생명과학Ⅱ›유전자와 생명공학

DNA 복제와 유전자 발현

DNA Replication & Gene Expression

직관 도입 — 왜 정확한 복제가 중요한가?
💡 비유: 30억 글자의 책을 한 글자도 틀리지 않고 복사
①인간의 DNA = 약 30억 개의 염기쌍
②세포 분열 때마다 이 전부를 복제해야 한다
③오류율: 약 10억 개당 1개 — 놀라운 정확도
④반보존적 복제: 원래 가닥 1개 + 새 가닥 1개 → 2개의 DNA
⑤원래 가닥이 '주형'(틀) 역할 → 상보적 염기 짝짓기(A-T, G-C)
복제 분기점 — 선도 가닥과 지연 가닥
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복제 핵심 효소
헬리카아제 → 프라이머(프라이마아제) → DNA 중합효소 → 리가아제
풀기 → 시작점 표시 → 합성 → 절편 연결
🔍 선도 가닥 vs 지연 가닥
①DNA 중합효소는 5'→3' 방향으로만 합성 가능
②선도 가닥: 복제 분기점 방향과 같음 → 연속 합성
③지연 가닥: 반대 방향 → 짧은 조각(오카자키 절편)으로 불연속 합성
④오카자키 절편은 DNA 리가아제가 연결
⑤프라이머(RNA)가 시작점 역할 → 나중에 DNA로 교체
메셀슨-스탈 실험 — 반보존적 복제 증명
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💡 실험 해석
①P세대: ¹⁵N(무거운) DNA만 존재 → 무거운 밴드만
②F₁: 모든 DNA가 ¹⁵N-¹⁴N → 중간 밴드만
③F₂: ¹⁵N-¹⁴N(중간) + ¹⁴N-¹⁴N(가벼운) → 두 밴드
④이 결과는 '반보존적' 복제만으로 설명 가능
⑤보존적, 분산적 복제라면 다른 패턴이 나와야 함
유전자 발현 — 중심원리
중심원리(Central Dogma)
DNA → (전사) → mRNA → (번역) → 단백질
유전 정보의 흐름: DNA → RNA → 단백질
📐 전사와 번역의 핵심 차이
①전사: DNA → mRNA | RNA 중합효소 | 핵 안에서
②번역: mRNA → 단백질 | 리보솜 | 세포질에서
③코돈(3염기) 1개 = 아미노산 1개 지정
④개시 코돈: AUG (메티오닌)
⑤종결 코돈: UAA, UAG, UGA (아미노산 없음)
총정리
DNA 복제
반보존적 복제: 원래 가닥 + 새 가닥
헬리카아제 → 프라이마아제 → DNA 중합효소(5'→3') → 리가아제
🎯 시험 포인트
①반보존적 복제: 메셀슨-스탈 실험으로 증명
②DNA 중합효소: 5'→3' 방향으로만 합성
③선도 가닥(연속) vs 지연 가닥(오카자키 절편, 불연속)
④전사: DNA→mRNA (주형 가닥 3'→5' 읽음, mRNA는 5'→3')
⑤번역: 코돈-안티코돈 결합 → 아미노산 연결 | AUG 시작, UAA/UAG/UGA 종결