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1. 소개
유전자는 단백질의 설계도이다.
흔히, '유전'이라는 말을 쓰는데 이것은 부모로부터 자녀에게 물려주는 것이라는 의미로 쓰인다. 세포 안에는 핵이 있고, 그 속의 염색체에는 DNA라는 물질이 있다. 이것이 유전자의 본체로, 부모에서 자녀에게 계승되는 정보가 편입되어 있다. 또한, 세포 안에서의 활동에 꼭 필요한 단백질을 만드는 정보도 포함되어 있다.
즉, DNA는 세포가 활동하기 위해 필요한 단백질을 만드는 정보원이다. 따라는 유전자는 생명의 설계도라고 할 수 있다.
2. 유전자 구조
DNA는 어떤 구조를 하고 있는가?
DNA는 3 가지 물질. 즉, 인산, 데옥시리보스(당)와 염기로 구성되어 있다. 당과 인산과 염기가 사슬처럼 길게 이어진 것을 폴리뉴클레오타이드라고 한다. DNA는 두 개의 폴리뉴클레오타이드가 염기를 사이에 두고 마주 본 상태에서 나선형으로 이어져 있다. 이를 DNA의 이중 나선 구조라고 부른다. 이것이 바로 유전자의 본체다.
DNA를 구성하는 염기는 아데닌(A), 사이토신(C), 구아닌(G), 타이민(T) 등 네 종류가 있다. DNA는 염기를 사이에 두고 이중 나선을 이루고 있는데, 아데닌(A)은 타이민(T)과 구아닌(G)은 사이토신(C)과 결합한다. 아데닌(A)은 구아닌(G)이나 사이토신(C)과 결합하지 못한다. 이 네 종류의 염기가 단백질이 될 아미노산을 만드는 암호가 된다.
| 세포 | 핵 | 염색체 | 인산 | |
| 데옥시리보스(당) | ||||
| 염기 | 아데닌(A) | |||
| 사이토신(C) | ||||
| 구아닌(G) | ||||
| 타이민(T) | ||||
3. 단백질 구성
DNA에서 단백질은 어떻게 만들어지는 것일까?
이 때 중요한 것이 단백질의 합성을 돕는 mRNA(전령RNA)다. 보통 DNA는 두 개의 사슬로 이루어진 이중 나선 구조를 띠는데, 단백질을 합성할 때 이중 나선이 풀어져 하나의 사슬이 된다.
그러면 풀어진 사슬에 있는 DNA의 염기에 mRNA가 결합한다. mRNA를 구성하는 염기는 아데신(A), 구아닌(G), 사이토신(C), 우라실(U) 등 네 종류이기에 우라실(U)이 타이민(T)을 대신하여 DNA의 아데닌(A)과 결합한다.
| mRNA | |||
| 아데신(A) | 구아닌(G) | 사이토신(C) | 우라실(U) |
이처럼 DNA의 한쪽 사슬을 주형으로 하여 mRNA가 만들어지는 과정을 전사라고 한다. 이렇게 만들어진 mRNA는 DNA를 떠나 핵막의 작은 구멍으로 나와 세포질 안의 라이보솜이라는 세포 내 소기관으로 이동한다.
라이보솜 표면에서 tRNA라 mRNA의 암호를 해독해 세 개의 연속된 염기에 대응하는 하나의 아미노산을 운반한다. tRNA는 차례로 암호를 해독하여 그에 맞게 아미노산을 순서대로 배열한다. 이 아미노산끼리 결합하여 단백질이 만들어진다. 이 과정을 번역이라고 한다.
1) 아미노산
아미노산은 아미노기와 카복시기를 가지고 있다. 단백질을 만드는 아미노산은 20종류가 있는데, 사람은 몸속에서 절반 정보밖에 만들지 못하기에 반드시 음식물을 통해 섭취해야 한다. 이처럼 몸속에서 만들 수 없기에 외부로부터 섭취하는 아미노산을 필수 아미노산이라고 한다. 그 밖의 아민노산은 비필수 아미노산이라고 하며 몸속에서 필요에 따라 필요한 만큼 만들어진다.
(1) 필수 아미노산 목록
| 필수 아미노산 | 3문자 표기 | 1문자 표기 |
| 메싸인오닌 | Met | M |
| 트레오닌 | Thr | T |
| 류신 | Leu | L |
| 아이소류신 | Ile | I |
| 발린 | Val | V |
| 페닐알라닌 | Phe | F |
| 트립토판 | Trpp | W |
| 라이신 | Lys | K |
(2) 비필수 아미노산
| 비필수 아미노산 | 3문자 표기 | 1문자 표기 |
| 타이로신 | Tyr | Y |
| 알라니 | Ala | A |
| 아스파라진 | Asn | N |
| 아스파라진산 | Asp | D |
| 알지닌 | Arg | R |
| 글루탐산 | Glu | E |
| 글루타민 | Gln | Q |
| 세린 | Ser | S |
| 프롤린 | Pro | P |
| 히스티딘 | His | H |
| 글리신 | Gly | G |
| 시스틴 | Cys | C |
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