생체의 구성요소 중 거의 대부분이 물(water ; H2O)입니다. 그러므로, 모든 생체의 구성물질들은 H2O 와의 interaction으로 조화를 이루며 그 모양을 유지합니다. 아래의 힘들은 생체내에서 일어나는 아주 중요한 원자나 분자간의 힘들을 말합니다.
1. Hydrogen bonding force(수소결합)
수소(hydrogen atom)는 산소(oxygen)와 같은 기타 원자와 결합을 하게 되는데, 이 결합력을 수소결합이라고 합니다.
생체내에서는 아주 힘이 센 결합력 가진 bonding입니다.
2. ionic bonding force (이온결합)
+,- 값을 가지는 원자끼리 결합할 수도 있고, polar한 한쪽의 힘에 의해 다른 한쪽이 polar해져 결합하게 되는 여러 가지 힘이 존재합니다.
3. Van der waals force (반데르발스 결합)
아주 약한 결합이지만, 생체내에서는 아주 중요한 결합힘에 속합니다.
원자끼리는 서로 끌어당기는 힘이 있는데, 원자 주위의 전자구름 바로 밖까지 인력이 최대인데,그 이상의 거리가 되면, repulsion이 생깁니다.
4. hydophobic attraction
물을 싫어하는 성질로서 기름을 물에 넣으면, 기름 방울이 물과 유리되어 둥글게 모이는 성질같은 것입니다.
물을 좋아하는 성질을 hydrophilic이라고 합니다. 이는 물의 엔트로피와 hydrophobic한 물질간의 엔트로피간의 투쟁으로 hydrophobic molecule보다 물의 엔트로피 성향이 높아 hydrophobic molecule끼리 모이게 됩니다.
단백질을 구성하는 20종류의 amino acid간에는 hydrophobic한 것(물을 싫어하여 내부로 뭉치려는 경향이 있음)과 hydophilic한 것(물과 친하여 밖으로 나오려는 경향) 두 종류로 나뉠 수 있습니다.
이런 생체내 4가지의 힘으로 amino acid sequence는 α-helix나 β-sheet 등의 2차구조와 초이차구조를 가지며, 이 구조들이 모여 3차구조를 이루게 됩니다.
이런 H2O 와의 interaction과 amino acid sequence간의 interaction으로 자연적으로 생체내에서 기능 구현이 가능한 structure를 이루게 됩니다.
catalysis enzyme의 경우 아주 세밀하게 생체내 4가지 힘을 이용하여 촉매하는 구조를 가지고 있습니다.
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