생2칼럼 13회차) 유전자 발현 단원 개념정리

안녕하세요! 생2 뽀개기입니다. 워드 파일이 아니라 직접 글 쓰는 건 오랜만이네요. 저희도 대학교가... 싸이버 개강을 해서 지금 현재 사이버 대학교 재학중입니다... 빨리 코로나가 끝나길 기다려야겠네요.(1학기 전체 싸강이 대학교가 있다아??????)

지금까지 3번에 걸쳐 유전자 발현, 코돈 쪽에서 킬러 문제들을 어떻게 풀어야 하는지에 대해 알아보았습니다. 이번 시간에는 이 단원을 마무리하면서 개념들을 짚고 넘어가보도록 하겠습니다.

1. 유전 정보의 중심 원리 (Central Dogma)

유전 정보의 중심 원리란 위의 그림처럼 '유전 정보'가 어떻게 전달되는지를 나타내는 것입니다. 원래 유전 정보는 DNA에 저장되어 있습니다. DNA는 자기 복제를 통해서 DNA를 보존할 수 있습니다. 그런데, 형질을 발현시키기 위해 필요한 단백질을 만들기 위해서는 DNA가 직접 사용되기는 힘들기 때문에 DNA가 전사되어 mRNA가 만들어지는 것입니다. 이 mRNA로 DNA의 유전 정보가 복사된 뒤, mRNA에서 단백질로 번역이 일어나는 것입니다.

이 일련의 과정을 '유전 정보의 중심 원리'라 부르며 거의 모든 생물들이 이 중심 원리를 따르고 있습니다. 예외로는 역전사 효소를 사용하는 바이러스가 있긴 합니다.

2. 전사와 번역의 과정

앞서 살펴본 전사와 번역의 과정을 자세히 알아보도록 하겠습니다. 한번씩 개념 부분을 묻는 문제들도 출제되기 때문에... 여기도 꼭 유의하셔서 봐야 합니다!

2-1. 전사 과정

전사는 DNA가 복사되어 RNA가 만들어지는 과정을 만듭니다. 여기서 오해하시는 게 몇개 있는데, 전사가 될 때 꼭 mRNA로만 전사 되는 것이 아닙니다! tRNA와 같은 다른 RNA들이 만들어질 때도 전사라고 합니다.

전사의 과정은 다음과 같습니다.

1. 프로모터(전사가 개시되는 DNA의 부위)에 RNA 중합 효소가 부착됩니다.

2. RNA 중합효소는 DNA 2중가닥을 일시적으로 풀어주면서 동시에 풀린 부분에 RNA 뉴클레오타이드(리보뉴클레오타이드)를 주형 가닥 DNA와 상보적으로 부착시킵니다. 이 때 전사 방향은 DNA 복제와 같이 5'->3' 방향으로 이루어집니다.

3. RNA 중합효소가 지나간 DNA의 부분은 다시 이중가닥으로 합쳐집니다.

4. 종결 지점에 도달하게 되면 RNA 중합 효소는 DNA 2중가닥으로부터 떼어져 나가고, 전사된 RNA도 DNA로부터 분리가 됩니다.

이렇게 전사가 완료된 mRNA는 핵막에 뚫려있는 구멍인 핵공을 통해서 세포질로 나와 번역 과정을 거칠 준비가 됩니다.

2-2. 번역 과정

1. mRNA에 리보솜의 소단위체가 결합된 뒤에 개시 tRNA가 개시코돈과 상보적으로 결합합니다.

2. 이어서 리보솜 대단위체가 결합하고, 개시tRNA는 P자리에 위치하게 됩니다.

3. A 자리에 mRNA의 코돈에 상보적인 안티코돈을 갖는 tRNA가 결합합니다.

4. 메싸이오닌과 두 번째 아미노산 사이에 펩타이드 결합이 형성됩니다. 그리고 메싸이오닌과 개시 tRNA 사이의 결합이 끊어집니다.

5. 리보솜이 한 칸 5'->3'으로 이동하면서 개시tRNA는 E 자리에 위치하게 됩니다. E 자리에 위치하게 되는 tRNA는 리보솜에서 방출됩니다.(여기서 한 칸은 염기 3개를 의미)

6. 다시 비어있는 A 자리에 새로운 아미노산이 들어옵니다.

7. 3~6의 과정이 반복되면서 폴리펩타이드가 신장됩니다.

8. 종결코돈에 다다르게 되면 결합할 수 있는 tRNA가 없기 때문에 더 이상 신장되지 않는다.

9. 폴리펩타이드와 리보솜, mRNA, tRNA가 모두 분리된다.

2018 수능에 기출되었던 문제입니다. 그렇게 어렵지는 않죠?

선지를 하나씩 보겠습니다. ㄱ은 전사 주형 가닥이므로 a는 3'말단이 되어야 상보적인 mRNA가 5'->3'으로 전사될 수 있습니다. ㄱ은 맞습니다.

ㄴ은 RNA 이므로 리보스만 있습니다.

ㄷ은 번역 과정에 리보솜과 tRNA가 모두 필요하므로 ㄷ은 맞습니다.

이렇게 유전자 발현 단원을 끝마쳤습니다! 다음 14회차에서는 먼저 유전자 발현의 조절 개념부터 들고 오도록 하겠습니다! 그럼 금요일에 뵈겠습니다!

모두 코로나 조심하시고 좋은 하루 되세요!