머리카락을 삐치게 만드는 곱슬머리는 단백질 사슬 사이의 수소 결합과 시스테인 아미노산의 이황화 결합이 비대칭적으로 배열되어 나타나는 구조적 특징임을 화학적으로 설명해 주세요.

Question

이충흔 · Accepted Answer

안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.머리카락이 곱슬거리거나 특정 방향으로 삐치는 현상은 모발을 구성하는 케라틴 단백질의 화학적 결합 구조에서 비롯됩니다. 모발의 형태를 이루는 핵심 요소는 시스테인 아미노산 사이의 이황화 결합과 단백질 사슬 간의 수소 결합입니다.​직모의 경우 이황화 결합이 모발 축을 중심으로 대칭적이고 고르게 배열되어 있어 일직선으로 곧게 자라납니다. 반면 곱슬머리는 타원형이나 비틀린 모낭 구조로 인해 단백질이 처음부터 나선형으로 배치됩니다. 이 때문에 시스테인들이 서로 어긋난 위치에서 이황화 결합을 형성하며, 이 결합이 한쪽으로 치우치는 구조적 비대칭성을 띠게 됩니다. 이로 인해 단백질 사슬이 특정 방향으로 당겨지면서 모발이 휘어지거나 삐치게 됩니다.​여기에 모발 내부의 아미노산끼리 작용하는 수소 결합이 더해지면서 형태 변화가 일어납니다. 수소 결합은 물에 쉽게 끊어지고 마르면서 재형성되는 성질이 있습니다. 대기 중의 수분이나 땀이 모발에 스며들면 기존 결합이 끊어졌다가, 마르는 과정에서 단백질 사슬들이 불규칙한 위치로 다시 결합합니다. 이미 이황화 결합으로 인해 비대칭적인 구조를 가진 곱슬머리는 이러한 수소 결합의 재배치 과정에서 불균형이 심해져 머리카락이 더욱 부스스해지거나 사방으로 쉽게 삐치게 됩니다. 결론적으로 모발의 비대칭적인 공유 결합과 유동적인 수소 결합이 겹치면서 나타나는 현상입니다.