단백질 거대 생물분자, 단백질 구조

단백질은 아미노산 단량체의 중합체입니다. 단백질은 대부분 세포들의 건조 중량의 50% 이상이며, 세포들이 수행하는 대부분의 기능에 수단이 됩니다. 단백질은 당신 몸의 "일벌"이다. 만일 어떤 일이 일어나고 있다면, 그 일을 수행하는 단백질이 있을 가능성이 충분합니다. 당신의 몸에는 수만 가지 종류의 단백질이 있는데, 각 단백질은 특이적인 기능에 맞는 고유한 삼치구조를 가지고 있습니다. 실제로 단백질은 체내에서 가장 구조적으로 복잡한 분자입니다. 

모든 단백질은 20종류 아미노산으로 만들어진 거대분자입니다. 각 아미노산은 4개의 공유결합 짝과 결합된 중심 탄소로 이루어져 있습니다. 부착된 것 중 3개는 모든 아미노산에서 공통적인데, 카르복실기, 아미노기, 그리고 수소원자입니다. 측쇄라고 하는 아미노산은 가변성분이 중심탄소의 네 번째 결합에 붙어 있습니다. 각 아미노산은 고유한 측쇄를 가지기 때문에 아미노산마다 특별한 화학적 성질을 가지게 됩니다. 어떤 아미노산은 매우 단순한 측쇄를 가지고 있습니다. 예를 들어, 글리신은 측쇄가 하나의 수소를 가지고 있습니다. 또 어떤 아미노산은 보다 복잡한 측쇄를 가지고 있습니다. 예를 들어, 글리신은 측쇄가 하나의 수소를 가지고 있습니다. 

세포는 탈수반응으로 아미노산을 서로 연결시킵니다. 인접한 아미노산 사이의 결합을 펩티드결합이라고 합니다. 이렇게 해서 만들어진 아미노산의 긴 사슬을 폴리펩티드라고 합니다. 기능성 단백질은 정확히 꼬이고 접히고 감겨서 고유한 형태의 분자를 이루는 하나 또는 그 이상의 폴리펩티드 사슬입니다. 폴리펩티드와 단백질의 차이는 긴 실가닥과 스웨터 사이의 관계에 비견될 수 있습니다. 기능적이 되려면, 긴 섬유는 특이적인 형태로 정확하게 짜여져야 합니다.

 우리의 몸은 서로 다른 수만 종류의 단백질을 지납니다. 불과 20종류의 아미노산으로부터 어떻게 이토록 다양한 종류의 단백질을 만드는 것이 가능한가요? 답은 그 배열에 있습니다. 영어에서 26개의 알파벳 철자만 가지고도 서로 다른 많은 단어를 만들 수 있습니다. 단백질의 알파벳 철자의 개수는 조금 적지만 전형적인 폴리펩티드도 수백개 또는 수천 개의 아미노산 길이를 가질 정도로 그 "단어"는 영어 단어보다 훨씬 길게 나타납니다. 각 영어 단어는 철자가 독특한 순서대로 연속적인 배열로 되어 있듯이 각 단백질도 선형으로 된 고유의 아미노산 서열을 갖습니다. 

 

각 폴리텝티드의 아미노산 서열은 그 단백질의 3차 구조를 결정합니다. 단백질이 특이적인 기능을 수행하도록 하는 것은 바로 그 단백질의 3차 구조입니다. 거의 모든 단백질들은 다른 분자를 인식하고 결합함으로써 작용합니다. 예를 들면, 락타아제의 특이적인 형태는 이 분자의 표적인 젖당을 인식하고 결합할 수 있게 합니다. 모든 단백질에서, 그 구조와 기능은 서로 밀접한 관계이다. 단백질의 기능은 그것의 구조의 결과압니다. 예를 들어 "맛있다"와 "더러운"처럼 글자 하나만 바뀌어도 그 단어의 의미가 크게 달라질 수 있습니다. 이와 유사하게, 아미노산 서열에서 약간의 변화만 생겨도 단백질 기능이 영향을 받을 수 있습니다. 예를 들면, 산소를 운반하는 혈액 단백질인 헤모글로빈에서 특정 위치의 한 개의 아미노산이 다른 아미노산으로 치환되면 유전 혈액질환인 낫적혈구병이 생깁니다.

계란 (단백질)