놀면서 공부하기

이번 포스트에서는 아미노산의 이온화(ionization)에 대해 알아보자.    carboxylic acid는 acidic pKa를 가지고(7보다 작은 값) low pH에서 위 그림 위쪽과 같이 deprotonate됨. 한편 amino group은 basic pKa를 가지고, high pH에서 위 그림 아래쪽과 같이 protonate됨.    위 그림의 왼쪽은 acidic한 조건에서 methyl group에 carboxyl group이 붙어있는 acetic acid와 glycine을 비교한 결과를 보여주고 있음. 이 비교는 사실상 methyl group에 carboxyl group만 붙어있을 때에 비해 amino group이 추가적으로 붙어있을 때 어떤 효과가 있는지를 보는 비교라 보면 됨.  결과적으로..

이번 포스트에서는 amino acid의 종류에 대해 알아보자.   amino acid의 Cα탄소(알파탄소)에 붙은 R기의 종류에 따라 size, charge 등의 특성이 달라질 수 있고, 그 결과 물리, 화학적인 특성 또한 달라질 수 있음.    위 그림과 같이 functional group(위 그림의 경우 ester group)에 붙어있는 탄소 중 가장 근접한 탄소를 Cα, 혹은 α-carbon이라 함. 그리고 이 α-carbon에 붙어있는 hydrogen을 α-hydrogen이라 함.    한편 R기가 H인 glycine을 빼고는 모든 나머지 amino acid의 경우 α-carbon이 위 그림에서와 같이 chirality를 가짐. (자세한 내용은 유기화학 포스트들에서 다루어질 것임)    따라서 ..

이번 포스트부터는 단백질의 기본단위인 아미노산(amino acid)에 대해 알아보자.  protein은 우리 몸에서 엄청나게 많은 biological function을 수행함. 그 중 대표적인 것들이 아래와 같음.     protein은 효소로 작용할 수 있으므로 catalysis를 유발할 수 있음. 또 hemoglobin과 같은 protein들은 transport에도 기여 가능함. 이 밖에 collagen, 혹은 코뿔소의 뿔을 구성하는 keratin, 각종 cytoskeleton들은 structure에도 기여 가능함. 마지막으로 myosin과 actin 같은 protein들은 motion에도 기여할 수 있음.   일반적으로 protein을 구성하는 amino acid는 약 20개 정도임. 다만 prot..

이번 포스트에서는 버퍼(buffer)에 대해 알아보자.  buffer는 weak acid과 이에 대한 conjugate base의 혼합물로 구성되어 있으며, pH가 확확 바뀌는 것을 막아주는 역할을 수행함.   이 때 buffer의 buffering capacity가 실제로 buffer 역할을 제대로 수행할 수 있을 만큼 커지는 지점을 알기 위해서는 pH = pKa가 되는 point를 잘 살펴봐야함.     위 그림과 같은 반응을 가정했을때, Ka는 위 그림 오른쪽 위와 같이 나타낼 수 있음. 한편 이 식을 다시금 [H+]에 대해 정리한 후 양 변에 -log를 씌워주게 되면 결국 pH = -logKa -log([HA]/[A-])라는 식이 얻어지게 됨. 그런데 이 때 만약 [HA] = [A-]가 되면, 즉..

이번 포스트에서는 약전해질(weak electrolyte) 물에 녹는 경우에 대해 생각해보자.     위 그림에는 acetic acid(kind of weak acid)의 dissociation 반응이 나타나 있으며, 이 반응에서의 평형상수 Ka 값은 위 그림 아래와 같이 나타남. 보면 실제로 acetic acid의 dissociation과 관련된 Ka 값은 매우 작다는 것을 알 수 있음. (상온에서 상당히 적은 양의 acetate가 만들어짐) 이는 acetic acid가 weak acid이기 때문.    예를 들어 0.1 mole의 acetic acid가 물에 첨가되었고, 그 결과 final volume이 1L라 해보자. 이 경우 acetic acid + acetate의 총량은 0.1일 것이고, 이 때..

이번 포스트부터는 물의 이온화(ionization)에 대해 알아보자.   물은 사실 위와 같이 proton(H+)과 hydroxide ion(OH-)로 나누어질 수 있음.  다만 상온에서는 위 평형이 H2O쪽으로 잔뜩 치우쳐져 있고, 그 결과 이 반응의 Keq는 매우 적은 값임. (다만 이는 어디까지나 상온에서의 이야기이고, 온도가 달라질 시 위와 같은 dissociation 반응의 평형은 달라질 수 있음)    참고로 앞서 반응의 Keq는 위와 같이 표현할 수 있음.   그런데 solution 상에서는 H+가 생성되었다 하더라도, 이대로 계속 존재하지는 않고 거의 모든 경우 H2O에 의해 hydration(수화)되어서 H3O+(hydronium ion) 상태로 존재함.    한편 이 때 H3O+ ion..

이번 포스트에서는 삼투압(osmotic pressure)에 대해 알아보자.  osmotic pressure π는 low solute concentration(즉, high water concentration)에서 high solute concentration(low water concentration)으로 물분자가 이동하고자 하는 현상에 저항하는 힘을 의미함.    이와 관련된 그림이 위와 같음. 보면 삼투현상에 의해 원래는 (b)와 같이 물이 이동해가야 하지만, 이를 억지로 piston으로 눌러서 (c)와 같이 물을 원래 수면으로 맞춰준 경우, 이 때 가해준, osmosis에 resist하는 힘이 바로 π임. 한편, π는 아래와 같은 수식으로 표현될 수 있음.    이 때 ic는 osmolarity이..

이번 포스트에서는 noncovalent interaction이 biomolecule에 얼마나 중요한지를 보여줄 수 있는 예시들에 대해 조금 더 살펴보자.    위 그림은 hemoglobin을 나타내주고 있는데, 왼쪽 그림의 빨간색은 water를, 오른쪽 그림의 빨간색은 heme을, 양쪽 그릠의 파란색, 회색은 hemoglobin의 subunit들임.  보면 위 그림 왼쪽과 같이 water molecule이 hemoglobin 주위를 빽빽하게 둘러싸고 있어서, hemoglobin이 제 모양을 갖추고, 제 기능을 할 수 있도록 도와줌.    다음으로 위 그림은 cytochrome f 가운데 부분에 있는 water chain을 나타내주고 있음. 보면 5개의 water molecule들이 주변의 amino ac..

이번 포스트에서는 비공유결합성 상호작용(noncovalent interaction)들과 관련된 내용들에 대해 살펴보자.  noncovalent interaction이란 electron pair를 직접적으로 공유하지는 않으면서 형성되는 분자간의 interaction을 의미함. 대표적인 예들로는 Ionic(Coulombic) interaction, Dipole interaction, van der Waals interaction, Hydrophobic effect가 있으며, 방금 나열한 순서대로 세기가 점점 더 약해짐. (→방향)  ionic interaction은 영구적으로 charged된 species들 간에 일어나는 electrostatic한 interaction임. 이는 ion-ion간에 발생할 수도..

이번 포스트에서는 수소결합(hydrogen bond)의 중요성에 대해 알아보자.    일단 hydrogen bond는 위와 같이 다양한 biological한 반응, 혹은 구조형성에 밀접하게 관련되어 있음.    위 그림은 cellulose의 구조를 나타내주고 있는데, 보면 한 사슬 안에서도 hydrogen bond가 이루어져 있고(intramolecular hydrogen bond), 두 사슬 간에서도 hydrogen bond가 이루어져 있음(intermolecular hydrogen bond)을 알 수 있음. 결과적으로 cellulose의 구조 형성에 hydrogen bond가 중요하게 작용함.   한편 위 그림과 같이 enzyme과 substrate간의 상호작용(혹은 binding)에서도 hydrog..