단백질의 기능

단백질의 기능

생명체 내 모든 생체 물질, 즉 탄수화물, 지방, DNA와 RNA 분자 중 단백질은 가장 다양한 구조를 가지고 있으며 생물학적 기능을 합니다.

 

촉매작용: 에너지 생산과 분해, 물질의 합성과 분해, 수송 등과 같은 다양한 생리적 반응을 촉매하고 조절하는 고분자 단백질인 효소의 촉매작용입니다.

 

구조의 구성: 조직과 기관을 형성하는 구조단백질인 콜라겐, 탄력소와 케라틴 등이 있습니다.

 

근수축과 운동: 근수축, 세포분열과 운동에 연관된 액틴, 미오신과 다이에인(dynein) 등이 있습니다.

 

방어: 세균 또는 바이러스가 침입하였을 때 림프구로부터 생산되는 항체 또는 인터페론(interferon) 등이 있습니다.

 

조절 작용: 표적 세포의 수용체와의 생물 특이적 결합을 통해 세포의 기능을 다양하게 변화시키는 호르몬과 성장인자(growth factor) 등이 있습니다.

 

운반과 저장: 혈액에서 불용성 지방을 운반하는 혈청 알부민과 산소를 운반하는 헤모글로빈과 미오글로빈 그리고 Fe3+를 저장하는 저장 단백질인 페리틴(ferritin) 등이 있습니다.

 

스트레스에 대한 반응: 독성과 발암 물질 등을 해독하는 사이토크롬 P450과 고온에 노출되었을 때 생산되는 열 충격 단백질(heat shock protein) 등이 있습니다.

 

핵산

세포 내 유전자 조절 물질로 작용하는 핵산으로 DNA나 RNA가 있습니다. 핵산은 소단위로 뉴클레오티드를 갖고 있으며, 뉴클레오티드(nucleotide)가 모여 크고 긴 폴리뉴클레오티드를 형성합니다. 각 뉴클레오티드는 오탄당(pentose), 염기(base), 인산기(phosphate group)로 되어 있습니다. 염기에는 피리미딘(pyrimidine)과 퓨린(purine)이 있습니다.

 

DNA

유전암호의 근본이 되는 DNA(deoxyribonucleic acid)는 대부분의 단백질보다 그 구조가 간단합니다. 오탄당은 데옥시리보스(deoxyribose)로 염기와 공유결합으로 연결되어 있는데, 염기에는 퓨린인 아데닌(adenine)과 구아닌(guanine) 그리고 피리미딘인 사이토신(cytosine)과 티민(thymine)이 있습니다.

 

단백질은 20개의 아미노산으로부터 만들어지는데, DNA는 4개의 염기로부터 만들어집니다. 폴리뉴클레오티드를 형성할 때 한 뉴클레오티드의 인산염은 다른 뉴클레오티드의 디옥시리보스와 축합 반응합니다. 그 결과로 물 분자가 제거되고 당-인산염의 사슬이 만들어집니다. 양쪽의 폴리뉴클레오티드 사슬의 염기는 수소결합에 의한 상보적 염기쌍 결합을 하여 소위 이중 가닥의 나선형 DNA를 형성합니다.

 

DNA의 두 사슬은 서로 꼬여 이중나선(double helix)을 형성하는데 퓨린 염기 수와 피리미딘 염기 수가 동일합니다. 아데닌은 티민과, 구아닌은 사이토신과 결합합니다. DNA는 유전자의 구성분이 되고 한 세포 내 유전자의 총합을 유전체(게놈, genome)라고 합니다. 인간 유전체는 약 3.3조 염기쌍으로 되어 있습니다.

 

RNA

RNA(ribonucleic acid)는 DNA로부터 전사되어 만들어지고 당-인산염 결합에 의해 연결된 긴 리보뉴클레오티드(ribonucleotide)로 구성됩니다. 그러나 RNA의 뉴클레오티드는 DNA와 세 가지 점에서 다른데, 디옥시리보스 대신에 리보스(ribose)를 갖고 있습니다. 또한, 티민 대신에 우라실(uraci)을 갖고 있습니다. 주로 단일 폴리뉴클레오티드이며 세 종류의 RNA 분자, 즉 mRNA(messenger RNA), tRNA(transfer RNA), rRNA(ribosomal RNA)가 있습니다.