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동영상의 목표는 생물학에서
가장 중요한 분자 중 하나와 친숙해지는 것입니다
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그 분자는 포도당입니다
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가끔씩 덱스트로오스라고도 불리는데
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덱스트로오스라는 용어에서
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'덱스터'는 오른쪽을 의미하는데 이는
자연에서 일반적으로 발견되는 포도당의 경우
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수용액상에서 빛을 오른쪽으로
편광시키기 때문입니다
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수용액상에서 빛을 오른쪽으로
편광시키기 때문입니다
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하지만 더 일반적인 용어인 포도당
즉 글루코오스는 그리스어로 달콤하다는 뜻입니다
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그리스인 친구가 '달콤하다'를 말한다면
'글루코오스'와 비슷하게 들릴 것입니다
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그것이 용어의 유래이기 때문입니다
이것이 중요한 이유는
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생물체에서 에너지가 저장되고 이동하는
형태가 바로 포도당이기 때문입니다
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생물체에서 에너지가 저장되고 이동하는
형태가 바로 포도당이기 때문입니다
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또한, 사람들이 혈당에 대해 이야기하면
혈액의 포도당 함량을 말하는 것입니다
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광합성의 모든 과정은 결국
식물이 태양의 에너지를
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포도당의 형태로 저장하는 것이고
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세포 호흡에 대해 말하면
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포도당을 최대한 활용해서
ATP, 즉 우리 몸 속의
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에너지의 화폐인 분자를 만드는 과정이므로
포도당은 매우 중요한 분자입니다
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우리는 포도당 사슬을 깨어
글리코젠을 만들고 녹말을 형성합니다
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포도당을 이와 유사한 단순당인
과당과 결합시키면 설탕이 됩니다
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하지만 포도당만으로도 단맛이 나므로
바로 이 분자와 익숙해지도록 합시다
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하지만 포도당만으로도 단맛이 나므로
바로 이 분자와 익숙해지도록 합시다
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이것을 보면 열린 사슬로 그려져 있는데
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숫자를 매겨 봅시다 여기는 하나, 둘
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셋, 넷, 다섯, 여섯 개의 탄소가 있으므로
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화학식은
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C6
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몇 개의 수소가 있나요?
여기에 12 개의 수소가 있습니다
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C6H12 그리고 몇 개의 산소가 있나요?
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하나, 둘, 셋, 넷, 다섯, 여섯 개의 산소가 있습니다
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그래서 6개의 탄소가 있고 각 산소마다
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2개의 수소가 있으므로 수소와
산소의 비율이 물과 같습니다
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물론 당연한 얘기이지만
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두 개의 수소와 한 개의 산소가 아닌
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12개의 수소와 6개의 산소가 있습니다 포도당의
구조를 눈에 익히기만 해도 많은 도움이 될 것입니다
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여기 1번 탄소를 보면 이것은 카보닐기의 일부입니다
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탄소가 산소와 이중결함을 이루고 있습니다
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이것이 카보닐기입니다
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카보닐
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사실 이 탄소가 산소와
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이중결합했기 때문에 카보닐기이지만
다른 결합도 존재합니다
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탄소 사슬과도 결합했고
특히 수소와 결합했습니다
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수소와도 결합했기 때문에
이것은 알데하이드라고 불립니다
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이것은 알데하이드기이고
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알데하이드기를 포함한다면
전체 분자가 알데하이드로 분류됩니다
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그러므로 포도당은
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사슬 형태일 때 알데하이드로 여겨집니다
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물론 -OH기인 하이드록시기도 많이 가지고 있습니다
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이로 인해 포도당은 알코올로 분류되기도 합니다
구조를 알아두는 것이 좋습니다
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탄소가 6개 있습니다
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하나는 알데하이드기를 이루고 있고
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이것은 카보닐기이기도 하며
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나머지 5개는 하이드록시기와 결합하고 있습니다
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4개의 하이드록시기는 오른쪽에 있고
3번 탄소에 붙어있는 것은 왼쪽에 있습니다
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탄소는 남은 결합을 모두 수소와 이루었습니다
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탄소는 4개의 공유 결합을 형성하기 좋아해서
탄소 6개 모두 공유 결합을 4개 형성했습니다
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그래서 카보닐기를 확인하고
하이드록시기를 확인한 후
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나머지를 모두 수소로 채웁니다
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이것은 포도당을 사슬 형태로 그렸을 때입니다
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하지만 많은 경우에서는
고리 형태로 보게 될 것입니다
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어떻게 이 형태에서 이 형태로
갈지 생각해보면 좋습니다
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그래서 여기 제가 그린 것은
이 사슬 형태와 동일합니다
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그러나 이것을 조금씩 굽힌 것이고
기억하기 위해 숫자를 새로 매깁시다
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이것이 탄소입니다
이것은 카보닐기를 이루고 있습니다
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이것이 1번 탄소이고 숫자를 매깁니다
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2, 3, 4, 5
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그리고 6번 탄소입니다
그리고 여기의 결합을 두껍게 표시한 이유는
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여러분과 더 가깝다는 것을 나타내고 싶기 때문입니다
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페이지에서 튀어 나오고 있으며
2번 탄소에서 1번 탄소로 갈 때
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페이지 뒤로 가는 것이고
3번 탄소에서 4번 탄소로 갈 때
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페이지 뒤로 가는 것입니다
여기 2번 탄소와 3번 탄소 사이의
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두껍게 표시된 결합은 이 결합에 해당되고
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여기의 2번 탄소와 1번 탄소 사이의 결합은
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바로 이 결합에 해당됩니다
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안으로 들어가게 그리겠습니다
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저 결합은 여기의 이 결합입니다 필요하다면
동영상을 잠시 중지시키고 따라가 봅시다
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이것을 여기로 가져간다고 상상해 봅시다
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그 다음에 이것을 회전한 후
뒤로 굽힐 것입니다
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구조를 구부려서 6번 탄소가
여기까지 이동합니다
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우리는 이 사슬을 구부렸는데
일반적으로 이로 인해 이것이
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하이드록시기와 반응할 것입니다
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이것이 가장 일반적인 포도당의 형태이며
가장 많이 보게 될 형태입니다
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다른 형태도 있긴 합니다
5번 탄소에 붙은 하이드록시기를 이루는 산소는
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카보닐기를 이루는 1번 탄소를
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공격할 수 있습니다
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그 이유는 산소의 전기음성도가 매우 커서
전자를 빼앗는 성향이 있기 때문입니다
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그래서 이 탄소는 부분적으로 양전하를 띱니다
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여기의 산소를 보면
두 개의 비공유 전자쌍을 가지고 있습니다
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깔끔하게 그려 보도록 하겠습니다
여기에 한 개가 있으며 여기에 한 개 더 있습니다
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여기의 산소는
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여기의 탄소와 결합을 형성할 수 있습니다
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유기 화학을 좀 더 깊이 배우면
이를 친핵성 공격이라 합니다
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멋지게 들리는데, 서로 끌어당기고 있다는
소리입니다 이것은 부분적으로 양전하를 띱니다
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이것은 결합을 형성할 수 있는
비공유 전자쌍을 가지고 있어서
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전자들은 이 탄소와 결합할 것입니다
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여기의 이 결합
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말입니다
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그리고 이 탄소는 이 중
하나의 결합을 끊을 수 있습니다
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더 잘 보이는 색으로 해보겠습니다
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여기의 이중 결합 중 하나의 결합에
사용되었던 전자를 내줍니다
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그 전자는 다시 산소에게 가거나
산소는 이것을 이용해
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수용액 속의 수소 양성자와
결합할 수 있습니다
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이것은 하이드로늄 이온의 일부입니다
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이렇게 그려 보겠습니다
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이것은 수소 양성자와 결합하기 위해 이용됩니다
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수소 양성자는 전자가 없는 수소 원자입니다
수소 이온입니다
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수소 양성자이므로 이 결합
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여기의 이 결합을 형성하고 확실히 하자면 이 탄소는
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여기의 이 탄소이고 이 산소는
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여기의 이 산소이며, 이것이 고리를
형성하는 것을 볼 수 있을 것입니다
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여러분은 여기에 수소가 있지 않았나
생각할 수도 있습니다
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여기에 추가로 수소가 있어야 될 것 같은데 그러면
이것이 양전하를 띠고 있어야 되지 않을까요?
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하지만 이것이 수용액 속에 있다고 생각하면
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여기에 물 분자가 또 하나 있습니다
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그리고 이 분자들은 여기저기 돌아다니며
상호 작용을 하고 있습니다
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맞는 색으로 써보겠습니다
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이 산소는 비공유 전자쌍 한 개를 사용할 것이고
저 산소는 일시적으로 양전하를 띨 것입니다
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이 산소는 비공유 전자쌍 하나를 사용하여
여기의 수소 양성자를 잡아올 것이며
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이 원자는 전자를 다시 가져와
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다시 중성을 띨 수 있을 것입니다
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이 물 분자는 양성자를 얻었으므로
수용액에 양성자가 추가되는 것입니다
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하지만 수용액에서 양성자를 가져왔었습니다
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그러므로 수용액에서 가져온 양성자를 돌려준 꼴이 됩니다
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그래서 이 모양이 나옵니다
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이것을 생물학이나 화학 시간에 보게 된다면
겁먹지 마시라고 이 내용을 했습니다
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여러분은 학창시절 내내 포도당과
많은 당류를 보게 될 것이기 때문에
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이것과 친숙해지면
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매우 좋을 것입니다
Khan Academy
