유전자, 게놈, 염색체, DNA, RNA 용어를 각각 설명하시오.

목차

1. 유전자
1) 유전자(gene)의 정의
2. 게놈
1) 게놈(genome)의 정의
3. 염색체
1) 염색체의 정의
2) 염색체의 수와 형태
4. DNA
1) DNA의 정의
2) DNA의 염기
3) DNA의 당
4) DNA의 합성과정
5) DNA의 구조
5. RNA
1) RNA의 정의
2) RNA의 염기, 당, 합성과정, 구조
3) RNA의 종류
6. 참고문헌

본문내용

A 분자를 암호화한다. 유전자의 염기 서열은 그것이 암호화하는 폴리펩티드의 구조를 결정한다. DNA의 염기 서열의 안정적인 복제는 생물체의 고유의 특징이 그 자손에게 그대로 전달되는 것을 보장한다. 염기 서열의 변이는 종의 진화를 촉진하며 생존 능력에 영향을 끼친다.
2) DNA의 염기
DNA는 네 가지 핵산(nucleic acid) 염기로 구성된다.
그림5에서 보는 바와 같이 (a)에서 DNA를 구성하는 핵산 염기를 볼 수 있다. 두 개의 퓨린(purine) 즉 아데닌(adenine)과 구아닌(guanine), 두 개의 피리미딘(pyrimidine) 즉 시토신(sytosine)과 티민(thymine)이 그 것들이다.
3) DNA의 당
2-디옥시리보오스는 DNA에 사용되는 당으로, 핵산 염기는 이 2-디옥시리보오스의 1번 탄소(C1)와 피리미딘의 N1 또는 퓨린의 N9 사이에 N, N-글리코사이드 결합으로 붙어있다. 그림6에서 보는 바와 같이 DNA의 당에서는 2번 탄소에 산소가 없다.
4) DNA의 합성과정
2-디옥시리보오스에 결합하는 염기는 디옥시리보뉴클레오시드(deoxyribonucleoside), 디옥시뉴클레오시드 또는 뉴클레오시드라고 한다. 뉴클레오시드는 서로 인산디에스테르(phosphodiester)결합으로 연결되어 있다. 인산디에스테르 결합은 두 당에 에스테르 결합으로 연결된 단일 인산이다.
인산-2-디옥시리보오스 골격(backbone)에 결합된 염기는 디옥시리보뉴클레오티드(deoxyribonucleotide), 뉴클레오티드(nucleotide) 또는 뉴클레오시드 5‘ 일인산(nucleoside 5' monophosphate)이라 한다. 그림7에 (a)는 시토신과 당의 합성과정이고 (b)는 구아닌과 당의 합성과정을 보여준다.
그림8에서 보는 바와 같이 (a)에서 뉴클레오티드는 일인산과 염기 당으로 구성되어져 있고 뉴클레오티드 간에는 인산에스테르 결합으로 5‘에서 3’ 방향으로 DNA가 중합되는 모습을 볼 수 있다.
또한 (b)에서는 뉴클레오티드의 첨가가 오직 자유 3‘OH 말단에서만 일어나는 모습을 볼 수 있으며 β와 인산은 전구체를 α인산기에 붙여주기 위해 뉴클레오티드 5’ 삼인산에서 분리되는 것을 알 수 있다.
5) DNA의 구조
그림9에서 보는 바와 같이 DNA는 두 가닥으로 이루어진 Watson과 Crick의 이중나선 구조로 이루어져 있다. 큰홈(major groove)과 작은홈(minor groove)이 표시되어 있다.
그림10을 보게 되면 티민과 아데닌은 2중 수소 결합(two hydrogen bond)을 하고 있으며 시토신과 구아닌은 3중 수소 결합을 하고 있다. 3중 수소 결합이 2중 수소 결합보다 비교적 강한 결합이고 구아닌과 시토신, 티민과 아데닌이 아닌 다른 염기들 간의 결합을 있을 수 없다.
이와 같이 DNA 분자는 서로 상보적인 염기 서열을 가진 이중가닥(double strand)으로 이루어져 있다. 이중가닥 구조는 퓨린과 피리미딘 염기들 사이에 수소 결합으로 유지되며 이중가닥 DNA의 방향성은 역평행(antiparallel)이다. 한 사슬은 화학적으로 5‘에서 3’방향인 반면, 상보적인 사슬은 3‘에서 5’으로 향하고 있다.
DNA와 결합하거나 DNA의 유전자 발현을 조절하는 많은 단백질들은 주로 큰 홈과
상호작용을 한다. 큰 홈에서 염기를 형성하는 분자들이 더 외부로 노출되어있다. 4. DNA는 주우홍 외 7명 공역, 『미생물 유전학』, 월드사이언스, 2006년 3월, pp.16~24, 그림 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.6, 2.7의 그림을 인용하였음.
5. RNA
1) RNA의 정의
DNA가 단백질로 합성되기까지의 과정 중 중간단계에 해당하는 물질로서, RNA는 DNA의 유전정보를 바탕으로 mRNA를 합성하여 최종적으로 단백질 합성에 관여하는 매개 물질이다.
2) RNA의 염기, 당, 합성과정, 구조
RNA의 염기는 그림5의 (b)에서 DNA의 티민(thymine) 대신에 우라실(uracil)이 사용된다. 당에서는 그림6의 (b)에서 DNA는 2-디옥시리보오스로 산소가 결여되어 있지만 RNA에서는 2번 탄소(C2)에 산소가 존재한다. 이를 리보오스라 부른다.
RNA에 인산-당-염기의 합성과정은 DNA와 동일하지만 RNA에서는 디옥시리보오스 대신에 리보오스가 오게 되며 티민 대신에 우라실이 오게 된다. 또한 DNA는 이중나선이지만 RNA는 단일 가닥으로 합성되며 DNA와는 기능적인 차이에서 특별 할 수 있다고 하겠다.
3) RNA의 종류
① 전령 RNA(mRNA) : 특정 단백질의 합성을 지시한다.
② 전달 RNA(tRNA) : 단백질의 합성과정에서 전령RNA와 아미노산 간의 어댑터 분자로 사용한다.
③ 리보좀 RNA(rRNA) : 리보좀으로 알려진, 단백질들과 RNA들의 거대한 복합체의 구조적 성분이다.
④ 네 번째 그룹의 RNA는 나머지 모든 것들을 포괄하는 그룹이다. 기능이 알려져 있지 않은 작고 안정한 RNA들이 알려져 있는데, 어떤 작고 안정한 RNA들은 DNA의 특정부위의 발현을 조절하는 것과 관련이 있음이 밝혀졌다. 다른 작고 안정된 RNA들은 세포 내에서 특정 역할을 수행하는 거대한 복합체의 일부분임이 알려져 있다. 일반적으로 RNA는 유전정보를 DNA로부터 단백질로 전달하는데 사용된다. 생명공학과 신성철 교수, 『생명공학개론』, 강의 노트, 2008년 3월 1, 2장; 주우홍 외 7명 공역, 『미생물 유전학』, 월드사이언스, 2006년 3월, pp.1~2, 16~24
6. 참고문헌
1. 정의룡 외 11명 공저, 『동물유전학』, 정문각, 1996년 9월
2. 대표역자 김명원, 『생명과학-이론과 현상의 이해(제4판)』, 라이프사이언스, 2004년 1월
3. 대표역자 박상대, 『필수세포생물학』, 교보문고, 2008년 2월
4. 주우홍 외 7명 공역, 『미생물 유전학』, 월드사이언스, 2006년 3월
5. 생명공학과 신성철 교수, 『생명공학개론』, 강의 노트, 2008년 3월
6. 생명공학과 『기초분자생물학, 분자생물학, 세포생물학, 기초유전학, 미생물유전공학』노트필기, 2007년 2학기~2008년 현제

키워드

유전자,   게놈,   염색체,   DNA,   RNA,   Genome,   Gene,   Chromosome