세포생물학(5)-단백질1

단백질은 우리 인체를 이루는 구성성분 중 24%를 차지하는 매우 중요한 유기분자이다. 기관, 효소, 호르몬 등이 있으며 인체 내에서 물 다음 가장 많은 양을 차지한다. 단백질의 기본 단위 물질인 아미노산을 살펴보자. 아미노산은 R기에 따라 종류가 20가지로 나뉘며 주로 체내 구조 물질로 사용되나 에너지원으로는 거의 사용되지 않는다. 카이랄 탄소가 없는 글리신을 제외하고, 대부분의 아미노산은 인체 내에서 L-형(카이랄 탄소에 붙어있는 아민기와 카르복시기의 배열 방식에 따라 L-형과 D-형의 아미노산이 있다.)을 갖는다. 비극성 중성 아미노산으로는 글리신, 알라닌, 프롤린, 발린, 류신, 이 소류 신, 메티오닌이 있다. 방향성 R 기를 가진 아미노산으로는 페닐알라닌, 티로신, 트립토판이 있고, 양전하성 R 기를 가진 아미노산으로는 리신, 아르기닌, 히스티딘이 있다. 극성이지만 전하를 띠지 않는 아미노산으로는 세린, 트레오닌, 시스테인, 아스파라긴, 글루타민이 있고, 음전하를 띠는 R 기를 가진 아미노산으로는 아스파르트산, 글루탐산이 있다. 인체 내에서 합성되지 않아 무조건 식이로 섭취해야 하는 필수 아미노산으로는 이 중 이소류신, 발린, 메티오닌, 트레오닌, 페닐알라닌, 트립토판, 리신, 히스티딘이 있다. 히스티딘 같은 경우 유아 때에만 합성이 되지 않는 특징을 갖는다. 아미노산도 탄수화물이나 중성지방과 같이 중합체를 이루는데 아미노산 사이의 결합은 펩타이드 결합이라고 부른다. 마찬가지로 탈수 축합 반응을 통해 형성되는 공유결합이다. tRNA를 매개로 하는 복잡한 과정이고 분자생물학에서 중요하게 다루어진다. 아미노산 중합체를 폴리펩티드라고 부르는데 폴리펩티드의 구조에 따라 1차 구조부터 4차 구조까지 나뉜다. 1차 구조는 단순히 펩티드 결합을 형성해서 일렬로 주욱 배열된 구조이며 리보솜에서 번역될 때 아민기 말단부터 카르복시기 말단의 순서로 합성이 된다. 2차 구조는 펩타이드 결합을 형성한 아미노산들끼리 수소 결합을 형성해 생긴 입체구조이다. 알파 나선구조와 베타 병풍 구조가 그 예이다. 알파 나선구조는 인체 내에서 대게 오른 나선구조로 존재하며 전하를 띠는 아미노산들 대신 소수성 아미노산으로 구성된다. 소수성 성질이 강해 주로 막을 관통하는 단백질들에서 흔히 관찰된다. 대표적으로 케라틴이 있다. 베타 병풍 구조는 5-10개 정도의 아미노산으로 구성된 가닥들이 서로 이웃하게 평행으로 배열되는 구조다. 두 개 이상의 판이 서로 층을 이룰 수 있도록 R기의 크기가 작은 글리신이나 알라닌 같은 아미노산으로 이루어져 있으며 명주가 그 대표적 예이다.