생1러를 위한 논술용 생2이론 정리 샘플

안녕하세요 생명과학 강사 이석준입니다.

오늘은 생1러를 위한 논술용 생2이론 정리 샘플을 올려보려고 합니다.

생1과 마찬가지로 생2에서도 가장 중요한 파트는 '유전'인데요.

생2의 유전은 생1의 유전보다 좀 더 미시세계를 다룬다고 볼 수 있습니다.

예를 들면 DNA염기서열을 하나하나 분석하여 전사와 번역이 어떻게 일어나는지, 그 과정에서 돌연변이가 

발생 시 아미노산 서열은 어떻게 달라지는지 등등..

지금 올릴 샘플은 DNA복제에 대한 내용입니다.

DNA가 이중나선으로 이뤄져있는 것은 다들 아실겁니다.

그렇다면 이 이중나선이 어떻게 복제가 되는 것일까요?

여기 사진에서 보시는 것은 DNA이중나선을 간략하게 표현한 그림과 DNA를 구성하는 뉴클레오타이드에 대한 그림입니다. 보시는 바와 같이 뉴클레오타이드에는 5개의 탄소가 있고 이중에서 3번탄소와 5번탄소가 중요합니다.

5번탄소에는 인산기가 연결되어있고, 3번탄소에는 OH기(하이드록시기)가 연결되어있습니다.

이 사진은 DNA이중나선이 구체적으로 어떻게 이뤄져있는가를 뉴클레오타이드 결합으로 나타내어 본 것입니다.

보시는 바와 같이 한 가닥에서 뉴클레오타이드의 3번탄소의 OH기를 DNA중합효소가 인식하여 새로운 뉴클레오타이드의 인산기를 공유결합 시키는 방식으로 DNA복제가 진행됩니다.

DNA이중나선은 상보적인 염기쌍으로 구성되어있으며, A는 T와 수소결합2개, G는 C와 수소결합 3개를 형성하며 연결되어있습니다. 이 수소결합은 참고로 공유결합보다는 세기가 약합니다.

염기는 유전암호이므로 안쪽에 보호하고, 바깥쪽에는 당-인산 골격이 위치하는 것을 그림을 통해 알 수 있습니다.

그럼 구체적으로 DNA복제가 어떤 방식으로 진행되는지 살펴보겠습니다. 우선 수소결합으로 서로 연결되어있던 DNA이중나선의 각 가닥이 수소결합이 끊어지며 풀어져야 합니다. 수소결합이 끊어지는 사건이 가장 먼저 발생하는 장소를 복제원점이라고 합니다. 그림에서 보다시피 DNA이중나선은 한 번 풀어진 후 양 옆으로 지퍼가 열리듯 계속 풀어집니다. 이 때 풀어지는 지점을 복제분기점이라 하며, 이 작업은 헬리케이스라는 효소가 진행합니다.

앞서 말씀드렸다시피 DNA중합효소는 새로운 뉴클레오타이드를 기존에 존재하던 단일가닥의 3'말단에 노출된 OH기에공유결합을 형성시키며 붙입니다. 그런데 풀어지고 나서는 노출된 3'-OH기가 없죠. 그래서 프라이메이스라는 효소가 짧은 RNA단편인 RNA프라이머를 만듭니다. 이 프라이머는 3'-OH제공용 입니다. 프라이머가 생기면 DNA중합효소는 이 3'-OH기를 인식한 후 새로운 뉴클레오타이드를 하나씩 하나씩 들여옵니다. 그래서 위 사진의 3번째 그림처럼 DNA가 신장하게 됩니다.

복제가 더 진행되면 위 사진의 오른쪽 위의 그림과 같은 상태가 됩니다. 이 때, 동그라미A, 동그라미B는 방해요인 없이 DNA이중나선이 풀릴때마다 연속적으로 새로운 뉴클레오타이드를 결합시킬 수 있습니다. 그러나 동그라미ㄱ,ㄷ부분은 DNA복제를 진행하면 앞에 위치한 프라이머를 만나게 되어 더이상 복제가 진행되기 어렵습니다. 

그리고 새롭게 풀린부분이 동그라미ㄱ의 오른쪽 부분과 동그라미ㄷ의 왼쪽 부분에 노출되는데요. 이 때 DNA복제를 진행하기 위해선 어쩔수 없이 새로운 프라이머를 합성하여 동그라미ㄴ,ㄹ과 같은 DNA절편을 또 만들 수 밖에 없습니다.

이 절편들을 오카자키 절편이라 부르며, 오카자키 절편이 형성되며 DNA가 복제되는 가닥 부분을 지연가닥, 연속적으로 DNA가 합성되는 가닥을 선도가닥이라고 부릅니다. 

마지막으로 오카자키 절편이 서로 연결될 때, 판서에 있는것처럼 DNA중합효소가 프라이머를 만나게 되면 프라이머를 제거하며 새로운 디옥시리보뉴클레오타이드를 들여옵니다. 이 후 절편 간 당-인산 골격에 틈(분자 간에 공유결합으로 연결되어 있지 않음)이 존재하는데 연결효소가 와서 오카자키 절편 간에 공유결합을 형성시키며 틈을 제거합니다.

이렇게 해서 생2에 나오는 DNA복제에 대한 이론을 정리해보았습니다. 

연세대, 경희대, 중앙대, 각 대학의 의학 논술에는 생2내용이 포함됩니다. 

생명과학 논술을 준비하시는 생1러들은 호흡, 발효, 광합성, DNA구조 및 복제, 전사와 번역, 유전자 발현 조절, 

하디-바인베르크 법칙(집단 유전학) 등을 정리하셔서 논술 생2부분을 대비하시길 바랍니다.

감사합니다.