1. 단백질 (Protein)
ㅇ 매우 크고 복잡한 천연 고분자
- 거대한 구 모양 또는 섬유 모양의 분자
- 그 종류 만 수만여종이 넘음
ㅇ 생체 분자 중 가장 넓고(융통성 있고), 매우 중요한 기능을 갖음
2. 단백질의 특징
ㅇ 살아있는 세포에 존재
ㅇ 생명체 조직 형성의 중요 구조물 임
ㅇ 다양한 생체 작용을 함
- 촉매 (효소) 작용
- 수송 (산소의 운반 : 헤모글로빈)
- 저장 (아미노산의 저장,공급)
- 기계적 지지 (구조 단백질 : 케라틴, 콜라겐, 엘라스틴 등)
- 운동 (근육 수축)
- 활성 조절 (특정 생체 과정을 조절하는 호르몬 : 세포 간 신호 전달)
- 수용체 (화학 자극에 대한 세포의 반응) 등
ㅇ 인체 구성에 필요 : (인체의 약 15% 정도)
- 단백질 종류 : 약 10만종에 이른다고 함
. 구조적으로 매우 정교함
ㅇ 거대 분자 임
- 분자 몰질량이, 6,000~1,000,000 정도인 일종의 천연 고분자
. 가지 없이 연결된 중합체
- 다만, 그 크기는, 수 나노미터(nm) 정도로 미세함 (10 nm 이하)
. (통상의 광학 현미경으로는 확인 안됨)
ㅇ 타 분자들과 상호작용이 가능토록,
- 접히거나 꼬여, 특유한 3차원 구조를 형성하는,
1 이상의 폴리펩티드로 이루어져, 생물학적 기능을 하는 분자
3. 단백질의 구성
ㅇ 단백질의 원소
- 탄소,수소,산소,질소, 그리고 기타 원소(황 등)들로 구성
. 특히, 질소 포함은 다른 영양소와 구분됨 (탄수화물,지질에는 질소가 포함 안됨)
ㅇ 단백질의 기본 단위 : 20가지 아미노산
- 작은 분자인 20 종류의 아미노산이라는 기초 물질들이,
- 공유결합인, 펩티드 결합을 통해, ☞ 펩티드 결합 (Peptide Bond) 참조
. (펩티드 결합 : 아미노산 사이의 결합)
- 곁가지 없이 사슬 처럼 길게 연결된,
- 긴 중합체 (거대 분자)
ㅇ 단백질의 기본 구조
- 기본적으로, 아미노산이 종류별로, 일렬로 길게 사슬 처럼 늘어뜨려진 형태 (선형 중합체)
. 아미노산 사슬의 길이는, 수십개에서 만개 정도에 이름
. 통상, 20 종류의 아미노산이 순서 배열되어, 수백 이상의 아미노산 사슬을 형성
* 20개 아미노산 종류별로 순서에 관계없이 연결시키는 방법은,
. 무한대로 조합이 가능하여, 수많은 단백질이 합성될 수 있음
.. 즉, 아미노산의 종류, 개수, 배열 순서에 따라, 서로 다른 단백질이 만들어짐
- 단백질 구조의 4 단계
. 1차 구조, 2차 구조, 3차 구조
. 4차 구조 (2 이상의 폴리펩티드 사슬로 구성)
ㅇ 단백질은, 광범위한 작용기들을 갖음
4. 단백질의 구분
ㅇ 구조상 구분
- 섬유상 단백질 (fibrous protein) : 다양한 조직의 구조 형성 및 강도 유지
. 폴리펩타이드 사슬이 나란히 연결된 필라멘트 다발 모양을 이룸
. 질기고 물에 불용성
. 세포와 조직을 보호하고 강하게 하는 구조적 역할을 함
. 例) 콜라겐, 엘라스틴 등
- 구상 단백질 (globular protein) : 생명 유지에 필요한 각종 대사 작용 등에 참여
. 촘촘히 감겨 공 같은 모양을 이룸
. 물에 용해성 있음
.. 친수성 부위가 밖으로 향해, 조밀하게 감겨 있어, 물에 용해됨
. 이동성이 있어서, 운반체 역할 가능 (例, 헤모글로빈)
. 각종 효소 (例, 아밀라아제 등)
ㅇ 기능상 구분 ☞ 기능 단백질 참조
- 구조 단백질,효소 단백질,수송 단백질,신호 단백질,방어 단백질,수축 단백질,저장 단백질 등
ㅇ 접합 단백질 (conjugated protein) : (아미노산이 아닌 성분을 가지는 것)
- 지질 단백질 (lipoprotein) : 지질이 붙어 있음
- 당 단백질 (glycoprotein) : 당이 붙어 있음
. 例) 프로테오글리칸(proteoglycan) 등
- 금속 단백질 (metalloprotein) : 금속이 붙어 있음
5. 단백질의 분해, 생성, 합성
ㅇ 단백질 분해 : 소화 효소에 의해 분해되어,
- 아미노산 또는 아미노산 수개 정도로 이어진, 펩티드 사슬이 됨
ㅇ 단백질 생성 : 유전자를 바탕으로 세포 내에서 만들어짐
- 어떤 아미노산이 어떤 순서로 연결되느냐를,
- 유전 정보(세포 핵 속의 DNA)에 기록되어,
- 이에 의해 그 성질이 결정되면서 만들어짐(합성됨)
ㅇ 단백질의 합성
- 20종의 아미노산이 어떠한 순서로 이어지느냐에 따라 단백질의 성질이 결정되며,
. 이렇게 아미노산의 순서를 정하는 것이 DNA의 정보 임
- 예로써, 단백질은,
. 보통 100개 이상의 아미노산으로 구성되어 있고,
. 20종의 아미노산들의 배열 순서에 따라, 그 종류가 정해짐
. 例) 20100 이상의 종류 가능 (☞ 중복순열 참조)
- 단백질은, 전사와 번역의 2단계로 만들어짐
. 전사 (轉寫) : DNA의 정보를 복사한 RNA라는 끈 모양의 분자를 만드는 공정
.. 세포핵 안에서 이루어짐
. 번역 (廳譯) : mRNA의 정보에 따라 아미노산을 붙여 나가는 공정
6. 단백질의 변성 및 응집
ㅇ 변성 (denaturation)
- 단백질 구조가 물리적,화학적 요인에 의해 변형되어, 단백질 고유의 성질을 잃는 현상
. 팹티드 결합의 분해가 아닌, 모양의 변화
- 단백질 분자에서, 뒤틀림,회전이 일어나며, 수소결합이 파괴되고,
- 이로인해 덜 구조적,덜 치밀한 구조로 바뀌면서, 분자가 펼쳐지는 현상
- 이때, 단백질 특성의 일부가 약해지거나 소실됨
ㅇ 응집 (coagulation)
- 액체 형상이, 부드러운 반 고체 응집물(고형물)으로 변화되는 것
ㅇ 변성이 일어나는 요인들
- 열, 냉동, 압력, 특정 화합물의 첨가, 기계적 작용 등