1. 유전 물질 : 유전 정보가 담겨진 물질
ㅇ 뉴클레오타이드 : 핵산의 단위 화학 물질
ㅇ 핵산 : 유전 기본 물질 (DNA,RNA 모두를 총칭)
ㅇ DNA : 유전 정보를 저장하는 물질
ㅇ RNA : 유전 정보를 전달하고, 유전자 발현에 관여하는 물질
2. 핵산 (Nucleic Acid) : 유전 기본 물질 (DNA,RNA 모두를 총칭)
ㅇ (어원)
- "Nucleic (뉴클레익)" : 세포핵(nucleus)과 관련된 ~ (처음 세포핵에서 발견됐으므로)
- "Acid (산)" : 구성 성분 중 하나인 인산 때문에 산성 성질을 띔
ㅇ (구성) `뉴클레오티드`라는 기본 단위체가, 긴 사슬 형태로 구성된, 중합체(고분자)
ㅇ (성분) 각 단위체 마다, 인산,당,염기들로 이루어짐
ㅇ (위치) 생체의 세포 핵 속에 존재
ㅇ (역할) 자기복제(유전)를 가능케 함
- 생명체의 유전 정보 저장과 단백질 합성 과정에 핵심적인 역할을 함
- 즉, 유전 정보의 저장,전달,발현에 사용됨
ㅇ (종류) `DNA (디옥시 리보 핵산)`, `RNA (리보 핵산)`
3. 뉴클레오타이드, 뉴클레오티드 (Nucleotide) : 핵산의 단위체
ㅇ (어원)
- 세포핵(Nucleo-)에서 발견된 물질의 화학적 유도체(-t-ide) : (Nucleotide)
ㅇ 핵산의 화학적 단량체 ☞ 네이버 지식백과 (뉴클레오타이드)
- DNA,RNA를 구성하는 단위 화학 물질
ㅇ 성분 : 인산,당,염기로 이루어진, 기본 구성 단위
- 인산 (H3PO4) : 1개의 인(P) 원자와 4개의 산소(O) 원자가 결합된 산성 화합물
- 당 : 탄소 수 5개로 이루어진 오탄당 (펜토오스, pentose)
. DNA에서는, 디옥시리보스 (deoxyribose) (리보스 보다 산소 1개 적음, "deoxy")
. RNA에서는, 리보스 (ribose) (오탄당 C5H10O5)
- 염기 : 질소 함유 염기성 화합물
. 4 종류 염기 유형 : (DNA) A, G, C, T, (RNA) A, G, C, U
.. Adenine(A,아데닌), Thymine(T,타이민/티민), Cytosine(C,시토신), Guanine(G,구아닌)
.. Uracil (U,우라실)
ㅇ 구조 : 인산 - 당 골격 사슬 구조 형성
- 인산(P),당이 번갈아 결합하여 형성된, 인산 - 당 골격을 가짐
. 이 골격이 이중나선 구조의 바깥 쪽에 위치함
- 골격 내 인산기는, 음 전하를 띄며, 각 가닥의 바깥쪽으로 배열됨
- 인산들에 의해 연결된 당들로써, 구조적으로 공통의 등뼈 역할을 함
. 당의 5번 탄소(5')와 다른 뉴클레오타이드의 3번 탄소(3')를 연결하여
. 3'-5' 인산 다이에스터 결합을 만듬
ㅇ 길이 단위
- 이중나선 핵산(DNA)이 풀어져 나온, 단일 가닥의 핵산(뉴클레오타이드,nucleotide)에서,
길이 단위(약칭 nt)로 사용
4. DNA (Deoxyribo Nucleic Acid, 디옥시 리보 핵산) => 네이버 지식백과 (DNA)
ㅇ (어원)
- "Deoxy (데옥시,디옥시)" : "산소가 제거되었다"는 뜻
. "Ribo (리보)" : 리보스(ribose)라는 당(sugar)을 의미하는 접두어
.. 리보스 : 오탄당(C5H10O5), RNA의 기본 당
- "Deoxyribo (디옥시리보)" : 리보스에서 산소 1개가 빠진 당
. 디옥시리보스 (C5H10O4) : DNA의 기본 당
- "Nucleic (뉴클레익)" : 세포핵(nucleus)과 관련된 (처음 세포핵에서 발견됨)
- "Acid (산)" : 인산(phosphate) 때문에 산성 성질을 띔
ㅇ 유전 물질 형태 : 생명체 유전 정보를 갖고있는, 핵산 분자 물질
- 분자량이 수십억이나 되는 거대한 분자
. 음 전하를 띠고 있는 뉴클레오티드의 중합체
- 염색체에 존재함
. DNA는, 염색체라고 불리는 조밀한 구조로 압축되어 있음
.. 염색체 : 세포 분열 시, 비로소 세포핵 속에서 드러나는, 막대모양 구조물
ㅇ DNA 분자 구조 : 3차원 상에 2개의 상보적인 사슬들로 이루어진 이중나선 형태
- DNA 골격 (DNA backbone)
. 인산(phosphate)과 디옥시리보스(deoxyribose)라고 불리는 당이,
.. 번갈아 가며 연결된 사슬 구조로 이루어짐
. 즉, 인산 → 디옥시리보스 → 인산 → 디옥시리보스와 같이 반복되는 사슬 구조를 형성하며,
.. 이 골격에 염기(base)들이 붙어 이중 나선 구조를 이룸
- 이중 나선 (double helix) 형태
. 2개의 긴 사슬 고리가, 이중 나선 형태로 배열됨
.. 이중나선의 두 가닥 간 폭 : 2 nm 정도 (균일한 지름을 유지하며 꼬임)
.. 이중나선의 꼬여지는 방향 : 시계 방향으로 감겨 올라가는 형태
.. 이중나선의 한 바퀴 꼬인 간격 : 3.4 nm
- 꼬여진 긴 사다리 모양
. 두 사슬이 서로 꼬여 감겨있는 긴 사다리 모양
. 한 바퀴 꼬인 부분에는 약 10개의 염기 쌍이 결합되어 있음
.. (10.4 염기 쌍 마다 360˚ 회전)
. 이 10개의 염기 쌍이, 0.34 nm 간격으로 층을 이루어 배열됨
- 사다리의 가로대
. 꼬여 감겨있는 두 사슬 사이의 가로대에는,
. (A-T),(G-C) 처럼 상보적 염기 쌍으로, 쌍을 이루며 딱붙어 있음
.. 상보적 : 두 가닥이 서로 맞는 짝 (A-T),(G-C)을 이루어 안정적 결합
. 두 사슬의 염기 간에 약한 (2개 또는 3개의) 수소 결합으로 묶여있음
- 가로대 간의 인력
. 염기층을 이룬 염기 쌍 (가로대) 간에 반데르발스 인력이 작용하여,
. 분자들 간의 결합 유지에 중요한 역할을 함
- 두 사슬 중 각 사슬의 역할
. 두 사슬 중 각 사슬은,
. 당(데옥시리보스)과 인산이 번갈아 결합된 단위로 이루어짐
. DNA 복제 과정 중에, 한 사슬이 다른 사슬을 위한 본틀(template) 가닥으로 작용함
- 두 사슬의 주행 방향
. 서로 반대방향(antiparallel)으로 배열됨
.. sense DNA : 5'→3' 방향의 주행
.. antisense DNA : 3'→5' 방향의 주행
* 1953년4월, 제임스 왓슨,프랜시스 크릭이 DNA 이중나선 구조 모형 제시
. 이때부터, 세포 분열 및 유전 정보 전달이 분자 수준에서 이해하게 됨
ㅇ 유전 정보 : 질소 함유 유기 염기의 서열
- 인산 - 당 골격 사슬에, 4가지 염기들이 수소결합으로 연결됨
- 유전 정보는, 인산 - 당 골격 사슬을 따라 존재하는, 염기들의 순서로써 결정됨
- 유전 정보의 암호화 : 뉴클레오타이드의 4 종류 염기 유형이,
. A,T,C,G 배열에 따라 (4 글자의 알파벳 처럼), 유전자 내 정보를 암호화 함
ㅇ 염기 서열
- 4 종류 염기(A,T,C,G)의 서열로 이루어짐
. Adenine (A,아데닌), Thymine (T,타이민/티민), Cytosine (C,시토신), Guanine (G,구아닌)
.. 아데닌(A)은 티민(T)과, 구아닌(G)은 사이토신(C)과 상보적으로 결합 : (A-T),(C-G)
- 3개 염기가 묶여, 특정 종류의 아미노산들을 부호화하는, 코돈(Codone)이 됨
. 例) CCU : 프롤린(proline), GAA : 글루탐산(glutamic acid), AAG : 라이신(lysine) 등
.. 3개 염기 = 코돈 (Codon, 읽는 단위)
.. 쉽게, 4 종류의 알파벳 문자로, 3개씩 묶어서 만든, "3 글자 단어" → 코돈 (Codon)
* 특정한 염기 서열은, 모든 생명체에서 동일한 의미로 읽혀짐
ㅇ DNA로 살펴 볼 때, 단위 유전자(유전 형질의 발현 단위)는,
- 단백질을 만드는데 필요한 DNA 단위 크기로써,
- 염기 쌍들이, 수백 ~ 수백만개 정도로 그룹짓게되며, 다양한 크기를 갖음
- 이것에, 어떤 아미노산을, 어떤 순서로 배열할 것인가에 대한 정보가 새겨져 있게되는 것임
5. RNA (Ribo Nucleic Acid, 리보 핵산)
ㅇ 생성, 위치, 크기, 질량
- 세포핵 내에서 합성되어, 세포핵 밖의 세포질에 있게됨
- DNA 중합체 보다는 작고, 몰질량이 2만~4만 정도인, 분자 물질
ㅇ 역할
- DNA에 기록된 유전 정보를 바탕으로 단백질을 합성할 때 관여
- 한편, 유전자는, RNA라는 매개체를 사용하여, 단백질 생산을 간접 통제
ㅇ RNA 염기 종류
- Adenine (A,아데닌), 우라실(U), Guanine (G,구아닌), Cytosine (C,시토신)
ㅇ 역할에 따른 RNA 종류
- mRNA (메신저/전령 RNA) : DNA 유전자 정보를 찍어 내어 핵 밖으로 전달
- tRNA (트랜스퍼/전이 RNA) : 아미노산을 리보솜까지 운반
- rRNA (리보솜 RNA) : 리보솜 구성