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DNA의 구조

대한민국 교육부 2015. 7. 16. 14:02


DNA의 구조




■ DNA의 구성

DNA는 당-인산-염기로 구성된 뉴클레오티드 사슬 2개가 나란하게 꼬여 있는 이중 나선으로 이루어져 있습니다. 뉴클레오티드는 결합되어 있는 염기에 의해 종류가 나뉘며, A(아데닌), G(구아닌), C(시토신), T(티민)의 네 가지 염기가 존재하는데 이 네 가지 염기들의 배열된 순서에 의해 유전 정보가 암호화됩니다. 즉, 염기의 순서에 의해 어떤 머리색인지, 쌍커풀이 있는지, 혀가 동그랗게 말리는지 등 특징이 정해집니다.



■ DNA 구조와 유전의 비밀

DNA가 이중 나선 구조로 되어 있다는 사실이 밝혀진 것은 100년도 되지 않았습니다. DNA가 유전 정보를 전달하기 위해서는 특정한 구조가 필요하기 때문에 어떻게 정보가 전달되는지를 알기 위해서는 DNA 구조를 파악하는 문제가 시급했습니다. 폴링(Linus Pauling)이나 윌킨스(Maurice Wilkins) 등 당대 유명한 과학자들은 DNA 세 줄이 꼬여 있는 삼중 나선 구조를 주장하였으나 지금의 이중 나선 구조를 명확하게 밝힌 과학자는 왓슨(James Watson)과 크릭(Francis Crick)입니다.


미국에서 박사 학위를 받은 왓슨은 단백질의 구조에 관련된 연구를 위해서 영국의 케임브리지 대학을 방문합니다. 케임브리지 대학에서는 사람의 적혈구 속에 들어 있는 단백질인 헤모글로빈의 3차 구조에 대한 연구가 한창이었으며, 그곳에는 바로 크릭이 연구원으로 있었지요. 두 과학자는 생물에 대한 깊은 관심이 있었으며 서로 대화가 잘 통해 금방 친해졌다고 합니다. 이렇게 만난 왓슨과 크릭은 DNA 3차 구조에 대해 연구하기로 합니다.


왓슨은 윌킨스의 연구실에서 프랭클린(Rosalind Franklin)이 찍은 DNA의 X선 회절 사진을 보게 됩니다. X선 회절 사진은 DNA에 X선을 쏘아서 나타나는 이미지를 형상화한 것으로 이것을 이용하여 계산을 통해 DNA가 어떻게 생겼을 것이라는 추측이 가능했습니다. 왓슨은 그 X선 회절 사진을 보자 DNA가 나선형으로 생겼다는 것을 알게 되었습니다. 그리고 나선 간격을 통해 2개의 나선으로 되어 있을 것이라 생각했습니다. 이렇게 착안하게 된 이중 나선 모델로 크릭과 함께 DNA 모형을 제작하기 시작했습니다. 논문을 통해 뉴클레오티드를 이루는 당, 염기, 인산 중 인산이 가장 바깥에 위치해야 한다는 사실을 알게 된 둘은 염기를 이중 나선의 안쪽에 배치하는 방식으로 모형을 제작했습니다.


▲X선 회절 사진(출처: 에듀넷)


왓슨과 크릭은 DNA가 이중 나선으로 되어 있다는 구조를 밝히면서 DNA에 관해 여러 가지를 제안합니다. ‘각 염기는 고유한 염기쌍을 이루는데 A와 G, C와 T만이 서로 결합할 수 있고, 이중 나선을 이루는 두 가닥의 DNA는 서로 방향이 반대일 것이다. 염기는 DNA가 이루는 나선의 가운데에 위치하며, 각 염기쌍은 서로 평행하게 층층이 배열되어 있다.’ 한 장의 X선 회절 사진으로부터 출발한 DNA에 관련된 이 제안은 DNA의 구조뿐만 아니라 DNA가 세포 내에서 어떻게 복제되는지 그 과정까지 설명이 가능하며, 앞으로의 연구 방향까지 제시한 아주 좋은 제안이었습니다.



[자료출처 : 에듀넷]








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