[일반화학실험 A+ 1등 레포트] 실험 24. 단백질 풀림 실험 결과보고서

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목차

실험 데이터 및 처리
실험 결과에 대한 고찰
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참고문헌

본문내용

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단백질의 2차 구조는 폴리펩티드 골격에 존재하는 펩타이드 결합끼리 반복적으로 수소결합을 하여 알파 나선구조와 베타 병풍구조를 형성한다. 더불어, 단백질의 고유한 형태에서 발색단은 이웃한 side chain에 수소 결합을 하여 직선의 형태를 유지한다. Chaotropic agent(카오트로픽제)는 물 분자 사이의 수소 결합 형성을 방해하는 분자로 수용액 속에 존재한다. 카오트로픽제는 소수성 상호작용을 약화시켜서 거대 분자 용액에서 다른 분자의 고유 상태 안정성에 영향을 준다.
Urea나 guanidine hydrochloride는 단백질의 수소 결합의 형성을 방해하는 성질을 가지고 있기 때문에 chaotropic agent으로 불리며 수소 결합으로 형태를 유지하고 있는 단백질의 구조를 풀리게 한 것이다.
2. 비누는 계면활성제(surfactant)라 불리는 분자들로 이루어져 있다. 계면활성제는 어떠한 성질을 지닌 화합물인가? 비눗물이 단백질의 구조를 풀리게 한 이유는 무엇인가?
비누에 포함되어 있는 계면활성제 분자는 물에 쉽게 녹고 극성인 친수성 분자와 기름에 쉽게 녹고 비극성인 소수성 분자를 갖고 있는 화합물이다. 비눗물이 단백질과 만나면 소수성 분자의 탄소 원자들은 긴 사슬 형태로 연결되어 있는 탄소사슬이 단백질의 소수성 부분과 소수성 결합을 한다. 친수성 분자는 물과 결합하게 된다. 이에 따라, 계면 활성제가 상호작용을 파괴하고 비눗물이 단백질의 구조를 풀리게 한 것이다.
3. HCl이나 NaOH 용액은 어떠한 이유로 단백질의 구조를 풀리게 하는가? 또한 에탄올은 어떠한 이유로 단백질의 구조를 풀리게 하는가?
산성 혹은 염기성인 조건으로의 pH 변화는 곁사슬이 가지는 전하상태의 이온결합을 약화시키면서 단백질의 구조를 풀리게 한다. 산에 의하여 단백질이 풀리는 현상은 pH 2~5 사이에서 발생한다. 염기에 의하여 단백질이 풀리는 현상은 일반적으로 pH 10 이상에서 발생한다.
더불어, 단백질 곁사슬에 양성자 첨가를 일으킴으로써 염다리를 포함하는 이온결합과 수소결합을 변형시켜서 단백질의 구조를 풀리게 한다.
강산에 해당하는 HCl과 강염기에 해당하는 NaOH를 첨가해주면 pH의 변화가 발생하면서 염다리를 포함하고 있는 이온결합을 약화시키고 수소 결합을 변형시켜서 단백질의 구조를 풀리게 하는 것이다.
에탄올은 펩타이드 결합의 아미드기에서 발생하는 수소 결합을 파괴한다. 단백질이 에탄올 용액에 노출되는 경우에 에탄올 분자는 단백질 사슬과 새로운 결합을 형성한다. 또한, 에탄올은 세포벽 혹은 세포 인지질 막을 파괴하는 성질을 갖고 있다. 이러한 이유로 에탄올이 단백질과 만나면 단백질의 구조가 풀리게 되는 것이다.
4. 용액의 색과 용액이 흡수하는 빛의 색 사이에는 어떠한 관계가 있는가?
단백질이 직선형의 구조를 가질 때, 용액의 색은 짙은 푸른색을 띠며 발색단은 620~650nm에서 빛을 흡수한다. 620~650nm에서 빛의 색은 붉은색이다.
단백질이 고리형의 구조를 가질 때, 용액의 색은 옅은 초록색을 띠며 발색단은 370~380nm에서 빛을 흡수한다. 370~380nm에서 빛의 색은 보라색이다.
푸른색과 붉은색은 서로 보색 관계에 있다. 또한, 초록색과 보라색은 보색 관계이다.
이에 따라, 용액의 색과 용액이 흡수하는 빛의 색은 서로 보색관계에 있음을 알 수 있다.
5. 노란색 LED와 초록색 LED를 사용하였을 때 관찰된 형광에 어떠한 차이가 있는가? 이 차이는 무엇 때문에 생기는가?
노란색 LED보다 초록색 LED를 사용하였을 때 형광을 관찰하는 것에 어려움이 있었다. 노란색 LED를 사용했을 때, 푸른색 혹은 초록색 용액에 붉은색의 형광 방출을 보인다. 초록색 LED를 사용했을 때, 푸른색 혹은 초록색 용액에 초록색 형광 방출을 보인다. 노란색 LED를 사용한 경우에 쏘아준 빛과 형광의 색 그리고 용액의 색이 모두 달라서 구분하는 것에 용이했다. 초록색 LED를 사용한 경우에 쏘아준 빛과 형광의 색 그리고 용액의 색이 모두 유사하여 구분하는 것에 어려움이 있었다. 더불어, 사용한 단백질은 직선형의 구조를 가질 때, ~650nm에서 붉은색의 형광 방출을 보이며 약 60%의 형광 양자 효율을 가진다는 특징이 있기 때문에 노란색 LED를 사용하여 붉은색 형광 방출을 관찰하는 것이 더 용이하다.
참고문헌
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일반화학, Steven S. Zumdahl, Cengage, 2018, 388쪽

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