[기출문제] 부산대 생화학 2022-1 중간 기출문제 (정답 포함)

1. 에너지를 생산하는 ATP와 RNA를 구성하는 뉴클레오타이드 중 하나인 ATP의 구조적 차이
2. 해당과정 10단계 서술하기
3. Glucose의 4가지 주요 역할
4. Pyruvate가 Ethanol, Lactate, Acetyl-CoA로 전환될 때 쓰이는 효소를 각각 쓰시오.
5. 그림에 주어진 지방산의 이름은? (C18개 이중결합 하나 존재하는 지방산)
6. 설탕이 쉽게 상하거나 분해되지 않는 이유를 화학적 구조로 설명하시오.
7. 가장 간단한 형태의 D-Aldose를 그리고 명명하시고
8. 가장 간단한 형태의 Ketose를 그리고 명명해라.
9. 탄소수가 5개인 D-aldose를 하나 그리고 명명해라.
10. 탄소수가 5개인 D-aldose는 몇개인가?
11. branced heteropolysacchride가 무엇인지 설명해라.
12. 단백질과 달리 다당류는 정의된 분자량을 갖지 않는 이유는?
13. Pyruvate가 Acetyl-CoA로 전환되어 산화를 거치면 많은 E가 생성되는데 반해 Ethanol과 Lactate가 만들어지는 반응은 그렇지 못하다. 그럼에도 이 반응들이 일어나는 이유는?

1. ATP(adenosine triphosphate)는 에너지 전달 분자이자 RNA 구성 뉴클레오타이드의 전구체이다.
RNA를 구성할 때의 ATP는 리보오스의 3′-하이드록실기와 인접 뉴클레오타이드의 5′-인산기가 인산다이에스터 결합을 이루는 구조 단위로 존재한다. 반면, 에너지 대사에서의 ATP는 3개의 인산기(α, β, γ 인산)를 가진다. 즉, RNA 구성 단위로서는 1개의 인산만 결합되어 사슬에 포함되지만, 에너지 전달체로서의 ATP는 3개의 인산기를 모두 보유한다는 점이 구조적 차이이다.

2. Hexokinase: Glucose → Glucose-6-phosphate (ATP 사용)
Phosphoglucose isomerase: Glucose-6-phosphate → Fructose-6-phosphate
Phosphofructokinase-1: Fructose-6-phosphate → Fructose-1,6-bisphosphate (ATP 사용, 속도결정단계)
Aldolase: Fructose-1,6-bisphosphate → Glyceraldehyde-3-phosphate (G3P) + Dihydroxyacetone phosphate (DHAP)
Triose phosphate isomerase: DHAP ↔ G3P
Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase: G3P → 1,3-Bisphosphoglycerate (NAD⁺ → NADH 생성)
Phosphoglycerate kinase: 1,3-Bisphosphoglycerate → 3-Phosphoglycerate (ATP 생성)
Phosphoglycerate mutase: 3-Phosphoglycerate → 2-Phosphoglycerate
Enolase: 2-Phosphoglycerate → Phosphoenolpyruvate (PEP) + H₂O
Pyruvate kinase: PEP → Pyruvate (ATP 생성)

3. 에너지 공급원: 해당과정을 통해 ATP를 생성한다.
탄수화물 저장 전구체: Glucose는 glycogen 또는 starch 합성의 기본 단위이다.
기질 제공: pentose phosphate 경로에서 NADPH와 리보오스-5-인산 생성을 위한 출발물질로 사용된다.
생합성 재료: 아미노산, 지방산, 핵산 등 다양한 대사물질의 탄소골격을 제공한다.

4. Pyruvate → Ethanol: Pyruvate decarboxylase, Alcohol dehydrogenase
Pyruvate → Lactate: Lactate dehydrogenase
Pyruvate → Acetyl-CoA: Pyruvate dehydrogenase complex (E1: Pyruvate dehydrogenase, E2: Dihydrolipoyl transacetylase, E3: Dihydrolipoyl dehydrogenase)

5. 탄소 18개에 이중결합이 하나 존재하는 지방산은 Octadecenoic acid, 일반명으로 Oleic acid이다.

6. Sucrose는 α-D-glucose의 1번 탄소(α-1)와 β-D-fructose의 2번 탄소(β-2)가 글리코시드 결합(α1→β2)으로 연결되어 있다.
이 결합은 양쪽의 아노머 탄소가 모두 참여하므로, 자유로운 환원성 아노머 탄소가 존재하지 않는다. 따라서 환원당이 아니며, 개환(open-chain) 형태로 전환되지 않아 쉽게 산화되거나 분해되지 않는다.

7. 탄소 3개의 D-알도스는 D-glyceraldehyde이다. 구조식은
HOCH₂–CH(OH)–CHO 이다.

8. 탄소 3개의 케토스는 Dihydroxyacetone (DHA)이다. 구조식은
HOCH₂–CO–CH₂OH 이다.

9. 대표적인 5탄당 알도스는 D-Ribose이다. 구조식은
CHO–(CHOH)₄–CH₂OH 이다.

10. 탄소 5개인 알도스(pentose)는 3개의 비대칭 탄소를 가지므로, D/L 구분 포함 총 8가지의 입체이성질체가 존재한다. 그중 D형은 4종류(D-ribose, D-arabinose, D-xylose, D-lyxose)이다.

11. Branched heteropolysaccharide는 둘 이상의 서로 다른 단당류 잔기를 포함하며, 사슬이 가지(branch)를 형성한 다당류를 말한다. 예시로는 세포외기질의 glycosaminoglycan 등이 있다.

12. 단백질은 DNA 염기서열에 의해 정의된 아미노산 서열과 길이를 가지지만, 다당류는 효소적 중합·분해 속도와 환경 요인에 따라 임의의 길이로 합성·절단된다. 따라서 합성 중단 지점이 일정하지 않아 분자량이 polydisperse를 가지게 된다.

13. Pyruvate가 Acetyl-CoA로 전환된 뒤 TCA 회로와 전자전달계를 거치면 많은 ATP가 생성된다. 반면, Ethanol이나 Lactate 생성 반응(발효)은 산화적 인산화가 동반되지 않아 ATP 생성이 거의 없다.
그럼에도 불구하고 이러한 발효가 일어나는 이유는, 해당과정에서 생성된 NADH를 재산화(NAD⁺ 재생)하여 해당과정을 지속시키기 위함이다. 즉, 산소가 부족한 조건에서 세포가 NAD⁺를 확보해 해당과정을 유지하기 위한 대체 경로이다.