생명과학 ② 7-3. 아데닌, 시토닌, 티민, 구아닌, 핵산

▎생명과학 ② 7-3. 아데닌, 시토닌, 티민, 구아닌, 핵산

1. 아데닌 (adenine)

화학식 아미노퓨린의 구조를 가진다. 생물에서 얻어지는 염기성 물질로, 생체 내에서는 핵산 · ADP · ATP의 구성성분으로 함유되어 있다. 유리된 형태로 존재하는 일은 거의 없으나 드물게 차(茶) 잎에서 발견된다. 또, FAD · FMN · NAD · NADP · Co A 등 생체 내의 중요한 반응에 관계된다. 찬물에는 잘 녹지 않으나, 양쪽성 물질이므로 산에도 염기에도 잘 녹는다. 또, 에테르와 클로로포름에는 녹지 않는다. 염산을 가하여 180∼200℃로 가열하면 분해되며, 아질산을 작용시키면 히포크산틴이 되고, 산화시키면 요소를 생성한다. 산 및 염기를 작용시키면 염(鹽)을 생성하므로, 이것을 이용하여 아데닌을 정제한다.

2. 시토신 (cytosine)

를 말한다. RNA · DNA 모두에 포함된다. 1894년에 A.코셀과 노이만이 송아지 흉선의 가수분해물질에서 분리하였다. 1분자의 결정수를 가진 판상결정으로 얻어지며 호변이성체(tautomer)로서 존재한다. 아질산의 작용으로 탈아미노화하여 우라실이 된다.

3. 티민(thymine)

5-메틸우라실이라고도 한다. 화학식 . 성형(星形) 또는 바늘 모양의 결정으로, 녹는점 326℃(분해)이다. 찬물에는 잘 녹지 않으나, 뜨거운 물이나 알칼리에는 쉽게 녹는다. DNA를 염산으로 가수분해하면 생긴다. DNA 분자 내에서 아데닌과 수소결합을 형성하여 2중 나선구조를 이룬다.

4. 구아닌

2-아미노-6-옥시퓨린에 해당하는 핵산 구성 성분인 퓨린 염기의 일종이다. 

[ 핵산 정리 ]

1. 인간은 약 60조개의 세포가 끊임없이 활동하고 있으며, 세포 하나하나는 120~200일을 주기로 재생된다. 세포의 재생은 하나의 세포가 두 개로 나뉘는 세포분열에 의한 것으로 신진대사의 기본이 되는 셈이다.

2. 세포가 분열할 때에는 먼저 중심이 되는 기관인 핵이 두 개로 나뉘고 이 핵 내의 물질은 산성을 띠므로 「핵산」이라 불리며, DNA와 RNA라는 두 종류가 존재하고 있음이 밝혀져 있다.

3. 인체의 많은 부분은 단백질로 이루어져 있다. 생체는 매일 신진대사 가운데서 근육은 근육을, 머리카락은 머리카락을 구성하기 위한 단백질을 만들어 내고 있다. 또 생체 내에서는 음식물을 에너지로 바꾸기 위하여 다양한 화학반응이 행해지고 있다. 이 화학반응을 일으키는 물질을 효소 또는 조효소라고 하는데 이 효소는 주로 단백질로 이루어져 있으며 이러한 화학반응은 유전정보에 기인하고 있다. 그리고 이러한 유전정보를 주관하고 있는 것이 DNA이다. 즉, 근육 등을 구성하거나 효소의 근원이 되는 단백질의 설계도가 바로 DNA인 것이다.

4. DNA는 「뉴클레오티드」라는 물질이 사슬처럼 연결되어 있는데 그 사슬은 2줄기의 나선형으로 되어 있다. 뉴클레오티드는 인산, 오탄당, 염기로 구성되어 있고, 이중 염기는 아데닌(A), 티민(T), 구아닌(G), 시토닌(C)의 4종류로 나뉘어져 있다. 그리고 (아데닌은 티민)과 (구아닌은 시토신)하고만 결합하는데 이러한 결합은 아메바나 박테리아 등 단세포생물에서부터 인간에 이르기까지 모든 생물에서 공통적으로 볼 수 있는 현상이다. 그런데 생체를 구성하는 단백질은 인간의 경우 20종류의 아미노산으로 이루어지는데 DNA의 사슬을 구성하고 있는 A, T, G, C 4개의 문자 중 연속한 3개의 문자가 아미노산을 만드는 지령에 해당한다고 밝혀져 있다. 결국 A, T, G, C라고 하는 4종류의 염기의 배열방법이 유전정보 그 자체인 것으로 이들 염기로 구성되는 DNA는 생물의 설계도인 것이다.

5. 한편 RNA는 DNA의 설계도에 근거하여 단백질의 구성성분인 아미노산을 모아 실제로 단백질을 합성하는 역할을 한다. DNA는 인체의 설계도이고, RNA는 이를 기초로 필요한 단백질을 합성한다.

6. 인체는 이들 핵산 없이는 살아갈 수 없다. 물론 DNA 설계도는 부모로부터 자식에게, 또 그 후손에게 유전으로 전해 내려가므로 DNA는 유전을 지배하는 유전자인 것이다. 이러한 특징이 DNA를 생명의 근원 물질이라고 부르는 이유이며, DNA 설계도에 이상이 발생하면 인체장애가 발생한다. DNA 설계도는 생식세포에서 이상이 발생하면 유전병이나 유전적 체질로 나타나고, 인체를 구성하고 있는 체세포의 DNA손상에 의한 이상은 조직이나 부위에 따라서 암이나 당뇨병, 알츠하이머형 치매, 아토피성 피부염 등 여러 가지 병을 유발한다는 사실이 연구를 통해 차례로 밝혀지고 있다. 유전자이상은 핵산. 요산. 비타민. 미네랄에 의해 유전자가 보호되지만 이러한 물질들이 유해한 활성산소로부터 유전자를 완벽하게 지켜 낼 수 있는 것은 아니다. 그러므로 어느 정도 이상 상처를 입은 세포는 없애고, 신진대사(세포분열)에 의해 새로운 세포가 만들어지며, 회복 가능한 유전자는 회복된다. 신진대사를 활발하게 하여 유전자를 회복시킴으로써 질병이나 노화를 방지하는 데 필요한 것이 DNA핵산이다.

7. RNA도 같은 메커니즘으로 이해할 수 있으며 그 중요도는 DNA와 동등하다. 핵산은 체내에서 두 가지 방법으로 만들어진다. 그 첫 번째 방법은 아미노산 등을 원료로 하여 간장에서(일부는 신장에서도) 행해지는 데누보합성에 의해서이다. 핵산을 생산해내는 또 다른 방법은 섭취한 핵산을 재이용하는 샐비지합성이다. 생체는 핵산의 총량을 일정하게 유지하며, 핵산 보급량이 적으면 데누보합성이 증가하고, 핵산을 많이 섭취할 때에는 데누보합성이 감소한다.

8. 그러나 인간은 20세가 넘으면 간 기능이 쇠퇴하기 때문에, 데누보합성력도 쇠퇴한다. 따라서 합성력이 감퇴한 만큼 핵산을 보급해 주지 않으면 체내에는 만성적으로 DNA와 RNA가 부족하게 된다. 또 세포 자체도 노화되므로 신진대사도 나빠져 회복능력이 약해진다. 이렇게 되면 점점 세포의 노화가 진전되어 노화와 질병이 촉진될 뿐이다. 그러므로 우리들은 의식적으로 핵산을 보급해 줄 필요가 있는 것이다.

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