[생화학] 아미노산 5가지 분류 (amino acid, alkane, polar solvent, aromatic ring, cation, anion, electric charge, polar covalent bond, nonpolar covalent bond, biology major)

질문 요약

안녕하세요 교수님 아미노산 공부하면서 크게 5가지 비극성 지방족 R기, 극성 비전하 R기, 방향족 R기, 양전하 R기, 음전하 R기 로 분류되는것으로 이해했는데요 여기서 극성 비극성이랑 양전하 음전하 개념이 헷갈려서요. 그리고 극성인데 비전하라는 부분도 잘 이해가 안됩니다. 이 부분에 대해서 알려주시면 감사하겠습니다.

답변 요약

극성은 말 그대로 분자에 포함된 전하 또는 전자들이 불 균등하게 배치되어서 생긴것으로, 일반적으로 전기 음성도 차이가 0.4 이상 1.7 이하의 값을 갖는 두 원소나 원자 사이에 생기는 극성 공유 결합에 의해서 주로 생기게 되며, 이에 의해서 부분적인 음전하를 갖는 부분과 부분적인 양전하를 갖는 부분이 생기게 됩니다. 예를 들자면 물인 H2O는 산소와 수소 사이에 극성 공유 결합에 의해서 산소는 공유된 전자를 더 강하게 끌어당겨서 부분적인 음전하를 띠는 반면, 수소는 공유된 전자를 덜 강하게 끌어당겨서 부분적인 음전하를 띠는 극성 분자로 분류됩니다. 반면에 전기 음성도 차이가 0.4 이하를 갖는 두 원소나 원자는 비극성 공유 결합을 갖기 때문에 분자내의 전하나 전자가 균등하게 배치되어서 일반적으로 비극성 분자를 만들게 됩니다. 예를 들자면 탄화수소인 메탄, CH4가 여기에 해당 됩니다. 만약 두 원자나 원소 사이에 전기 음성도 차이가 1.7 이상이라면 더 이상 전자를 공유할 수 없을 정도로 큰 차이 이기에 한 원자나 원소가 완전히 전자를 취하게 되어서 부분적으로 음전하를 갖지 않고, 완전한 음이온이 되며 이런 경우에 전자를 잃은 원자나 원소는 부분적인 양전하를 갖지 않고, 완전한 양이온이 됩니다. 이 경우에 전하를 갖거나 잃었다고 이야기 합니다. 예를 들어 나트륨 양이온과 염소 음이온인 Na+와 Cl-가 여기에 해당됩니다.

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[생화학] 아미노산 5가지 분류

생화학을 공부하다 보면 아미노산을 분류하는 다양한 방법을 접하게 되는데, 대표적으로 아미노산을 그들의 R기(측쇄)의 특성에 따라 비극성 지방족, 극성 비전하, 방향족, 양전하, 음전하 R기로 나누게 됩니다. 이러한 분류는 아미노산의 화학적 성질을 이해하고, 단백질의 구조와 기능을 해석하는 데 매우 중요합니다.

우선, 비극성 지방족 R기를 가진 아미노산은 물과 상호작용하지 않는, 즉 소수성을 띄는 특징이 있습니다. 이러한 아미노산은 단백질 내부에서 안정한 핵을 형성하며, 단백질의 구조적 무결성을 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.

다음으로 극성 비전하 R기를 가진 아미노산은 물과 상호작용할 수 있는 극성 기능기를 가지고 있지만, 전체적으로는 전하를 띠지 않습니다. 이들은 수소결합이나 반데르발스 힘을 통해 단백질의 구조적 상호작용에 기여합니다.

방향족 R기를 가진 아미노산은 벤젠 고리와 같은 방향족 고리 구조를 가지며, 이러한 구조 덕분에 특수한 화학적 성질과 단백질 내에서의 중요한 역할을 합니다. 예를 들어, 트립토판은 단백질 내에서 자외선을 흡수하는 능력이 있습니다.

양전하 R기를 가진 아미노산은 기본적으로 양성 전하를 띠는 R기를 가지고 있으며, 이는 단백질의 표면에 위치하여 단백질 간의 상호작용이나 이온 결합 형성에 중요한 역할을 합니다.

마지막으로 음전하 R기를 가진 아미노산은 음성 전하를 띠는 R기를 가지고 있어, 양전하 R기를 가진 아미노산과 상호작용하거나, 세포 내외의 pH 변화에 따라 단백질의 기능을 조절하는 데 중요한 역할을 합니다.

극성과 비극성, 전하에 대한 개념에 대해 추가적으로 설명 드리겠습니다. 먼저, 극성이란 분자 내에서 전자의 분포가 불균등하여 일부 지역에 부분적인 음전하 또는 양전하가 생기는 성질을 말합니다. 예를 들어, 물 분자(H₂O)는 산소 원자가 더 전기 음성도가 높아 수소 원자와의 공유 전자를 더 많이 끌어당기므로, 산소 원자 쪽에는 부분 음전하가, 수소 원자 쪽에는 부분 양전하가 생깁니다.

비극성 분자는 전자의 분포가 비교적 균등하여 전체적으로 전하의 불균형이 없는 상태를 말합니다. 메탄(CH₄)과 같은 분자는 탄소와 수소 사이의 전기 음성도 차이가 작아 비극성 공유 결합을 형성하고 전체적으로 비극성을 띱니다.

극성 비전하라는 말은 아미노산의 R기가 극성을 띄면서도 전체적으로는 중성(전하가 없음)인 상태를 의미합니다. 이 아미노산들은 물과 상호작용을 하면서도 전기적으로 중립이기 때문에, 수소결합을 형성하는 등의 상호작용을 통해 단백질의 구조와 기능에 기여합니다.

양전하 또는 음전하를 갖는 아미노산은 해당 R기에 프로톤이 추가되거나 빠져나가면서 전하를 띠게 됩니다. 즉, 화학적으로 이온화된 상태입니다. 예를 들어, 아르기닌은 pH가 낮을 때, 즉 산성 조건에서 양전하를 띠는 R기를 가지게 됩니다.

이러한 개념들은 아미노산의 화학적 성질과 단백질의 구조 및 기능을 이해하는 데 매우 중요하며, 생화학에서 기본적인 지식으로 자리 잡고 있습니다. 각 아미노산의 특성을 정확히 이해하면, 단백질의 다양한 기능을 설명하고 예측하는 데 큰 도움이 됩니다.

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