아미노산이란? 단백질의 기능과 구조에 대해 알아보자

단백질은 사실 그 기능을 일일이 언급하는 것이 무의미해 보일 정도로 신체에서 아주 많은 역할을 담당하고 있습니다. 그만큼 중요한 물질이겠죠. 너무 많은 기능을 가지고 있어서 어떻게 언급해야 될 지 모르겠지만 그래도 간단히 살펴보도록 하겠습니다.

1. 단백질의 기능

① 호르몬으로서의 역할 : 생물에 대해 잘 모르는 사람이라도 호르몬이란 말을 들으면 친숙한 느낌이 들 것입니다. 갑상선을 자극하는 갑상선자극호르몬, 여성호르몬인 에스트로겐이나 프로게스테론 등 여러 가지가 있습니다. 이러한 호르몬들이 단백질로 이루어져 있습니다.

② 면역에 관여 : 우리 몸에서 면역반응을 일으키는 항체도 역시 단백질입니다.

③ 물질의 운반에 관여 : 폐로부터 산소를 운반하는 헤모글로빈을 생각해볼 수 있겠죠? 헤모글로빈도 단백질입니다.

④ 효소로서의 역할 : 여러 가지 효소들(예 : 소화효소)은 대부분 단백질입니다.

⑤ 수용체로서의 역할 : 세포가 어떤 물질에 대해서 반응하기 위해서는 그 물질에 알맞은 '수용체(receptor)'가 있어야 합니다. 이러한 수용체도 역시 단백질입니다.

⑥ 근육의 운동 : 근육의 운동도 역시 액틴과 미오신이라는 단백질에 의해 이루어집니다.
이 외에도 단백질은 신체 내에서 수많은 일들을 하고 있다는 것만 기억합시다.

 

2. 단백질을 구성하는 기본단위 - 아미노산이란?

단백질의 기능에 대해서 알아봤으니 이제 단백질을 구성하는 기본 단위에 대해서 알아봅시다. 단백질을 구성하는 기본 단위는 바로 아미노산이라는 물질입니다. 아미노산에 대해서도 모두 한 번 쯤은 들어보셨을텐데, 어떻게 생겼는지는 생물을 공부하지 않았다면 알기 어렵겠죠. 한 번 어떻게 생겼는지 살펴봅시다.

(그림출처 -  http://en.wikipedia.org)  

 
아미노산은 이렇게 생겼습니다. N은 질소, H는 수소, C는 탄소, O는 산소 원자입니다. 중간의 탄소를 기준으로 NH2부분과 COOH 부분을 눈여겨 보세요. 아미노산은 모두 이러한 기본 골격을 가지고 있고, R이라고 써 있는 곳만 바뀌게 됩니다.
 

아미노산의 구조를 보니 어떤가요? 아무래도 탄수화물에서 살펴보았던 단당류, 다당류보다는 훨씬 쉬워보입니다. 하지만.. 저기에서 끝이 아니고 R 부분에 어떤 구조가 있는지에 따라 인체를 이루는 총 20가지의 아미노산이 나오게 됩니다. 20가지를 다 나열하는게 조금 복잡해 보일 수도 있지만 언급을 하지 않고 넘어갈 수는 없습니다.

 

(그림출처 -  http://en.wikipedia.org)  

 

초보를 위한 글이라면서 무슨 이런 복잡한 그림을 첨부하냐고 성토하실 분들도 있겠지만.. 그래도 살펴봐야 합니다.총 20가지인데, 위의 20가지 아미노산들이 조합하여 인체의 단백질을 구성하게 됩니다. 아미노산을 분류해보자면 양전하를 띠는 것, 음전하를 띠는 것, 극성을 띠는 것, 극성을 띠지 않는 것 정도로 나눌 수 있을텐데 이것이 잘 이해가 되지 않는다면 그냥 이렇게 아미노산들이 구분이 되는구나 정도만 알아두고 다음에 제대로 살펴봅시다.]

peet 시험을 준비하신다고 하더라도 아미노산 20가지가 어떻게 생겼는지 모두 외울 필요는 없습니다. 다만 양전하를 띠는 아미노산(아르기닌, 리신, 히스티딘)과 음전하를 띠는 아미노산(아스파르트산, 글루탐산)만큼은 반드시 알아두어야 합니다.

peet 시험을 준비하시는 분이 아니라 그냥 생물에 대해서 알아보고 싶으신 분들이라면 그냥 20가지 아미노산이 있다는 것 정도만 알아두면 되겠죠.

어쨌거나.. 아미노산이 20가지가 있다는 것은 알았는데, 그렇다면 이것들이 도대체 어떻게 모여서 단백질을 이룬다는 것일가요? 그에 대해서 알아보기 위해서는 일단 아미노산 2개가 서로 어떻게 결합하는지 알아보는 것이 우선적으로 해야할 일입니다. 아래 그림을 통해서 아미노산과 아미노산이 어떻게 결합하는지 살펴봅시다.

 

 
아미노산 2개가 어떻게 결합하는지 알아보는 그림입니다. 아미노산이 2개가 있는데, 각각의 아미노산이 제가 이미 보여드렸던 구조하고 조금 다르죠? 제가 이전에 보여드린 구조에서는 중간 탄소를 기준으로 NH2와 COOH가 있었는데, 지금은 NH3+와 COO-가 있습니다. (이렇게 된 이유는 아미노산이 pH에 따라 다른 형태를 나타내기 때문입니다. NH2 쪽은 pH가 낮을 때는 NH3+형태이고, pH가 높을 때는 NH2 형태입니다. COOH는 pH가 낮을 때는 COOH형태이고, pH가 높을 때는 COO-형태입니다.)

일단 그런가보다 하고 넘어가구요.. 지금 중요한 것은 아미노산 2개가 펩티드 결합(peptide bond)을 형성한다는 사실입니다. 그림을 보면 아미노산이 결합할 때 H2O(물)가 빠지면서 결합을 형성하게 되죠. 이 결합이 펩티드 결합입니다. 이렇게 아미노산들이 펩티드 결합을 이루면서 쭉~ 결합하면 그것이 바로 단백질이 됩니다. 그렇다면 단백질이 평범한 일자형인가 하는 의문이 생길 수 있는데.. 그렇지는 않습니다. 아미노산들이 쭉 이어진 구조가 서로 엉키면서 복잡해지기 때문입니다. 즉, 단백질이 1차구조 뿐만 아니라 2차구조, 3차구조, 4차구조를 형성하기 때문입니다. 그에 대해서는 제가 예전에 쓴 글을 링크해두겠습니다. 다시 쓰더라도 그보다 잘 쓸 자신이 없네요^^;;