단백질은 우리 몸 구성성분의 재료로서 중요한 역할을 한다. 또한 단백질은 체내 화학 반응에 필요한 효소, 생리기능을 조절하는 호르몬, 면역 체계에 필요한 세포 그 자체 일 수 있다.  영양분의 공급은 물론 생체 물질의 조절기능까지 관여하는 물질이 단백질이다.

약이나 독이 단백질인 경우도 흔하다. 요즈음 성형에 사용되는 보톡스는 단백질의 한 종류이며, 동시에 세상에서 가장 무서운 자연산 독이다.  또한 당뇨병과 밀접한 관계가 있는 인슐린도 51개의 아미노산으로 이루어진 단백질이다.  인슐린은 혈액 속에 녹아 있는 포도당(glucose)을 간이나 근육세포에 저장하는 기능이 있다. 

인슐린이 부족하면 혈액 속에 있는 포도당을 잡아 채지 못한다.  그 결과 배설되는 소변에 포도당의 농도가 정상치 이상으로 검출될 경우 당뇨병 판정을 받는다.  공복 상태에서 측정된 포도당 농도가 110 mg/dl 이상이면 일단 주의를 해야 된다.

그렇게 중요한 역할을 하는 단백질을 만드는 원료는 다름 아닌 아미노산 분자이다. 아미노산은 염기성 성질을 가진 아민기(-NH₂)와 산성 성질을 가진 카르복실기(-COOH)가 공존하는 특정한 구조를 지닌 분자를 말한다.  아민기와 카르복실기는 동일한 탄소 원자에 결합되어 있으며, 이 탄소를 알파 탄소라 부른다.  아미노산이 녹아 있는 용액의 산도(pH)에 따라 아미노산 분자는 양이온 분자, 음이온 분자, 중성 분자로 존재할 수 있다.  만약에 특정 산도에서 카르복실기의 양성자가 떨어져서 아민기에 붙으면 아민기는 양이온(-NH₃⁺)으로, 카르복실기는 음이온(-COO^-)으로 된 형태인 쥬비터이온(Zwitterion, 쯔비터이온)이 된다. 이것은 전기적으로 중성 분자이지만 양이온과 음이온을 동시에 갖고 있는 독특한 구조를 지닌 분자 형태이다.

하나의 아미노산 분자에 결합되어 있는 아미노기와 또 다른 아미노산 분자에 결합되어 있는 카르복실기가 반응을 하면 물과 두 개의 아미노산으로 구성된 한 개의 새로운 분자가 형성된다. 새로운 분자는 다이펩타이드라 하며, 반응 결과 이루어진 결합을 펩타이드 결합이라한다.  단백질 하나가 형성되기 위해서는 수 많은 펩타이드 결합이 형성되어야 한다. 단백질을 폴리펩타이드라고 부르는 이유도 같은 맥락에서 이해 될 수 있다. 결국 단백질은 단량체(monomer)인 아미노산을 이용하여 만들어진 고분자인 셈이다.

블록 장난감 놀이를 경험한 사람들은 모양, 색깔, 종류가 다른 블록을 연결하여 원하는 정교한 장난감을 만들 수 있다는 것을 알고 있다.  인체의 화학 공장에서도 각종 아미노산을 블록으로 이용하여 기능과 구조가 다른 수 많은 단백질을 생산하고 있다. 다시 말해서 아미노산의 개수와 종류, 연결순서를 달리하면 다양한 종류의 단백질을 만들어 낼 수 있다는 말이다.

자연에는 20개의 아미노산이 존재하고 있다.  그 중에서 12개(glycine, alanine, arginine, asparagine, aspartate, cysteine, glutamate, glutamine, histidine, praline, serine, tyrosine)는 먹는 식품을 원료로 우리 몸에서 합성이 된다. 나머지 8개(isoleucine, leucine, lysine, tryptophan, valine, methionine, phenylalanie, threonine)는 합성이 되지 않아서 음식으로 반드시 섭취해야 한다.  그래서 이들 8개의 아미노산을 필수 아미노산이라고 한다.  단백질을 만들기 위해서는 모든 아미노산이 필요하므로 필수 아미노산의 섭취는 필수적(?)이다.

우리가 사용하는 약은 물론 음식에 포함된 광학 활성 분자들의 종류는 무수히 많다.  그것들의 기능과 효과 또한 광학 활성에 의존하는 경우가 많다. 일반적으로 실험실에서 이런 특성을 가진 분자를 합성하면, 광학 특성이 다른 분자(L형과 D형)들이 혼합되어 합성된다. 따라서 실험실에서 합성된 혼합물을 각각의 광학 활성 분자로 분리하는 일은 돈과 노력이 많이 드는 일이다. 따라서 오로지 한쪽 광학 활성 분자만 생성되는 비대칭 합성법은 경제적으로 가치가 있다.

재미난 사실은 L형인 아미노산은 체내에서 소화, 합성을 할 수 있지만, 다른 광학 활성을 가진 D형은 소화도 합성도 할 수 없다는 것이다. 즉, 사람의 몸의 아미노산은 모두 L형이라는 뜻이다. 사람의 몸뿐만 아니라, 지구상의 대부분의 생물은 L형의 아미노산으로만 구성되어 있다. D형 아미노산은 극히 일부에서만 나타난다. 놀라운 일이 아닐 수 없다.