게 됩니다. 그리고 그 여분의
인산기가 여기에 있습니다.
그리고 우리가 ATP에 대해 다룰 때 이것이 우리가 말하는 모든 것의
전체적인 열쇠입니다. 그리고 여러분은
약간의 에너지를 가지게 됩니다.
생물학적 에너지의 화폐가 ATP라고 말했었습니다.
그 이유는 이러합니다.
만약 당신이 ATP를 가지고 있다면
약간의 화학적 반응을 거치게 되고 이 인산염(phosphate)는 바로 여기에서 날아갑니다.
에너지를 만드는 것 입니다.
이 에너지는 단지 일반적인 열로 사용될 수 있습니다.
혹은 다른 에너지가 필요한 반응과 함께 반응을 같이
진행할 수 있습니다.
그리고 나서 이러한 반응들은 앞으로 나아가게 될 것입니다.
그렇다면, 이런 회로를 그려보도록 합시다.
아데노신과 인산염 (Adenosine and Phosphates)
여러분 모두 이것을 알아야만 합니다.
이미, 내가 여러분께 여기서 보여드렸던 것은이 여러분들이 알아야 합니다.
어떻게 ATP가 대부분의 생물학적 시스템에서 작동되는지 운영상에서
생각해봐야 합니다. 만약 여러분이 다른 방법으로
나아가고 싶다면 말이죠.
만약에 여러분이 에너지를 가지고 있고 ATP를 만들기 원한다고 하면
반응은 이런 방식으로 진행됩니다.
에너지 + 하나의 인산기 + 약간의 ADP
이것으로 ATP로 돌아갈 수 있습니다.
그리고 이것이 저장된 에너지 입니다.
이쪽의 등식은 저장된 에너지 입니다.
그리고 이쪽의 등식은 사용된 에너지 입니다.
이것이 알아야 하는 것의 95%로
ATP의 기능을 이해하기 위해 알아야 합니다.
생물학적 시스템에서. 이것은 에너지를 저장합니다.
ATP에너지를 가지고 있습니다.
인산염이 떨어져 나온다면 이것은 에너지를 생산합니다.
그리고 만약에 ADP와 인산염이 다시 ATP로 돌아가길 원한다면
다시 에너지를 사용해야만 합니다.
만약에 ATP를 가진다면 이것에 에너지의 근원이 됩니다.
만약 당신이 ADP를 가지고 있고 ATP를 원한다면 에너지를 사용해야만 합니다.
A의 주위에서 지금까지 회로를 그려보았습니다.
A는 아데노신 입니다.
하지만 때로 분자가 실제로 어떻게 생겼는지
보는 것이 만족감을 준다고 생각합니다.
그래서 위키피디아로 부터 자르고 붙여넣기를 하였습니다.
이것이 제가 왜 여러분에게 처음부터 이것을 보여주지 않은 이유입니다.
왜냐하면 이것은 굉장히 복잡한것 처럼 보이기 때문이죠.
왜 ATP가 에너지의 화폐인지 근본적인 이유를 이해하는 한
이것은 꽤 간단하다고 생각합니다.
이것이 삼인산염을 가지고 있을 때, 하나의 인산염이 떨어져 나올 수 있습니다.
그러면 이것은 어떤 에너지 시스템에 넣게 되는
결과가 됩니다.
혹은 만약 인산염을 붙이기를 원한다면
여러분은 에너지를 사용해야 합니다.
이것은 단지 ATP의 기본 규칙 입니다.
하지만 이것의 실제 구조는 이렇습니다.
하지만 심지어 여기서 우리는 이것을 분해하고 이것이 그렇게
나쁘지 않다는것을 볼 수 있습니다.
우리는 아데노신을 말했었습니다.
아데노신 그룹을 그려보도록 합시다.
우리는 아데노신을 가지고 있습니다.
이 쪽부분이 아데노신 입니다.
이 분자의 부분입니다.
이것이 아데노신입니다.
여러분들을 위해 다른 동영상 중 일부에
관심을 가져봅시다, 여러분들은 이 아데노신을 인지할지도 모릅니다.
그래서 이부분을 아데노신이라고 부릅니다. 하지만 이 오른쪽 부분은
"아데닌(adenine)" 입니다.
뉴클레오티드(nucleotide)를 형성하는 이와 같은 아데닌은
DNA의 근간입니다.
그래서 생물학적 시스템에서 이런 분자들 중 어떤 것은 한 곳 보다 더 많은 곳에
쓰입니다.
우리가 이야기하는 아데닌과
아데닌과 구아닌과 같습니다.
이것은 퓨린입니다.
그리고 여기에 피리미딘이 또 있습니다. 하지만 깊게 들어가지는
않겠습니다.
하지만 이것도 같은 분자입니다.
그래서 굉장히 흥미로운 것이죠.
또한 DNA를 구성하는 같은 물질은 에너지 화폐 분자를 만드는 것에
부분입니다.
그렇다면 아데노신은 ATP의 아데노신 부분을 만듭니다.
그리고 여기 오른쪽의 다른 부분은 리보오스(ribose)입니다.
여러분이 RNA 즉 리보핵산(ribonucleic acid)를 또한 인지할 수 있습니다.
그 이유는 리보오즈(ribose)가
전체적인 상황에서 다뤄지기 때문입니다.
하지만 이것도 깊게 들어가진 않겠습니다.
하지만 리보오즈는 5탄당입니다.
만약에 여러분은 이 분자를 그리기 싫다면 이것이 바로 탄소를
의미합니다.
바로 여기에 하나의 탄소가 있고, 두개의 탄소, 세개의 탄소
그리고 네 번째, 다 섯번째 탄소가 존재합니다.
그리고 이 모양이 알아차리기 더 좋습니다.
이것이 분자와 DNA의 부분을 공유한다는 것을
알기 쉽게 보여줍니다.
그리고 이것들은 익숙한 재료입니다. 우리가 다시 반복해서
보았던 것들이죠.
하지만 이것들을 아는 것 또는 기억하는것을 강조하고 싶습니다.
어떠한 방식으로도 여러분들이
생물학적 반응을 유도하는 것이라고 이해하는 것을
더욱 쉽게 도와줄 것 입니다.
그리고 여기에 저는 3-인산기들을 그려 두었었습니다.
이것은 그들의 실제 분자구조 입니다.
그들의 루이스 구조가 바로 여기있습니다.
이것은 첫번째 인산기입니다.
이것은 두번째 인산기 입니다.
그리고 이것은 세번째 인산기 입니다.
이와 같습니다.
제가 이것을 처음으로 배웠을 때 나의 첫번째 질문은
"만약 인산기 그룹중 하나가 떨어져 나가거나 결합이 가수분해 된다면
어딘가 에너지의 방출이 일어나는것을
맹신해야 하는 것인가"였습니다.
그리고 저는 내가 대답해야하는 모든 질문을
가서 대답하였습니다.
하지만 왜 에너지가 방출될까요?
에너지가 방출되는 이 결합은 무엇일까요?
기억합시다. 모든 결합들은 다른 원자들이 전자를 공유하는
구조라는 것을 말이죠.
그래서 여러분이 이것에 대해 생각할 수 있는 가장 좋은 방법이 여기에 있습니다.
이 결합을 건너 바로 여기서 전자를 공유하거나
혹은 이 결합을 건너서 공유되는 전자가
인산염으로 부터 오는 것입니다.
지금 주기율표를 여기에 그리고 싶진 않습니다.
하지만 여러분은 인산(phosphate)가 공유할 수 있는 다섯개의 전자를 가진다는 것을 압니다.
이것은 산소보다 더 적은 전기음성도를 가지고 산소는 전자를 독차지하는
종류가 될 것 입니다.
하지만 이 전자는 매우 불편한 상태입니다.
이 것이 불편한 이유는 두가지가 있습니다.
이것은 높은 에너지 상태에 있습니다.
첫번째 이유는 여러분이 여기에 보고 있는 이 모든 것은
음성의 산소입니다.
그래서 그들은 서로서로 밀어내기를 원합니다.
이 결합에 전자들은 핵과 가깝게
갈 수 없습니다.
이 것들은 낮은 에너지 상태를 가집니다.
이 모든 것들은 실제보다 더욱 유추된 것 입니다.
우리는 전자들이 약간 복잡해 질 수 있다는 것을 압니다.
그리고 전 양자역학세계에 있습니다.
하지만 이것이 생각하기에 좋은 방법입니다.
바로 이런 분자들은 서로서로 떨어져있기를 원합니다.
하지만 그들은 결합인 전자를 가지고 있어서
높은 에너지상태의 종류를 가집니다.
두 원자의 핵들의 거리보다 거리가 더 멀게 됩니다.
이것이 원하는 것보다 더 말이죠.
그리고 인산기를 잘라내려고 할 때,
갑자기 모든 전자들이 낮은 상태의 에너지로
진입합니다.
그래서 이것이 에너지를 만듭니다.
바로 여기 있는 에너지는 항상 사실 에너지생성이라고 하는
어떤 화학적 반응이 만들어 지면
이것은 항상 전자들이 낮은 에너지 상태로 가게 됩니다.
그게 이것의 모든 것에 대한 것입니다.
우리가 세포호흡이나 해당과정에 대해 배울때 보게 될 후에 비디오는
언제든지 에너지를 보여줍니다.
이것들은 정말로 전자로부터
불안정안 단계에서 안정한단계를 겪으며
그리고 이 과정에서 에너지를 얻게 됩니다.
만약 내가 비행기에 있거나 비행기에서 뛰어내리려고 한다면
비행기에서 뛰어내릴 때 많은 잠재적인 에너지를
가지고 있는 것입니다.
여러분이 불안정한 상태를 볼 수 있습니다.
내가 쇼파에 앉아서 축구를 보고 있을 때
나는 아주 적은 잠재적 에너지를 가집니다. 그래서 아주
편한 상태가 되는 것 입니다.
그리고 내가 많은 양의 에너지를 만들어 내려면
쇼파에서 떨어져야 합니다.
하지만 나는 몰랐습니다.
나의 유추들은 같은 부분에서 항상 무너져 내립니다.
하지만 여러분에게 마지막으로 설명하고 싶은 것은 정확하게 어떻게
이 반응이 일어나는지에 대한 것입니다.
지금까지 여러분이 이 비디오를 껐다면 여러분은 이미
생물의 95%로 쓰여지는 ATP를 처리한 것입니다.
특히 AP생물에서요.
하지만 여러분은 이해할 것입니다.
어떻게 반응이 실지로 일어나는지에 대해
이렇게 하기 위해서 나는 이것들을 복사해
붙여넣도록 해봅시다.
그래서 나는 이미 여러분들에게 여기에 있는 이것이
ATP를 자를 것이라고 말했습니다.
그래서 잘라진 인산기들이 있습니다.
이 것의 나머지도 가지고 있습니다.
여러분은 왼쪽에 ADP를 가집니다.
그래서 이것은 ADP라 부릅니다.
아직 이 물건을 모두 복사하여 붙여넣기 할 필요가 없습니다.
여러분은 이것이 아데노신 그룹이라는 것을 그냥 받아들일 수 있을 것입니다.
이와 같이 말이죠.
그래서 우리는 이미 이 것들이 가수분해되고
잘라져나오고 에너지를 생산한다고 말했습니다.
하지만 내가 해보고 싶은 것은 실제로
메카니즘을 여러분에게 보여주는 것 입니다.
실제로 일어나는 방법을 손으로 그린
물결모양의 메커니즘이죠.
내가 말한 이 반응은 물이 존재해야 일어납니다.
그럼 여기에 물을 그려보도록 합시다.
산소와 수소를 가집니다.
그리고 나서 다른 수소도 가집니다.
바로 여기에 있는것이 물 입니다.
그래서 가수분해는 그냥 여러분이 말하는 반응입니다.
이 것은 여기에서 어떤것과 연결되기를 원합니다
혹은 전자를 다른것들과 공유하기를 원하죠.
아마도 오른쪽 수소는 이곳으로 내려가서 공유합니다.
자신의 전자와 바로 여기에 있는 수소와 함께
그리고 나서 인(phosphorus), 이것은 여분의 전자를 가지는데
공유에 필요합니다.
기억하세요. 이것은 다섯개 원자가 전자(valence electrons)를 가진다는 것을요. 이것은
산소와 전자를 공유하기 원합니다.
지금 하나, 둘, 셋, 네개가 공유되고 있습니다.
자, 만약에 이 수소가 이 쪽으로 간다면,
파란색의 OH는 이곳에 가게 됩니다.
이것도 인(phsophorus)의 여분의 전자 중
하나와 공유할 수 있습니다.
그렇다면 이와 같이 OH를 가지게 됩니다.
이 것이 실제로 일어나는 과정입니다.
그리고, 이것은 이 방법 말고 다른 방법으로도 갈 수 있습니다.
여기서 찢을 수도 있습니다.
여기에 있는 전체부분을 찢을 수도 있습니다.
이 것들이 산소를 계속 가지고 있고
수소가 이쪽으로 가게 됩니다.
그러면 이것은 OH를 이동시킬 것 입니다.
이것은 순서대로 일어날 수 있습니다.
또 다른 어떤 순서도 괜찮을 것 입니다.
또 제가 만들고 싶은 다른 하나의 포인트가 있습니다.
이것은 조금 더 복잡합니다.
저는 이것을 만드는것을 원하는지 아닌지 궁금했습니다.
더 낮은 상태의 에너지의 종류에 있는 모든 이유는
한번 분리해 떨어트려 놓으면 이 아래쪽으로
내려가야 겠군요. 이 전자들이 더욱 행복하기 때문입니다.
분리되어진 인의 전자들은 지금
행복하다고 말할 수 있습니다.
낮은 에너지 상태에 있으면
이것이 늘어나지 않기 때문이죠
이것과 또 이것사이에서 시간을 낭비하지 않게 됩니다.
왜냐하면 이 분자와 이 분자는 분리되어 퍼지기를 원하기 때문이죠.
왜냐하면 그들은 음성을 가지기 때문입니다.
이것이 이유의 일부입니다.
다른 이유는 우리는 유기화학을 이야기할 때
더많은 세부사항을 배우면서 이야기 하게 될 겁니다.
이것들이 더 많은 공명을 가지고 있다는 것 을요.
더 많은 공명구조 또는 공명 형태 이죠.
그리고 모든 수단간 이동에 대한 이러한 전자들 즉 여기에 있는
여분의 전자들은 다른 원자 사이에 대한 이동이 있습니다.
그리고 그것이 더욱 안정하게 해줍니다.
만약 이것과 함께 여분의 전자를 가지고 있는 산소가 여기에 있는 것을
상상 한다면
여분의 전자가 바로 여기에 있을 것 이고, 이것은 이쪽으로 내려와 있을 것입니다.
그리고 나서 이중결합을 인과 함께 형성할 것 입니다.
바로 여기에 있는 전자는 다시 산소로
뛰어 돌아갈 수 있습니다.
그리고 이 쪽 측면에서 일어 날 수 있습니다.
너무 깊게 들어가진 않겠습니다. 하지만 방금 설명한 것이
더욱 안정하게 해주는 또 다른 이유입니다.
만약 여러분이 이미 유기화학을 들었다면,
더욱 이해할 수 있을 것입니다.
하지만 이 잡초들에 들어가길 원하지 않습니다.
가장 중요한 것은 ATP에 관한 것을 기억하는 것입니다.
인산기가 찢어져 나올 때, 이것이 에너지를 만들어 내고
생물학적 기능의 모든 종류를 진행한다는 것을 말입니다.
성장과 움직임 그리고 근육움직임
근육 수축, 신경과 뇌에서 전기자극과
같은 것들 말이죠.
그래서 이것은 생물 시스템에서 주요한 베터리 혹은
에너지의 화폐입니다. 그게 여러분이 정말로
ATP에 대한 것을 기억하는데 필요한 중요한 것입니다.