#57 단백질의 형성과 단위체

문제 1 · OX 문제

아미노산은 중심 탄소에 아미노기, 카복실기, 수소 원자, 그리고 곁사슬(R)이 결합된 구조이다. ( )

정답: O

중심에 있는 탄소를 기준으로 동서남북 4방향에 서로 다른 파츠가 단단하게 붙어있는 십자가 모양의 레고 블록을 상상해 보세요! 이 4가지 요소가 모두 갖춰져야 단백질을 만드는 완벽한 아미노산 기본 뼈대가 완성된답니다.

문제 2 · OX 문제

자연계에 존재하는 아미노산의 종류는 약 20가지이며, 이는 중심 탄소에 붙어 있는 아미노기(-NH₂)의 종류에 따라 결정된다. ( )

정답: X

아미노기, 카복실기, 수소는 모든 아미노산이 똑같이 입고 있는 '공통 유니폼'이에요! 아미노산이 글리신이 될지, 세린이 될지 개성을 결정짓는 핵심 마법의 부위는 모자처럼 씌워진 '곁사슬(R)'이랍니다.

문제 3 · OX 문제

두 개의 아미노산이 결합할 때, 주변의 물(H₂O) 분자 1개가 결합 속으로 첨가되면서 펩타이드 결합이 형성된다. ( )

정답: X

두 아미노산이 손을 꽉 잡을 때, 마치 땀을 뻘뻘 흘리듯 물 분자 1개가 쏙 '빠져나오면서' 결합이 완성돼요! 물이 외부에서 첨가되는 게 아니라 내부에서 방출되는 '탈수 축합' 과정이랍니다.

문제 4 · OX 문제

수많은 아미노산이 펩타이드 결합으로 길게 연결되어 만들어진 긴 사슬 모양의 분자를 폴리펩타이드라고 한다. ( )

정답: O

'폴리(Poly-)'는 '엄청나게 많다'는 뜻을 가진 접두사예요. 펩타이드 결합이 꼬리에 꼬리를 물고 무수히 많이 이어져서 긴 기차놀이를 하고 있는 장관을 부르는 멋진 이름이랍니다.

문제 5 · OX 문제

폴리펩타이드 사슬이 일직선으로 쭉 펴진 상태일 때 생명체 내에서 가장 활발하게 단백질 고유의 기능을 수행한다. ( )

정답: X

일직선으로 쭉 펴진 기차는 그냥 뼈대일 뿐 아무런 기능이 없어요! 이 긴 사슬이 정교한 종이접기처럼 이리저리 구부러지고 꼬여서 완벽한 3차원 '입체 구조'를 가져야 비로소 가위(효소)도 되고 망치도 되는 진짜 단백질 로봇이 된답니다.

문제 6 · OX 문제

아미노산 3개가 펩타이드 결합으로 연결될 때 결합 과정에서 빠져나오는 물 분자의 수는 총 3개이다. ( )

정답: X

3명이 나란히 서서 손을 잡으려면 '악수'는 몇 번 할까요? 첫 번째 사람과 두 번째 사람(1번), 두 번째 사람과 세 번째 사람(2번)! 딱 2번이죠. 악수 1번당 물이 1개씩 빠지니까, 아미노산 3개가 결합하면 물 분자는 2개만 빠져나온답니다.

문제 7 · 빈칸 채우기

단백질의 기본 단위체인 아미노산은 중심 탄소를 기준으로 아미노기, 카복실기, 수소, 그리고 아미노산의 종류를 결정짓는 ( )(이)가 결합되어 있다. (3글자)

정답: 곁사슬

영문 기호로는 'R'이라고 써요! 이 모자 같은 부위에 어떤 모양의 블록이 끼워지느냐에 따라 글리신이 되기도 하고, 세린이 되기도 하는 아미노산의 개성 결정 포인트랍니다.

문제 8 · 빈칸 채우기

두 아미노산이 결합할 때, 한 아미노산의 ( )와/과 다른 아미노산의 아미노기 사이에서 물이 빠져나오며 결합이 일어난다. (4글자)

정답: 카복실기

아미노산의 오른쪽 팔에 해당하는 부위(-COOH)예요! 한쪽의 오른쪽 팔(카복실기)과 다른 쪽 아미노산의 왼쪽 팔(-NH₂, 아미노기)이 만나 꽉 악수를 하며 펩타이드 결합을 탄생시킨답니다.

문제 9 · 빈칸 채우기

아미노산과 아미노산이 결합할 때, 물 분자 1개가 빠져나오면서 형성되는 끈끈한 공유 결합을 ( ) 결합이라고 한다. (4글자)

정답: 펩타이드

생명과학을 공부하면서 절대 잊어선 안 되는 단백질의 핵심 결합 이름이에요! 이 튼튼한 다리들이 수만 개 모여서 단백질이라는 거대한 성을 쌓아 올리게 되죠.

문제 10 · 빈칸 채우기

수많은 아미노산이 펩타이드 결합으로 꼬리에 꼬리를 물고 연결되어 만들어진 긴 사슬 모양의 거대한 분자를 ( )(이)라고 한다. (6글자)

정답: 폴리펩타이드

펩타이드 결합이 '폴리(엄청나게 많이)' 연결되어 있다는 뜻이에요! 아직 정교한 입체 구조로 접히기 전의 길다란 털실 뭉치 같은 기차 상태를 부르는 말입니다.

문제 11 · 빈칸 채우기

단백질의 종류와 기능은 폴리펩타이드를 구성하는 아미노산의 종류, 개수, 그리고 배열 ( )에 따라 무궁무진하게 결정된다. (2글자)

정답: 순서

똑같은 구슬 10개가 있어도 어떤 색깔 구슬을 먼저 꿰느냐에 따라 목걸이의 디자인이 확 바뀌죠? 이처럼 아미노산들이 어떤 차례로 줄을 서는지, 즉 배열되는 '순서'에 따라 단백질의 입체 구조가 달라지고 결국 전혀 다른 기능과 모양을 가진 단백질이 탄생한답니다.

문제 12 · 빈칸 채우기

폴리펩타이드 사슬이 구부러지고 접혀서 특유의 3차원 ( ) 구조를 가져야만 효소나 항체 같은 고유한 기능을 가진 단백질이 된다. (2글자)

정답: 입체

길다란 털실 뭉치가 이리저리 정교하게 꼬여서 완벽한 3D 열쇠 모양을 갖추는 과정이에요! 이 모양이 제대로 잡혀야 자물쇠에 딱 들어맞아 생명 활동이라는 제 기능을 완벽히 수행할 수 있답니다.

문제 13 · 단답형

아미노산 구조에서 질소(N)를 포함하고 있으며, 화학식으로 '-NH₂'라고 표기되는 작용기의 명칭을 쓰시오. (4글자)

정답: 아미노기

단위체인 '아미노산'이라는 이름 자체가 바로 이 작용기에서 유래했어요! 질소 대장 1명과 수소 2명이 찰싹 붙어있는 아미노산의 왼쪽 팔 부위랍니다.

문제 14 · 단답형

단백질을 구성하는 단위체로서, 자연계에 존재하는 아미노산의 종류는 대략 몇 가지인지 숫자로 쓰시오. (숫자 2글자)

정답: 20

영어 알파벳이 26개로 수만 가지 단어를 만들듯, 우리 몸은 딱 '이 개수'의 아미노산 알파벳을 요리조리 엮어서 무한대에 가까운 단백질 문장을 만들어내요. 곁사슬의 종류가 딱 이만큼 있거든요!

문제 15 · 단답형

두 개의 아미노산이 펩타이드 결합을 형성할 때, 두 분자 사이에서 부산물로 빠져나오는 물질의 이름을 한글로 쓰시오. (1글자)

정답: 물

수소(H) 원자 2개와 산소(O) 원자 1개가 뭉쳐서 톡 떨어져 나와요! 아미노산들이 서로 꽉 깍지를 끼며 결합할 때 마치 땀을 뻘뻘 흘리듯 빠져나오는 이 친숙한 물질은 바로 생명의 근원인 '물(H₂O)'이랍니다.

문제 16 · 단답형

20종류의 아미노산 중에서 3개를 중복을 허용하여 골라 일렬로 배열하여 펩타이드 사슬을 만들 때, 이론적으로 만들 수 있는 종류의 경우의 수는 총 몇 가지인가? (숫자 4글자)

정답: 8000

자리가 3개 있어요. 첫 번째 자리에 올 수 있는 아미노산 후보는 20명, 두 번째 자리도 20명, 세 번째 자리도 20명이죠! 20 곱하기 20 곱하기 20을 하면 20³ = 8000가지의 어마어마한 경우의 수가 나와서 단백질의 다양성을 증명한답니다.

문제 17 · 단답형

아미노산 10개가 일렬로 펩타이드 결합을 맺어 하나의 폴리펩타이드를 만들었다. 이때 사슬 내에 형성된 펩타이드 결합의 총 개수는 몇 개인가? (숫자 1글자)

정답: 9

사람 10명이 일렬로 서서 서로서로 손을 잡으려면 악수를 총 몇 번 해야 할까요? 양 끝 사람은 한쪽 손만 잡으니 10 - 1 = 9번의 악수를 하죠! 펩타이드 결합의 개수는 항상 (아미노산 개수 - 1)이 된답니다.

문제 18 · 단답형

단백질의 단위체인 수많은 아미노산들이 물 분자를 내보내며 길게 엮이는 이 핵심적인 공유 결합의 명칭을 쓰시오. (4글자)

정답: 펩타이드

생명과학에서 가장 중요한 뼈대 결합 중 하나예요. 아미노산과 아미노산 사이를 떨어지지 않게 꽉 묶어주는 튼튼한 다리 역할을 하는 4글자 결합이랍니다.

문제 19 · 보기 선택

아미노산의 구조에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고르시오.

• ㄱ. 중심 탄소에 4개의 서로 다른 부분이 결합해 있다.
• ㄴ. 질소를 포함하는 아미노기와 카복실기를 공통으로 가진다.
• ㄷ. 곁사슬(R)의 종류에 따라 아미노산의 종류가 약 20가지로 나뉜다.

정답: ㄱ, ㄷ

중심 탄소 주변에 4가지 파츠가 붙어 있고(ㄱ), 곁사슬이라는 모자에 따라 20종류로 나뉘는 건 완벽한 설명이에요(ㄷ). 그런데 카복실기(-COOH) 안에는 탄소, 산소, 수소만 있고 '질소'는 오직 왼쪽 팔인 아미노기(-NH₂)에만 들어있답니다! ㄴ은 아주 살짝 틀린 얄미운 함정 보기예요.

문제 20 · 보기 선택

펩타이드 결합에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고르시오.

• ㄱ. 두 아미노산 사이에서 물 분자가 1개 빠져나오며 형성된다.
• ㄴ. 한 아미노산의 카복실기와 다른 아미노산의 아미노기 사이에서 형성된다.
• ㄷ. 이 결합이 수없이 연속적으로 일어나면 긴 사슬 모양의 폴리펩타이드가 된다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄷ

펩타이드 결합의 완벽한 3단계 요약본이에요! 땀방울처럼 물이 빠지면서(ㄱ), 오른쪽 팔(-COOH)과 왼쪽 팔(-NH₂)이 깍지를 끼고 만나며(ㄴ), 이 기차놀이가 끝없이 계속되면 마침내 폴리펩타이드라는 긴 기차가 완성되죠(ㄷ). 세 개 모두 백점짜리 설명입니다.

문제 21 · 보기 선택

단백질의 형성 과정에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고르시오.

• ㄱ. 아미노산들이 펩타이드 결합으로 연결되어 폴리펩타이드를 만든다.
• ㄴ. 폴리펩타이드 사슬이 특정하게 구부러지고 접힌다.
• ㄷ. 구부러진 결과 만들어진 고유한 입체 구조가 단백질의 기능을 결정한다.

정답: ㄱ, ㄴ, ㄷ

단백질이 만들어지는 환상의 3단 콤보예요! 레고 블록을 일렬로 길게 조립해서 뼈대를 만들고(ㄱ), 설계도에 따라 멋지게 종이접기를 하듯 꼬고 접어서(ㄴ), 입체 로봇을 완성하면 마침내 소화나 근육 수축 같은 생명 기능을 띠게 된답니다(ㄷ).

문제 22 · 보기 선택

생명체 내의 단백질이 수만 가지로 매우 다양한 이유를 결정하는 요인으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고르시오.

• ㄱ. 폴리펩타이드를 구성하는 아미노산의 종류
• ㄴ. 폴리펩타이드를 구성하는 아미노산의 개수
• ㄷ. 폴리펩타이드를 구성하는 아미노산의 배열 순서

정답: ㄱ, ㄴ, ㄷ

알파벳 A~Z를 가지고 영단어를 만들 때, 어떤 알파벳(종류)을 쓸지, 몇 글자(개수)로 할지, 어떤 순서(배열)로 쓸지에 따라 무한대의 영단어가 쏟아져 나오죠? 단백질도 이 3가지 마법의 조합 때문에 무한한 다양성을 뽐내며 우리 몸의 수많은 기능을 담당할 수 있답니다.

문제 23 · 보기 선택

다음 중 아미노산이 펩타이드 결합을 형성할 때 결합 과정(물 빠짐)에 직접적으로 참여하는 작용기만을 <보기>에서 모두 고르시오..

• ㄱ. 아미노기(-NH₂)
• ㄴ. 카복실기(-COOH)
• ㄷ. 곁사슬(R 부분)

정답: ㄱ, ㄴ

악수할 때 쓰는 팔은 딱 정해져 있어요! 한쪽 아미노산의 오른쪽 팔(카복실기의 -OH)과 다음 아미노산의 왼쪽 팔(아미노기의 -H)끼리만 깍지를 껴서 물을 만든답니다. 머리에 쓴 예쁜 모자 같은 '곁사슬'은 결합에 전혀 참여하지 않고 위에서 얌전히 구경만 한답니다.

문제 24 · 보기 선택

폴리펩타이드와 단백질에 대한 설명으로 옳은 것만을 <보기>에서 모두 고르시오.

• ㄱ. 하나의 단백질은 반드시 단 한 가닥의 폴리펩타이드 사슬로만 구성된다.
• ㄴ. 폴리펩타이드가 고유한 입체 구조를 가지지 못하면 단백질로서 제 기능을 할 수 없다.
• ㄷ. 아미노산의 종류와 개수가 같아도 배열 순서가 다르면 완전히 다른 입체 구조를 가진다.

정답: ㄴ, ㄷ

3차원 입체 구조가 생명 활동의 핵심이죠!(ㄴ) 구슬 꿰는 순서가 꼬이면 접히는 각도가 아예 달라져서 엉뚱한 모양의 로봇이 완성돼요(ㄷ). 그런데 적혈구에 있는 헤모글로빈처럼 4가닥의 폴리펩타이드가 거대하게 뭉쳐서 만들어진 덩치 큰 단백질도 있어요! 무조건 1가닥이라는 ㄱ은 오답이랍니다.

문제 25 · 객관식

다음 중 단백질을 구성하는 단위체인 아미노산의 공통적인 기본 구조에 포함되지 않는 것은?

• ① 중심 탄소(C)
• ② 아미노기(-NH₂)
• ③ 카복실기(-COOH)
• ④ 수소 원자(H)
• ⑤ 펩타이드기(-CONH-)

정답: ⑤

아미노산 한 개의 기본 구조는 중심 탄소에 아미노기, 카복실기, 수소, 곁사슬 딱 4개 파츠만 붙어있어요! '펩타이드기'는 두 아미노산이 펩타이드 결합을 해야 비로소 나타나는 흉터 같은 자국이랍니다. 기본 구조가 아니에요!

문제 26 · 객관식

두 개의 아미노산이 서로 손을 잡고 펩타이드 결합을 형성할 때 일어나는 현상으로 가장 적절한 것은?

• ① 물 분자(H₂O) 1개가 결합 사이에서 빠져나온다.
• ② 산소 분자(O₂) 1개가 결합 속으로 들어간다.
• ③ 이산화 탄소(CO₂) 1개가 기체로 발생한다.
• ④ 수소 분자(H₂) 1개가 아미노기에 첨가된다.
• ⑤ 질소 분자(N₂) 1개가 외부에서 유입된다.

정답: ①

아미노산끼리 악수(결합)를 세게 하면 땀을 뻘뻘 흘린다고 했죠? 카복실기에서 -OH, 아미노기에서 -H가 만나서 H₂O, 즉 물 분자 1개가 쏙 '빠져나오면서' 단단한 다리(공유 결합)가 만들어진답니다. 이를 전문 용어로 탈수 축합이라고 해요.

문제 27 · 객관식

생명체 내의 단백질이 수만 가지 이상의 다양한 종류와 고유한 기능을 가질 수 있는 원인으로 가장 적절한 것은?

• ① 아미노산 자체의 종류가 수백만 가지이기 때문에
• ② 중심 탄소에 결합하는 원소들이 수시로 바뀌기 때문에
• ③ 펩타이드 결합의 세기가 결합 부위마다 모두 다르게 작용하기 때문에
• ④ 물 분자가 빠져나가지 않고 단백질 내부에 다양하게 붙어있기 때문에
• ⑤ 아미노산의 종류, 결합 수, 배열 순서의 조합 경우의 수가 무한하기 때문에

정답: ⑤

우리 몸의 아미노산 종류는 고작 20개뿐이에요! 하지만 이 20개의 한정된 알파벳을 어떤 순서로 엮을지, 몇 개나 길게 이어 붙일지 조합의 경우의 수를 따져보면 우주만큼 무한대에 가까운 '단백질 설계도'가 탄생한답니다. 이게 바로 생명체의 신비이자 다양성의 비밀이에요.

문제 28 · 객관식

다음 중 폴리펩타이드 사슬이 진정한 단백질로서 제 기능을 발휘하기 위해 가장 필수적으로 거쳐야 하는 과정은?

• ① 최대한 일직선으로 곧게 펴진 구조 유지하기
• ② 정교하게 구부러지고 접혀 고유한 입체 구조를 형성하기
• ③ 곁사슬(R)들을 모두 아미노기로 교체하기
• ④ 세포 내의 물 분자를 지속적으로 사슬 내부에 흡수하기
• ⑤ 다른 단백질들과 무작위로 응집되어 결합하기

정답: ②

그냥 길다란 종이띠(일직선 폴리펩타이드) 상태로는 우리 몸에서 아무 일도 할 수 없어요! 이 종이띠를 설계도에 맞게 정교하게 접어서 3차원 '입체 구조'를 완벽하게 만들어야만 비로소 효소도 되고 근육도 되는 진짜 기능을 가질 수 있답니다.

문제 29 · 객관식

20종류의 아미노산을 무한정 이용할 수 있다고 할 때, 정확히 4개의 아미노산으로 이루어진 짧은 폴리펩타이드 사슬을 만들고자 한다. 이론적으로 만들 수 있는 사슬의 최대 종류 수는?

• ① 20 + 4 가지
• ② 20 × 4 가지
• ③ 20 ÷ 4 가지
• ④ 4²⁰ (4의 20제곱) 가지
• ⑤ 20⁴ (20의 4제곱) 가지

정답: ⑤

레고 판에 빈자리가 딱 4개 있어요. 첫 번째 자리에 올 수 있는 아미노산 후보는 20명! 두 번째, 세 번째, 네 번째 자리도 모두 20명씩 올 수 있죠? 20 × 20 × 20 × 20을 계산하면 20⁴ = 160,000가지의 놀랍도록 다양한 사슬 조합이 완성된답니다.

문제 30 · 객관식

세포 내에서 아미노산 100개가 일렬로 연결되어 하나의 긴 폴리펩타이드 사슬을 형성하였다. 이 형성 과정 및 결과에 대한 설명으로 가장 옳은 것은?

• ① 사슬 내에 형성된 펩타이드 결합의 총 개수는 99개이고, 빠져나온 물 분자도 99개이다.
• ② 폴리펩타이드의 왼쪽 끝에는 아미노기(-NH₂), 오른쪽 끝에는 카복실기(-COOH)가 남아있다.
• ③ 아미노산들의 곁사슬(R)끼리 반응하여 펩타이드 결합을 형성하였다.
• ④ 20종류의 아미노산 중 100종류가 반드시 1번씩 사용되었다.
• ⑤ 이 과정에서 흡수된 에너지는 모두 펩타이드 결합에 저장된다.

정답: ①

100명의 사람이 일렬로 서서 손을 잡으려면 악수(결합)는 양 끝을 제외하고 99번만 일어나요. 그리고 악수 1번당 물이 1방울씩 빠지니까 방출된 물 분자도 99개가 맞습니다! 양 끝에는 왼쪽 끝에는 아미노기, 오른쪽 끝에는 카복실기가 남고, 결합은 곁사슬이 아니라 아미노기와 카복실기 사이에서 일어나며, 아미노산 종류는 애초에 20개뿐이랍니다!