모발과학(24) 모발의 성질(아미노산과 단백질, 주쇄결합)

<아미노산과 단백질>

모발은 단백질로 구성되어 있고, 이 모발 단백질을 케라틴이라고 합니다. 단백질은 아미노산이라고 하는 기본 물질로 구성되어 있습니다. 아미노산이란 아미노기와 카복실기를 하나씩 가지고 있는 화학물질로 약 20개가 존재합니다. 아미노산은 한쪽의 아미노기가 다른 아미노산의 카복실기와 공유결합을 할 수 있습니다. 모발 단백질을 만들기 위해서 많은 아미노산이 펩타이드 공유결합으로 연결되어 있습니다. 케라틴은 많은 양의 시스테인을 가지고 있어 두 개의 시스테인이 산화되어 시스틴 이중결합을 만들어 모발의 형태를 만들어 냅니다. 시스테인과 시스틴결합에 대해서는 바로 다음 편에 소개하겠습니다.

모발의 구성물질 중 케라틴 단백질은 80~90%를 차지하며, 탄소를 중심으로 원소들이 화합 결합에 의해 서로 연결됩니다. 아미노산 중심의 탄소는 결합할 수 있는 4개의 결합다리를 가지는데, 수소, 알칼리성 아미노기(-NH₂). 산성 카르복실기(-COOH), 알킬기(R)의 곁사슬이 존재하는 형태가 우리가 흔히 부르는 일반적인 아미노산입니다. 아미노산은 산성과 알칼리성 작용기를 동시에 같이 지니고 있어 양쪽성 화합물이라고 합니다.

<모발의 주쇄 결합(세로결합)>

두 개 이상의 아미노산이 한 아미노산의 카르복실기(-COOH)와 다른 아미노산의 아미노기(-NH₂)가 탈수되어 아미드 결합(Amide bond, -CO-NH-)을 형성합니다. 이러한 아미드 결합을 펩타이드 또는 펩티드 결합(Peptid bond)이라 하는데 모발의 주된 골격을 이루는 주사슬은 화학결합의 세기가 큰 공유결합 중 하나인 펩타이드 결합으로 되어 있습니다. 셀 수 없이 많은 아미노산들이 펩타이드 결합을 통해 모발을 형성하는 것입니다. 모발이 자연 상태일 때는 α케라틴, 모발을 잡아당겨 지그재그 상태일 때는 ß케라틴이라고 하고, α케라틴을 α나선구조라 하며 긴 단백질 분자의 사슬이 나선으로 꼬여있는 구조입니다. 공유결합은 원자와 원자가 결합할 때, 서로 전자쌍을 공유하여 원자사이의 인력과 반발력이 균형을 이루는 결합입니다. 공유결합은 전기음성도 차이가 크지 않은 비금속원소들 사이에서 이루어지는 결합입니다. 고등학교에서는 옥텟이론을 활용하여 설명할 때, 안정적인 8개의 최외각전자를 채우기위해 서로 부족한 전자를 공유하여 옥텟을 이룬다고 설명하기도 합니다. 오늘의 결론~모발의 가장 튼튼한 골격을 이루는 주쇄결합(main chain bond)을 이루는 결합은 펩타이드결합입니다.

모발에는 셀 수 없이 많은 펩타이드결합이 존재하여 폴리펩타이드결합이라는 표현을 합니다. 단백질은 아미노산이 많이 모여 형성되는 중합체 즉 고분자입니다. 모발도 고분자입니다~

카르복시기 또는 카복실기와 아미노기에서 물이 빠지면서 이루어지는 펩타이드결합이 모발을 구성하는 가장 주된 사슬결합이고 세로결합이라고 합니다.

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