단백질의 단위체, 형성 및 기능

단백질의 단위체는 아미노산

단백질의 단위체(monomer of proteins), 즉 단백질이 결합을 형성할 때 단위가 되는 물질은 아미노산(Aminoacid)입니다. 아미노산은 탄소를 중심으로 아미노기(amino group), 카복실기(carboxyl group), 수소 원자, 그리고 곁사슬(R, side chain)이 아래 이미지와 같은 구조로 형성이 되어 있는데요, 곁사슬의 종류에 따라서 아미노산의 종류가 달라지게 됩니다. 생명체에는 이소루이신(isoleucine), 루이신(leucine), 라이신(lysine), 페닐알라닌(phenylalanine), 메티오닌(methionine), 트레오닌(threonine), 트렙토판(tryptophan), 발린(valine), 히스티딘(histidine) 등 20 종류의 아미노산이 있습니다.

 

아미노산의 구조, 이미지 출처: wikipedia

 

단백질의 형성 과정

2개의 아미노산이 결합할 때 두 아미노산 사이에서 물 분자가 하나 빠져나오면서 펩타이드 결합(peptide bond)이 생성됩니다. 여러 개의 아미노산이 펩타이드 결합으로 연결이 되면 긴 사슬 모양의 폴리펩타이드(polypeptide)를 형성하게 되는데 이 폴리펩타이드가 입체적인 구조를 형성하면 단백질이 됩니다. 단백질은 하나의 폴리펩타이드로 구성이 되거나 여러 개의 폴리펩타이드가 모여서 되기도 합니다. 이때 형성되는 단백질은 아미노산이 어떠한 종류가 결합되는지와 그 개수, 그리고 결합의 순서에 따라 단백질의 입체 구조가 달라지게 되고 이 입체 구조에 따라서 단백질의 기능이 달라지게 됩니다.

 

두 아미노산이 결합하면서 물이 빠져나오고 펩타이드 결합을 형성, 이미지 출처: chemistrylearner.com

 

참고로 아미노산 2개가 결합되어 연결되면 다이펩타이드(dipeptide), 아미노산 3개가 결합되어 연결되면 트라이펩타이드(tripeptide)라고 부릅니다. 이 아미노산의 결합 개수가 많아지면 폴리펩타이드가 되는 것입니다.

 

아미노산 → 펩타이드 결합으로 2개의 아미노산이 연결 → 펩타이드 결합이 반복되어 폴리펩타이드 형성 → 하나 또는 다수의 폴리펩타이드가 구부러지고 접히는 등 독특한 입체구조를 만들면서 아미노산 형성

 

단백질의 예를 들자면 우리에게 익숙한 헤모글로빈(hemoglobin)이 있습니다. 헤모글로빈은 적혈구에서 철을 포함하고 있는 단백질인데 산소를 운반하는 기능을 가지고 있죠. 4개의 폴리펩타이드로 구성되어 있습니다.

 

단백질의 기능

사람의 인체를 구성하는 물질 중 약 18%가 단백질인데요, 따라서 단백질은 머리카락이나 뼈, 근육 등을 구성하는 몸의 주요 구성물질이 됩니다. 또한 화학반응의 속도를 조절하는 효소(enzyme, biocatalyst)와 생리작용을 조절하는 일부 호르몬(hormone)의 주성분이 되죠. 또한 항체(antibody)의 성분으로 항원-항체 반응을 통해 몸을 보호하는데 관여하며 에너지원으로 사용이 됩니다.