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혈액응고가 제때에 이루어지지 않는다면 과다한 출혈로 우리는 생명을 잃을 수 있다. 과다한 출혈로 혈액량이 떨어지면 혈압이 떨어지고, 중요한 장기로 산소와 영양분이 가지 않아 사망에 이르게 된다. 하지만, 생명을 구하는 혈액 응고가 현대를 살아가는 우리에게 위협이 되는 경우가 생기고 있다. 지혈을 위해 생성되는 혈전(혈액 응고 덩어리)이 지혈과 상관없는 상황에서, 그리고 과다하게 만들어지기 때문이다. 고혈압과 당뇨, 비만을 비롯한 여러 이유로 혈관 내에 혈전이 생겨 혈액이 제대로 순환하지 못하거나 혈관이 좁아져 혈액 공급이 감소하거나 차단되는 허혈(ischemia) 상태로 이어질 수 있고, 혈전이 떨어져 나가 심장이나, 뇌의 혈관을 막기라도 한다면 심근경색, 뇌졸증과 같은 심각한 질환을 초래할 수 있다. ..

연골(cartilage)건강한 성인의 경우 체중의 약 50% 이상이 체액이라고 한다. 세포의 내부와 외부 모두 수성환경이기 때문이다. 세포 내 세포질도 물로 이루어져 있고 세포 밖의 세포와 세포사이의 공간 역시 물로 채워져 있다. 전체 체액 중 1/3을 차지하는 세포외액에는 이온, 영양소, 호르몬, 노폐물들이 들어있어 세포에 영양을 공급하고 신호를 전달한다. 혈액 안의 액체성분인 혈장이나, 세포와 세포 사이를 채우고 있는 간질액이나 림프액등이 모두 세포외액이다. 마치 세포들이 떠있는 물과 같은 환경이 세포외액이다. 그렇다면 세포외기질은 또 무엇인가. 세포외기질은 세포를 둘러싸고 있는 반고체의 젤리 같은 구조물이다. 물이 아닌 단백질, 당단백질, 프로테오글리칸 같은 물질들로 이루어져 세포의 구조를 만들고 ..

4. 헤파린(Heparin)과 헤파란 황산(Heparan sulfate) 앞서 히알루론산, 콘드로이틴 황산, 그리고 더르마탄 황산, 그리고 케라탄 황산이 형성되는 결합 구조를 살펴보았다. 아미노당과 당산으로 이루어진 이당류 세트가 반복적으로 나타나는 것이 특징인 GAG의 종류로서, 히알루론산은 글루쿠론산과 N-아세틸글루코사민(GlcA + GlcNAc)으로, 콘드로이틴 황산은 글루쿠론산과 N-아세틸갈락토사민(GlcA + GalNAc)으로, 더르마탄 황산은 이두론산과 N-아세틸갈락토사민(IdoA + GalNAc)으로, 그리고 케라탄 황산은 당산 없이 N-아세틸글루코사민과 갈락토스(GlcNAc + Gal)로 이루어진 이당류들이 반복적으로 결합되어 있고 히알루론산을 제외한 나머지 모두는 다양한 위치에서 황산화가..

III. 아미노당 + 당산 = 글리코사미노글리칸 앞글에서 대표적인 변형당(modified sugar)인 아미노당(amino sugar)과 당산(sugar acid)에 대하여 자세히 알아보았다. 이제 한 분자의 아미노당과 또 한 분자의 당산이 결합하여 이당류를 형성하고 이 이당류들이 무수히 반복적으로 길게 연결되는 패턴을 가지면서 생합성되는 글리코사미노글리칸(Glycosaminoglycans, GAGs)에 대하여 드디어 알아볼 준비가 되었다. 이 기다란 이름을 보면 뒤에 glycan이 붙어있다. 글리칸은 또 무엇일까? 글리칸(glycan)글리칸은 당 단량체(monomer)가 사슬처럼 연결된 것을 말하며 ‘당사슬’이라고 바꾸어 표현할 수 있다. 글리칸, 올리고당, 다당류, 탄수화물이 모두 같은 말로 혼용되어..

기본적으로 탄소(C), 수소(H), 산소(O)의 3가지 원소로만 이루어진 단당류와 이당류를 넘어 올리고당과 다당류를 형성하는 단계로 넘어가면 당 구조가 변형된 다양한 기능성 당들이 등장한다. 단당류 구조의 일부분, 즉, 알데하이드기(-CHO)나 알코올기(-OH), 그리고 CH₂OH(하이드록시메틸기, hydroxymethyl group) 부위가 다른 원소로 치환되거나 산화되는 등 다양한 반응을 통하여 수정되고 변형되어 새로운 기능을 수행하는 단당류로 변신할 수 있다. 이러한 변형이 당이 생체내에서 하는 기능의 영역을 확장시키고 세포 구조와 신호전달 등에서 중요한 역할을 수행할 수 있게 해 준다. 이들의 구체적인 기능을 살펴보기 전에 먼저 다양한 변형당(modified sugar)들이 어떻게 생성되는지 그 ..

앞 글에서, 가수분해가 더 이상 되지 않는 가장 간단한 형태의 단당류와 그 입체 이성질체를 살펴보았고, 이어서 다양한 단당류 2 단위가 글리코사이드 결합으로 묶여서 형성되는 대표적 이당류 3가지를 자세히 고찰해 보았다. 2개 이상이면 모두 다당류라고 할 수 있겠지만, 다당류는 수십에서 수천 개 많게는 10,000개나 되는 단당류들이 연결되어 형성되기도 한다. 따라서 이당류와 다당류 중간쯤에 대략 단당류 3개에서 10개 정도가 모여 형성된 다당류를 올리고당 또는 소당류라고 한다. ‘Oligo’는 ‘소수(few)’, ‘약간(little)’이라는 뜻이라고 한다. 이당류도 올리고당에 포함시키기도 하지만, 우리는 이미 이당류를 따로 다루었으므로 제외하고 이 글에서는 그 외의 올리고당을 살펴보자. 올리고당은 먼저 ..

이 글에서는 다양한 단당류 2 단위가 글리코시드 결합을 통해 이당류 (disaccharides)를 형성하는 과정을 3가지 대표적인 이당류인 말토스, 락토스, 그리고 수크로스의 구조를 통해 살펴본다. 글리코사이드 결합(glycosidic linkage, glycosidic bond): C-O-C 링크 탄수화물에 대한 일련의 글들을 시작하면서 제일 먼저 살펴본 것이 카르보닐기(C=O)와 카르보닐기의 위치에 따라 단당류 내에서 알데하이드와 케톤으로 나뉘는 것이었다. 단당류에 있어 알데하이드기(또는 케톤기)는 정말 처음부터 끝까지 모든 과정에서 중요한 역할을 수행한다. 알코올(-OH)과 반응하여 알데하이드기가 헤미아세탈을, 케톤기가 헤미케탈을 형성하였고, 헤미아세탈과 헤미케탈이 형성시킨 아노머 탄소가 바로 단..

알도스(aldose)의 헤미아세탈(hemi-acetal) 형성고리화가 이루어지면서 일어난 화학반응은 몇 가지 중요한 변화를 초래하는데, 무엇보다도 가장 주목해야 할 것은 이 과정에서 헤미아세탈(hemiacetal)이 형성된다는 점이다. 화학에서 헤미아세탈을 정의하자면 ‘알데하이드기(-CHO)와 알코올기(-OH)가 반응하여 형성되는 화합물’이다. 알데하이드와 알코올은 무엇인가? 알데하이드는 카르보닐기(C=O)가 수소와 결합한 화합물이고 알코올이란 하이드록시기(-OH)를 포함하는 화합물을 의미한다. 단당류는 탄소 사슬의 맨 끝에 알데하이드기가 위치하고(알도스의 경우, 케토스는 중간에) 있으며 내부에 다수의 하이드록시기를 가지고 있다. 우리가 앞 글에서 자세히 살펴본 고리화 과정에서 자발적이고 내부적인 화학반..

자발적으로 일어나는 내부적 반응개방형 사슬 구조가 고리형 링 구조로 어떻게 전환되는가를 이해하기 위한 사전 준비로 전기음성도와 친핵체/친전자체에 대하여 바로 앞글에서 자세히 살펴보았다. 이제 단당류 중 가장 풍부하고 가장 널리 사용되는 20세기 최고의 화두가 된 글루코스, 즉 포도당을 예로 들어 고리화 과정을 살펴보자. 설명을 단순화시키기 위해 용어도 글루코스로 통일하기로 한다. 키랄 센터를 가지는 글루코스의 구조를 잘 나타내는 것이 개방형 선형 사슬 구조로 표현하는 피셔투영법이다. 그리고 수용액에서 고리화된 포도당의 구조를 잘 보여주는 것이 하워드 투영법(Haworth projection)이다.  피셔투영법이 D/L 명명법에서 보았듯이 탄소 골격을 중심으로 왼쪽과 오른쪽으로 나뉘었다면, 하워드 투영법에..

단당류의 고리화 과정앞 글에서 단당류들을 개방형 사슬구조를 통해 이해해 보았다. 하지만 실제로 단당류들은 개방형이 아닌 고리형 구조를 가질 때 더욱 안정적인 것으로 알려져 있다. 이는 생화학적 측면에서 보자면, 우리 인체가 세포안팎으로 모두 수성환경이란 점을 고려할 때, 단당류들이 체내 생리적 수용액 상태에서 거의 항상 고리형으로 존재한다는 것을 의미한다. 기다란 사슬모양의 탄소 골격의 단당류들이 어떻게 둥그런 고리모양으로 바뀌는지 자세히 알아보자. 이에 앞서 고리화 과정을 이해하는데 도움이 될 수 있는 몇 가지 화학적 특성들을 짚어 본다면 고리화과정을 이해하는데 큰 도움이 될 것이다.  유기화학에서 제일 으뜸은 뭐니 뭐니 해도 탄소이다. 하지만, 유기화학을 공부하면 할수록 산소 역시 나름 약방의 감초라..