아미노산 파헤치기 (2)

아미노산 파헤치기 (2)

 지난 게시물에서는 아미노산 각각의 화학적 요소들에 대해 알아보았습니다. 이번에는 아미노산 여러개가 폴리펩타이드를 이루었을 때 만들어지는 화학 결합에 대해 알아보겠습니다. 아미노산의 화학 결합은 실제로는 곁사슬들이 하는 것으로, 골격을 이루는 부분에서 일어나는 결합은 펩타이드 결합뿐입니다. 제가 이번에 다룰 결합들은 모두 아래의 그림에 나와있습니다.

< 단백질의 3차 구조 >

왼쪽 위부터 차근차근 알아봅시다.

아미노산의 화학 결합 :: 수소 결합

 먼저 사진에서 맨 왼쪽 위에 있는 수소 결합입니다. 수소 결합은 DNA에 대한 지난 게시물에서도 다룬 적이 있습니다. 수소 결합은 전기 음성도가 큰 산소, 질소, 플루오르에 직접 결합한 수소가 다른 분자의 산소, 질소, 플루오르와 이루는 결합입니다. 수소 결합을 이룰 수 있는 아미노산들은 하이드록시기가 붙은 세린, 트레오닌, 타이로신입니다. 

< 세린과 트레오닌, 타이로신의 구조식 >

 

 아스파라긴과 글루타민 또한 하이드록시기가 없지만 수소 결합에 일부 참여할 수 있습니다. 그 이유는 두 아미노산이 극성을 띠는 비전하 아미노산이기 때문입니다. 혼자 남은 극성 아미노산인 시스테인은 아래에 설명할 다른 특별한 결합을 형성합니다.

아미노산의 화학 결합 :: 소수성 상호작용과 반데르발스 힘

 다음은 그 오른쪽에 있는 소수성 상호작용과 반데르발스 힘입니다. 소수성 상호작용은 극성을 띠지 않는 분자들끼리 모여드는 현상입니다. 실제 비극성 분자들 사이에서 힘이 작용해 서로 끌린다기보다는, 극성을 가진 분자들이 서로 모이고 나서 비극성 분자들만 알아서 모이게 되는 것에 가깝습니다. 

 물 또한 극성이기 때문에 소수성 아미노산들은 물과의 접촉을 피해서 중심부에 모여 덩어리를 이룹니다. 비극성 아미노산들이 결집하게 되면 반데르발스 힘이 작용하여 아미노산들이 떨어지지 않게 붙들어 놓습니다. 

< 류신과 페닐알라닌에서의 소수성 상호결합 >

아미노산의 화학 결합 :: 이황화 결합

 이황화 결합은 공유 결합의 일종으로, 시스테인만 할 수 있는 결합입니다. 시스테인만이 가지고 있는 티올기가 그 원인으로, 시스테인이 단백질의 접힘에 의해 가까이 위치하게 되면 수소가 빠지며 산화되면서 -S-S-의 이황화 결합이 형성됩니다. 이황화 결합은 단백질의 부분을 고정시켜 단백질의 모양을 유지하는 데에 중요한 역할을 합니다.

< 시스테인 간의 이황화 결합을 나타낸 사진 >

 이황화 결합은 생물 외에서도 발견할 수 있는데, 대표적인 예가 고분자 화합물인 플라스틱입니다. 플라스틱의 경우, 황을 첨가하여 물질의 강도를 강화시킵니다. 그 이유가 이황화 결합인데, 황을 첨가하면 그 황이 이황화 결합을 이루어 가교를 형성하기 때문입니다.

< 이황화 결합으로 이루어진 가교 >

아미노산의 화학 결합 :: 이온 결합

 마지막으로는 이온 결합입니다. 이전 게시물에서 말했듯, 산성 아미노산과 염기성 아미노산은 각각 음전하와 양전하를 띱니다. 따라서 그 아미노산들의 곁사슬 사이에는 이온 결합이 형성될 수 있으며, 이 또한 단백질의 구조를 안정화시키는 데에 도움을 줍니다.

< 왼쪽이 글루탐산(산성)과 라이신(염기) 사이의 이온 결합이다 >

 지금까지 두 게시물에 걸쳐 아미노산과 관련된 화학적 내용에 대해 알아보았습니다! 다음 게시물도 아마 생명과학과 관련된 내용일 것 같은데, 기대해주셨으면 합니다.

읽어주셔서 감사합니다!