P*****k 교수님

안녕하세요. 

많이 기다렸을 텐데, 답이 늦었네요. 매우 중요한 질문을 해주었어요. 이러한 개념적 충돌은 생화학을 처음 공부하는 학생들이 자주 혼란을 겪는 부분입니다. 

결론부터 말하면 질문의 두 설명은 모두 맞습니다. 단, “결합 하나”만 보는 것과 “전체 생화학 경로”를 보는 것의 차이입니다.

1. 일반화학에서 말하는 “결합 형성 = 발열”은 미시적 설명입니다. 원자 A와 B가 결합을 형성할 때, 이 결합은 더 낮은 에너지 상태로 가는 것이므로 에너지가 방출됩니다. 따라서 결합 형성 자체는 항상 발열 (exothermic)입니다. 그런데 이건 “결합 하나”만 떼어놓고 보는 미시적 화학 반응의 열역학입니다.

2. 생화학에서 말하는 “Anabolic = 흡열”은 전체 대사 경로의 관점입니다. 생체 내에서 복잡한 고분자(예: 단백질, DNA, 포도당 등)를 합성하는 데에는 다양한 작은 반응들이 연계되어 작동하며, 그 전체 과정은 에너지를 소비하게 됩니다.

예를 들자면 다음 질문에서 나온 내용인 피루브산 (C3)으로부터 포도당(C6)을 합성하는 포도당 신생성 (Gluconeogenesis) 과정은 ATP와 GTP 같은 고에너지 화합물이 대량으로 필요합니다. 즉, 전체 반응은 ΔG > 0이므로 흡열적(energetically unfavorable)입니다. 

따라서 생화학에서는 “anabolic pathway는 에너지를 써서 결합을 형성하는 과정”이라고 표현하는 것입니다. 즉, 생체 내에서 자연스럽게 일어나지 않기 때문에 에너지 투입이 필요하다는 의미입니다.

결론적으로 “결합 형성은 발열인데, 생화학적으로는 에너지가 든다”는 표현은 “단일 결합은 발열이지만, 그 결합이 포함된 전체 생합성 과정은 흡열이다”라고 이해하면 정확합니다. 

질문한 내용은 단순한 정의를 넘어서, 열역학적 관점을 구별해서 사고하는 능력을 필요로 하는 고차원적인 의문입니다. 이런 관점에서 의문을 품는 것은 대단히 바람직하고, 앞으로 생물학적 시스템을 더 깊이 이해하는 데 큰 도움이 될 거예요.

좋은 질문 정말 감사하고, 늦었지만 의문이 해결되었기를 바라며, 열심히 공부하세요.

• 2025-07-27