맛보고뜯고 RSS FEED

펩타이드와 단백질의 구조가 복잡하다는 사실은 놀랄만한 것이다. 예를 들면, 트라이펩타이드에 있는 세가지 다른 아미노산의 가능한 배열은 6가지이다. 테트라펩타이드의 경우에는 24가지로 늘어나며, 8개의 다른 아미노산으로 된 옥타펩타이드의 경우에는 무려 4만가지로 급증한다.

특별한 펩타이드와 단백질의 구조를 논의하기에 앞서서 약간 더 복잡한 경우를 한 가지 소개하고자 한다. 펩타이드 결합을 제외하고 보면 펩타이드와 단백질에 존재하는 유일한 공유결합은 이황화결합이다. 이 결합은 두 시스테인 단위를 연결하고 있다. 싸이올은 이황화물로 쉽게 산화된다는 것을 상기하라. 두 시스테인 단위는 이황화결합에 의해서 연결될 수 있다.

만약 두 시스테인 단위가 한 펩타이드 또는 단백질 내의 다른 부분에 존재한다면, 이 둘 사이의 이황화결합은 루프, 즉 커다란 고리를 형성할 것이다. 만약 이 두 단위가 다른 사슬에 있다면, 이황화결합은 두 사슬을 가교결합시킬 것이다. 앞으로 이러한 예를 볼 수 있을 것이다. 이황화 결합은 약한 환원제에 의해서 쉽게 깨질 수 있다. 

단백질은 많은 수의 아미노산이 아마이드결합으로 연결된 생체 고분자이다. 이들은 생체 내에서 중요한 역할을 하고 있다. 어떤 단백질은 구조조직의 주성분이다. 어떤 단백질은 생체의 한 부분에서 다른 부분으로 분자를 수송한다. 어떤 것은 생명을 유지하는 데 필요한 많은 생물학적인 반응의 촉매역할을 하기도 한다.

가장 많이 산화가 된 탄소는 위에 배치하였다. 피셔는 그의 체계를 다음과 같은 방식으로 다른 단당류에도 확대 적용하였다. 알데하이드 또는 케톤기로부터 가장 멀리 있는 입체중심 탄소가 D 글리세르알데하이드와 같은 배열을 하면, 그 화합물은 D 당이라고 명명하였다. 반대로 L 글리세르알데하이드와 같은 배열을 하고 있다면 L-당이라고 명명하였다.

D-알도스에 대해서 트라이오스부터 헥소스까지의 모든 피셔 투영식을 보여주고 있다. D-글리세르 알데하이드로부터 출발하여 한 번에 CHOH 단위를 하나씩 사슬에 삽입해 나갔다. 새로운 입체중심이 된 탄소는 검은색으로 나타내었다. 피셔 투영식에서 새로운 입체중심에는 오른쪽 또는 왼쪽에 하이드록시기가 있다.

동일한 수의 탄소 원자로 이루어진 당은 서로 어떤 관계에 있는지 생각해 볼 필요가 있다. 예를 들어 D 에리트로스와 D 트레오스를 비교해보면 이들은 C-3에서는 같은 배열을 하고 있지만 C-2에서는 서로 반대 배열을 하고 있다. 이 두 당은 입체이성질체이지만, 거울상은 아니다.

우리는 알코올이 알데하이드 또는 케톤의 카보닐기에 첨가되는 반응은 빠르고 가역적으로 진행되어 헤미아세탈을 형성한다는 사실을 배웠다. 이 반응은 하이드록시기와 카보닐기가 한 분자 내에 있으면 분자 내 반응이 가능한데, 이것은 많은 단당류에서 일어나는 반응이라고 할 수 있다.

오늘은 마케팅 강의를 들으러 가야한다. 그런데 내가 알레르기 비염이 너무 심하다. 그래서 아침에 병원에 들렀다가 가려는 참이었는데 시간이 어중간해 동네에 카페테리아처럼 생긴 편의점에서 식사를 해결하고 이렇게 노트북으로 글을 쓰고 있다.

알레르기가 오면 숨도 가빠질 때가 있는데, 병원에 갔더니 처음 보는 흡입기(?) 를 줬다. 이걸 아침 저녁 일 2회 해야 한다고 한다. 뚜껑을 열고 순식간에 훅 빨아들여야 한다는 것이다. 처음써보는 것이기 때문에 두렵기도 한데 이 약이 입에 떨어지면 염증이 생긴다고 한다. 입안에 염증이 생기면 정말 지독하게 괴롭기 때문이다. 맛있는 음식도 즐겁게 못먹게 된다.

여튼 그렇게 병원 진료를 마치고 편의점에서 김치 쌀국수와 햇반을 하나 샀다. 햇반은 요새 걸으면 포인트를 주는 캐x워x 앱으로 모은 포인트로 사고 김치 쌀국수 미니는 현금으로 샀다. 마침 2+1 행사였는데 총 지불금액이 2,600원이니까 하나에 800원꼴이다. 양도 적절하고 괜찮은 것 같다. 이렇게 먹으니 배불러서 점심은 안먹어도 될 것 같다.

어짜피 강의가 6시까지 이어지기 때문에 그때 되면 또 배가 고프겠지. 오늘 날씨가 참 좋다. 난 이런 날이 좋다. 어릴때는 비오는날 라면먹는게 그렇게 좋았는데 나이가 들수록 비가 오면 몸이 축 처지고 우울해진다. 해 쨍쨍하게 뜨는날 3일, 비오는날 1일이면 정말 족할 것 같다. 

이제 완연한 여름이 되었다. 5월 초까지는 쌀쌀한 느낌이 있었는데, 이젠 그런 것도 없다. 이번 여름에는 바다로 휴가를 가고 싶은데 여건이 되려나 모르겠다. 빨리 매출을 늘리고 싶다. 열심히 달려야한다.

상업적인 폴리프로필렌은 거의 대부분 지글러-나타 촉매를 이용해서 생산한 것이다. 이때 얻어지는 고분자는 결정성이 큰 입체 규칙적인 동일 배열 고분자이다. 이렇게 만들어진 폴리프로필렌은 자동차의 배터리 케이스, 감자 칩을 담는 용기와 같은 포장재, 플라스틱 의자와 같은 가구 등을 만드는데 이용된다. 

또한 폴리프로필렌을 섬유상 물질로 만들어 뱃사람이나 부두 노동자들이 요긴하게 사용하는 물에 뜨는 로프나 인조잔디, 카펫의 안감 등을 만드는데 사용한다. 가지가 많이 달린 폴리프로필렌은 자유라디칼 과정으로 만들어지는 반면에 지글러, 나타 촉매로 만든 폴리프로필렌은 선형 구조를 하고 있다.

선형의 폴리프로필렌은 가지가 달린 고분자보다 결정성이 더 우수하고, 밀도가 더 크며, 인장강도도 더 크고, 경도 또한 더 크다. 이 고분자는 세탁물 표백제와 세제를 담는 용기, 혼합용 사발, 냉장고 용기, 그리고 장난감과 같이 주형을 떠서 만드는 가정용품, 그리고 사출 성형으로 만드는 플라스틱 관이나 도관 등을 만드는데 이용한다.

천연고무는 불포화기를 가지는 탄화수소 고분자이다. 이는 상업적으로는 고무나무의 유액으로부터 얻는다. 라텍스는 공기를 차단한 상태에서 가열하면 분해되어 불포화 탄화수소인 아이소프렌이 얻어진다는 사실로부터 천연고무의 화학적인 구조를 추론할 수 있다. 

이소프렌을 트라이에틸알루미늄과 사염화티타늄의 혼합물과 같은 지글러 나타 촉매를 이용하여 중합시키면 천연 고무와 거의 동일한 성질을 가지는 물질을 합성할 수 있다. 이소프렌 분자는 머리, 꼬리 방식의 1,4 첨가 과정으로 한 분자씩 부가된다.

얼마 전까지만 해도 단백질과 같은 생명체 내의 커다란 분자는 질량 분석법에 의해 분자량 연구가 진행되지 않았다. 왜냐하면 이들 분자는 휘발성이 없으며 기체 상태의 분자 이온으로 전환하기가 어렵기 때문이다. 그러나 최근 기질 보조 레이저 탈착 이온화법과 전자분무형 이온화법의 개발로 이 문제를 해결하게 되었다.

MALDA-MS는 1가의 양전하를 가진 분자 이온을 생성시키므로 분자 이온에 대한 m/z는 곧 그 분자의 분자량이 된다. ESI-MS에 의해 생성되는 분자 이온은 분자에 양성자를 더해 생성되므로 이 이온은 1가 이상의 양전하를 가지게 된다. 그러므로 작은 분자의 경우에는 질량 대 전하의 비가 작으므로 질량 분석기는 이 범위에서 더 감도가 좋은 이점이 있다. ESI-MS 스펙트럼에서는 같은 분자에서 전하가 다른 분자 이온들을 만들어 낸다.

헤모글로빈의 알파-사슬에 대한 ESI-MS 스펙트럼을 나타내면 ESI는 단백질, DNA, 합성 고분자, 플러렌과 같은 거대분자를 연구하는데 사용되어 왔다. 심지어 비공유성 착물도 분자 이온을 생성하므로, DNA와 약물의 상호작용 등 여러가지 생물학적으로 흥미있는 착물에 관한 연구도 이 기술을 이용하여 할 수 있다.

지금까지 설명한 분광기는 실험실에서 흔히 사용하는 것들이다. 최근에는 자동화 분광기로 스펙트럼을 얻으므로 시료를 준비하는 시간을 포함해서 스펙트럼을 얻는데는 몇시간 혹은 1시간 정도밖에 걸리지 않는다.

화학적 이동에 영향을 끼치는 요인에 대해 알아보자. 한 가지 중요한 요인은 H핵의 이웃한 환경에 있는 작용기의 전기음성도이다. 즉, 전자 끄는 기가 있으면 일반적으로 화학적 이동값이 낮은장 쪽에서 관찰된다. H핵 주위에서 움직이고 있는 전자는 하나의 작은 자장을 형성하며, 이 자장이 핵을 둘러싸고 있어서 외부에서 걸어준 자장의 영향을 가려막고 있다.

염소는 전자끄는 기이다. 따라서 H핵 주위의 전자밀도를 감소시키므로 핵스핀의 뒤집힘이 낮은 외부장 또는 낮은 진동수에서 일어난다. 염소가 많을 수록 효과는 더 커진다. C-1에 있는 수소는 낮은 장에서 나타날 것이다. 왜냐하면 이들이 전자끄는 Br 원자에 가장 가깝기 때문이다. 메틸렌 수소는 가장 높은 장에서 나타날 것이다. 

왜냐하면 이들이 Br에서 가장 멀리 있기 때문이다. C-2 수소들의 피크는 이 두 피크들 사이에서 나타날 것이다. 실제 화학적 이동값에서 알 수 있듯이, 유도효과는 거리에 따라 급격히 감소한다. 화학적 이동에 영향을 미치는 두 번째 요인은 파이 전자의 존재이다. 수소가 결합하고 있는 탄소가 다중결합 또는 방향족 결합의 일부면 포화탄소와의 결합보다 낮은 장으로 화학적 이동이 일어난다.

많은 화합물의 NMR 스펙트럼은 1개의 피크를 보여주기보다는 복잡한 피크를 보여준다. 이렇게 복잡한 피크가 구조결정에 어떤 정보를 주는 지 알아볼 필요가 있다.