생화학
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한자: '''生化學'''
영어: '''Biochemistry'''
1. 개요
생물학과 화학의 한 분야로 생물체 내에서 이루어지는 화학반응, 생물체의 화학적 조성 등을 연구하는 학문이다. 기반이 되는 화학 분야는 주로 유기화학이다. 생물체를 구성하는 중요한 화합물, 즉 단백질과 핵산, 지질이 대부분 유기 분자이기 때문이다. 물론 무기화학이 기반이 되기도 한다. 금속 이온이나 착화합물, 클러스터 화합물이 중요한 생화학 반응에 관여하는 경우도 있기 때문이다. 기반이 되는 화학분야에 따라 생유기화학(bio-organic chemistry), 생무기화학(bio-inorganic chemistry), 생분석화학(bio-analytical chemistry) 등으로 부른다.
2. 역사
고대로부터 생명 현상을 당시의 화학 이론에 맞춰 해석하려는 시도는 꾸준히 있었으나, 현대의 생화학이 탄생한 것은 19세기이다. 19세기 후반에는 탄수화물과 지질의 대사에 관한 연구가 많이 진행되었다. 특히 발효 과정에 관한 연구, 그리고 이 과정에서 이루어진 효소[1]의 발견은 생화학이 독립된 분야로 자리잡는 중요한 계기가 되었다.
생화학이라는 명칭은 독일의 화학자 칼 노이버(Neuber)가 1903년에 붙인 명칭이다. 이전에는 의학자들이 생리 화학(physiological chemistry)이라고 불렀다.
20세기 초에는 효소가 단백질로 구성되어 있음이 밝혀지고[2] 효소반응속도론이 발전하였으며. 20세기 중반에는 핵산의 중요성과 구조가 밝혀지고 생어(Sanger), 쿠라나(Khurana) 등이 핵산 실험 기술에 중요한 진전을 이루었으며, 광합성 과정에 대한 이해가 깊어졌다.
3. 생화학 교재의 편제
크게 총론, 대사, 분자/유전 세 파트로 편제를 나누어 가르치는 것이 보통이다. 총론에서는 물리화학적 배경지식, 각 생체 고분자에 관한 소개, 효소, 생체막 등을 다룬다. (아래 파트1) 대사과정에서는 당, 단백질 및 아미노산, 지방산의 대사과정을 배운다. (파트2) 분자/유전 파트에서는 아미노산과 핵산의 생합성, DNA 복제와 전사, 번역 과정에 대해 공부한다. (파트3) 그 외에는 실험 기법, 신약 개발, 분자면역학 등의 내용이 포함될 수 있다.[3]
생화학 교재 중 가장 유명한 것은 레닌저(lehninger)의 교재이다. 생화학 전공 서적 중 가장 방대한 양을 자랑하고 있으며, 그 인지도 또한 가장 높다. 실제로 일부 생화학과에서는 전공 기초에 해당하는 1학년을 제외하고, 2~3학년의 주교재로 활용하는 경우가 있다. 물론 4학년에는 생화학 각론에 해당하는 내용들을 추가적으로 다룬다.
생명과학과 학부 과정의 경우 레닌저의 '생화학(lehninger principles of biochemistry)'와 스트라이어의 '생화학(Styer's biochemistry)'을 주로 교재로 채택한다. 레닌저는 1700쪽, 스트라이어는 1100쪽으로 두 권 모두 만만치 않은 분량이다. 스트라이어 책의 경우에는 화학적 매커니즘을 상세히 기술하였다. 특히 물질 대사 파트의 경우 반응 하나 하나를 적어놔서 유기화학을 좋아하는 사람에게 좀 더 적합하다. 또한 미세소관 감각계 면역학에 대한 내용도 다루고 있다. 한 가지 흠이라면 생물보다는 화학의 입장에서 생화학을 접근한 책이므로 생물학적 예시는 비교적 부족하다. 레닌저는 이에 비해 생물학적인 예시가 풍부하다. 생명과학과와 생물교육과에서 다루는 대부분의 생물 각론들을 생화학적인 측면에서 접근하므로, 학부 4학년 이상이나 대학원생이 학부 내용을 다시 한 번 공부할 때 활용하기에도 용이하다. 그러나 스트라이어보다도 분량이 많다는 문제점이 있으며, 오탈자와 발번역이 심한 편이므로 가급적 원서로 읽는 것을 추천한다.
두 책 모두 엄청난 분량을 자랑하므로 '핵심 생화학'이라는 이름으로 요약본이 존재한다. 기존에는 스트라이어 책만 축약된 교재가 있었으나, 레닌저도 7판이 번역된 후 얼마 지나지 않아 축약된 교재를 출간하였다. 두 축약본 모두 원본의 단점을 공유하며, 생화학을 한 학기에만 가르치는 관련학과에서 비교적 많이 채택하는 편이다. 한 학기 완성용 교재로는 '생화학 길라잡이'라는 책도 많이 활용하며, 일반생물학에서 아주 조금 더 심화한 내용을 다루므로 생화학을 처음 접하는 1학년이 생화학을 입문하는 용도로 활용하기 적합하다. 한국인 저자가 집필한 책이므로 번역 투가 적어 앞 선 두 책에 비해 가독성이 높다는 장점이 있다.
4. 학부 생화학 강의
생화학은 화학과, 생명과학과, 약학대학, 의과대학, 수의과대학, 한의과대학, 간호대학, 식품영양학과 등에서 중요한 위치를 차지한다. 단, 학교에 따라 수업시수 (학점이나 수업시간)은 다를 수 있다. 가령 생명과학과의 경우 A대학에서는 2학년에 6학점 규모로 가르치지만 B대학에서는 3학년에 6학점 규모로 가르친다. C대학 화학과에서는 3학점으로 가르치고, D대학 의대에서는 본과 1학년에서 이론 77 시간, 실습 32 시간으로 가르치며 E대학 간호학과에선 1학년때 2학점으로 가르치기도 한다.
학부 생화학 강의의 선수과목으로는 대개 일반화학, 유기화학, 일반생물학이 요구된다.
5. 관련 연구실
화학과, 생명과학과, 식품영양학과 등에 생화학 연구실이 있다.
의과대학이나 약학대학, 수의과대학에 있을 경우 다른 학과와 달리 '생화학교실'이라고 부른다.
6. 별도의 학과로 개설되어 있을 경우
연세대학교 등 몇몇 학교에서는 생화학을 집중적으로 연구하고 가르치기 위해 생화학과를 하나의 독립된 학과로 두기도 한다. 생화학과의 경우 화학과 생물학의 접점에 있는 학문이기 때문에 대학원에 진학하여 세부전공을 정할 시 화학 쪽에 보다 더 가까운 분야로 갈 수도 있고, 바이오 연구 쪽에 보다 가까운 분야로 갈 수도 있다. 실제로 생화학과 졸업 후 대학원 진학 시 생화학과 대학원 뿐만 아니라, 화학과나 바이오 관련 학과[4]의 대학원에 진학하는 경우도 꽤 많다. 학부과정에서는 일반생물학, 일반화학, 유기화학, 생화학, 분자생물학, 유전학, 세포생물학 등을 필수과목으로 두는 경우가 많다. 더불어 개인의 선택에 따라 효소학, 면역학, 세포막(Membrane) 생화학, 신호전달 (Signal Transduction) 생화학, 천연물 (Natural Product) 생화학, 임상 생화학, 대사조절 (Metabolic Regulation), 유전공학, 화장품 (Cosmetics) 화학, 신약 개발, 발효식품학 등의 과목을 이수할 수도 있다.
[1] 처음에는 ferment라고 불렀다[2] 이 이전에는 순수한 단백질은 촉매로 작용할 수 없다고 믿었다[3] 일례로 Stryer 등이 저술한 Biochemistry (7판) 목차 참조. http://macmillanhighered.com/Catalog/product/biochemistry-seventhedition-berg/tableofcontents#tab[4] 생명과학과, 생명공학과, 기초의약학교실, 농생물학과, 농학과, 식품영양학과 등