열변성

열변성 (熱變性, thermal denaturation)은 단백질, 핵산, 또는 기타 생체 고분자가 열에 의해 구조적 변화를 겪는 현상을 말한다. 이는 일반적으로 고분자의 2차, 3차, 4차 구조가 풀리거나 파괴되는 것을 의미하며, 1차 구조(아미노산 서열 또는 뉴클레오타이드 서열)는 유지된다. 열변성은 비가역적인 경우가 많지만, 특정 조건에서는 가역적인 경우도 존재한다.

열변성은 분자 내 비공유 결합(수소 결합, 반 데르발스 힘, 소수성 상호작용 등)이 열에 의해 약화되거나 파괴될 때 발생한다. 이러한 결합들은 고분자의 고유한 접힘 상태를 유지하는 데 중요한 역할을 한다. 온도가 증가하면 분자들의 운동 에너지가 증가하고, 결국 이 에너지가 비공유 결합의 결합력을 넘어서게 되어 구조가 풀리게 된다.

열변성은 단백질의 경우 활성 상실, 용해도 감소, 응집 등 다양한 기능적 변화를 초래할 수 있다. 예를 들어, 계란을 가열하면 계란 흰자에 있는 단백질이 열변성을 일으켜 굳어지는 현상이 발생한다. 핵산의 경우, DNA 이중 나선이 풀려 단일 가닥으로 분리되는 현상을 "멜팅(melting)"이라고 하며, 이는 PCR(중합 효소 연쇄 반응)과 같은 분자생물학적 실험에서 중요한 과정이다.

열변성은 식품 가공, 의약품 개발, 생명과학 연구 등 다양한 분야에서 활용되거나 고려되어야 할 중요한 현상이다. 특정 온도에서 열변성이 일어나는 정도는 고분자의 안정성을 나타내는 지표로 사용될 수 있으며, 이를 통해 단백질이나 핵산의 구조적 특성을 연구하는 데 활용될 수 있다.