47. 수소결합에 대해 알아보시츄

 

부처님 오신 날이라 쉬는건 좋은데 내일 또 출근...

하지만 이틀 나가면 또 쉬쥬? 

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화학에는 진짜 막 여러가지 결합이 있는데 그 중 대표적인게 공유결합과 이온결합입니다. 공유결합은 둘이 전자를 공유(라고 하지만 전기음성도가 높은 쪽이 강탈해간다고 보는게...)하는 결합이고 이온결합은 뭐 NaCl 하면 생각나는 그거예요. 소듐과 염소가 정전기적 인력으로 결합하고 있기 때문에 소금을 물에 녹이면 Na+와 Cl-로 찢어지잖아요? 수소결합도 비슷한데 앞에 둘보다는 좀 약합니다. 그렇다고 뭐 툭치면 어어 찌이익 하는 그런 결합은 아니고...

 

1. 수소결합?

 

수소결합을 IUPAC에서는 

 

"수소결합은 분자 중의 수소원자 혹은 X가 H보다 전기음성도가 높을 때, 분자의 일부인 X-H의 수소 원자와, 같거나 다른 분자 내 원자 혹은 원자 그룹간의 인력적 상호작용으로, 결합이 형성된 증거가 있는 것."

 

이라고 정의하고 있습니다. 

 

이게 뭔 소린가 싶지만 얘네는 원래 좀 엄근진한 애들이니까 넘어가시고... 수소결합은 질소, 산소, 플루오린 원자와 수소 사이에 생기는 정전기적 인력으로 결합하는 걸 말합니다. 그러니까

대충 이런 느낌으로 수소가 남의집 질소 산소 불소와 정전기적 인력으로 결합한게 수소결합이다 생각하시면 됩니다. 그리고 저 세개랑만 결합하니까 외우기도 쉽습니다. 뭐라고요? 솔직히 사이클로헥세인 그리는것보단 쉽지 표기는 보통 X-H···Y-Z 이런 식으로 가운데점으로 합니다. 

 

2. DNA와 수소결합

 

DNA 구조는 이중나선이고 상보적인 염기끼리 한 쌍인건 아실텐데, 이 상보적인 염기끼리 수소결합으로 묶여있습니다. 

 

 

우라실은 티민이랑 달리 메틸기가 없지만 수소결합 포인트는 동일하니 패스합시다. (RNA는 티민대신 우라실이 들어갑니다)

 

뭐 사실 이 염기들이 꼭 수소결합이 있어야만 결합하는 건 아닌데, 수소결합으로 묶여있기 때문에 A-C나 T-G같이 괴랄한 조합이 안 나오고 사다리마냥 이중나선 모양을 유지하는겁니다. 그리고 수소결합이 공유결합이나 이온결합보다는 약하다고 했는데, DNA 염기가 공유결합 했으면 우리는 진작 죽었습니다. 감수분열이고 나바리고 뭘 찢어져야 복제하는데 공유결합은 찢어발기기가 진짜 개빡셉니다. 

 

보통 체내에서는 복제할 때나 유전자 발현할 때 DNA 이중나선을 벌려주는 효소가 따로 있고, PCR 할 때는 95도로 끓여서 찢어버립니다. 

 

3. 물과 수소결합

 

물은 일단 살려면 필수적으로 있어야 하는 요소지만 그 전에, 성질이 되게 특이합니다. 자, 생각해봅시다. 물은 얼면 부피가 늘어나고, 그 쪼매난 분자량으로 끓는점이 100도에 어는점이 0도입니다. 그리고 한가지 특징이 더 있는데, 표면장력이 있어서 컵에 한가득 따른다고 해서 바로 넘치지 않는다는 것입니다. 그 왜 술 따를때도 표면장력 뭐 이러는데 그거 맞습니다. 안 흘리고 섬세하게 컵에 가득 따른 물 표면을 보면 둥글게 생겼는데 그거 말하는겁니다. 

 

생각해봅시다. 보통은 액체상태일때보다 고체상태일 때 밀도가 더 높은데 물은 안 그래요. 음료수에 얼음 몇 개를 담으면 얼음이 뜨고, 강이나 호수가 얼 때도 표면이 얼어서 겨울에 얼음에 구녕뚫고 빙어 낚시를 즐길 수 있잖아요? 다른 고체들은 어떤지 생각해봅시다. 물에 소금이나 설탕을 타면 가루들은 우리가 저어주지 않는 이상 바닥으로 가라앉습니다. 뭔가 이상하죠? 거기다가 물은 수상하게 비열도 높고, 열용량도 높아요. 

 

이 뭔가 당연한데 수상한 물의 특성도 전부 수소결합 때문입니다. 위에서 수소결합이 공유결합보다 약하다고 했는데 그래도 DNA를 보면 95도에서 펄펄 끓여야 수소결합이 찢어지잖아요? 이거 최약체 아닙니다. 공유결합이나 이온결합보다는 약하지만 짱센 결합입니다.

 

물이 물의 형태를 유지할 수 있게 해주는 건 공유결합이지만, 물의 성질을 갖게 해주는 건 수소결합입니다. 

 

4. 반코마이신과 수소결합

 

 

항생제 중에 반코마이신이라고 있습니다. VRSA? 예, 그게 반코마이신 내성균입니다.

 

뭐 대충 이렇게 생겼는데... 아 내눈 

 

항생제 최후의 보루로 이거 막히면 이제 캐리어... 아니고 파지 투입각 봐야 하는 반코마이신이 작용하는 원리도 수소결합입니다. 정확히는 반코마이신이 세포벽 합성을 방해하는 원리가 수소결합인데, 세포벽을 합성하는 효소의 기질과 수소결합해서 세포벽 합성을 방해하는거예요. 세포벽은 세균의 안과 밖을 가르는 일종의 경계인데, 경계를 제대로 만들지 못 한 세균은 다시는 돌아오지 못하시고 그만...