*** 생체분자 ***
건국대:김종배 교수
생체는 세포로 되어 있으며 또한 세포내에는 핵 미토큰드리아등 세포소기
관들로 구성되어 있음은 이미 말한 바 있다. 그러면 세포 소기관을 구성하
는 것은 무엇일까. 이렇게 따져 들어가면 결국은 물질을 구성하는최소 구성
단위까지 가야 하겠지만 물질의 분체에 대해선 현대물리학에서조차 아직 명
확히 규명을 못하고 있는 실정이다.
어쩌면 영원한 숙제로 끊임없는 탐구의 대상으로 남아 있으리라 생각된
다. 물질은 분자로, 분자는 원자로,원자는 원자핵과 전자로 원자액은 중성
자와 양성자로, 이것들은 또한 소립자로 되어있다는게 오늘날 우리들이 알
고 있는 전부다 그렇다면 소립자는? 의문은 항상 꼬리를 물고 일어날 수밖
에 없기에 어느 수준으로까지 제한해야만 할 것같다.
천연에 존재하는 92종의 화학원소중 27종만이 각종 생명체에 필수적인것
이며 이중 가장 풍부하게 존재하는 4원소,즉 수소 산소 탄소 질소가세포중
량의 99% 이상을 차지한다.
생체의 75% 이상이 물로 되어 있기에 이것을 제외한 ,즉 고형성 분만을따
지면 탄소가 50-60%, 질소가 8-10% 산소는 25%-30% 수소는 3-4%를 차지하
니 60KG의 체중에 있어서 탄소 + 질소 + 산소 + 수소 = 15kg 내외밖에 안된
다. 사람의 가치를 이 원소들의 값으로 따지면 몇만원도 안되는보잘것 없
는 것이 된다. 그러나 이 원소들을 합친다고 해서 사람이 결코 돈으로 따
질 수 없는 소중한 그 무엇이 있는 것이 아닐까.
세포를 구성하는 분자, 즉 생체분자의 가장 주된 것은 단백질 핵산 다당
류 및 지질과 같은 분자의 크기가 매우 큰 소위 거대분자(Macromole-cule)
이다. 이중에서도 단백질을 세포내에 가장 풍부하게 존재하는 거대분자로
서 가장 중요하다.
영어 Protein은 그 어원이 그리스어 Proteios로서 [첫째의] 혹은 [최고의
뜻] 그대로 가장 중요한 생체분자라 해도 과언이 아니다.
DNA 정보 저장
핵속에 존재하는 염색체 즉 DNA 를 유전정보의 저장고라 일컫는데 다른말
로 표현하면 유전자의 집합체라고 할 수 있다. 유전자 (Gene)란 한 단백질
을 합성하는 정보라고 할 때 세포핵에는 수천에 달하는 유전자가 존재하며
이 유전자들이 발현된 단백질들이 결국은 각각의 생물에 대하여각기 다른
특성을 규정짓게 된다.
따라서 세포내의 수천 종류에 달하는 단백질은 각각의 유전자에 의해서규
정된 특이적인 기능을 맡고 있다.
그러므로 단백질은 가장 풍부한 거대분자일 뿐만 아니라 그의 기능에있어
서도 매우 다채롭다 혈액속의 헤모글로빈은 산소를 운반하는 기능을,항체란
단백질은 방어 기능을 호르몬과 간읕 단백질은 생리활성의 조절기능을 호
르몬과 같은 단백질은 생리활성의 조절기능을 그밖에 영향분을저장하기도
하고 또한 생명체내의 각종 화학반응을 촉매하는 효소, 근육머리카락, 피부
등의 주성분도 모두 단백질이고 보면 그 기능이 얼마나다양한가를 알 수 있
고 또한 그 중요성을 인식할 수 있을 것이다.
그러나 모든 생물중에 들어 있는 단백질은 그의 기능이나 종류에 관계없
이 기본적인 20종류의 표준아미노산으로 만들어져 있다. 즉 아미노산은 단
백질을 구성하는 알파벳이라 할 수 있겠다.
그런데 어떻게 해서 어떤 단백질은 효소활성을, 다른 단백질은 호르몬활
성을, 또 어떤것은 항체활성을 갖게되는 것일까. 이에대한 해답은 단백질
의 다양한 구조로서 설명된다.
4 가지의 구조로 대별
단밸질의 구조는 크게 4가지로 나눌 수 있다.즉 1차, 2차,3차 그리고 4차
구조로 대별되는데 먼저 1차구조 (Primary structure) 라 함은 아미노산의
배열순서 (Sequence) 를 말한다. 예로 사람의 헤모글로빈은 5백74개의 아
미노산으로 이루어져 있는데 그 배열순서가 사람이면 어느 누구이든 동일
하다 한가지 흥미로운 사실은 아프리카지역에 특히많은 유전성실질환의 하
나인 [낫형- 세포 빈열증](Sickle-cell-anemia)이라는 게 있는데 이병을 앓
는 환자들의 혈액속엔 정상인의 반정도밖에 안되는 헤모글로빈을 함유하고
적혈구의 모양이 길쭉하고 얇은 초승달 모양으로 낫의 칼날처럼 보인다. 연
구결과 [낫형-세포 빈혈증]에 있어서 적혈구의 이상한 모양은 그 속에 들
어 있는 헤모글로빈의구조변화 때문이며 결국의 아미노산 하나가 정상인의
것과 다르다는것이 밝혀졌다. 언뜻 생각하면 5백74개중 몇개 정도는 달라도
괜찮을것 같은데 그렇지 않다는 것은 무엇을 의미하는 것일까.
또한 5백74개의 배열순서가 하나의 오차도 없이 항상 일정하게 연결되는
것은 어째서 일까. 이것은 정밀한 이미 만들어진 설계에 의해서된 것임을
증명하<
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