생명과학Ⅱ›유전자와 생명공학

생명공학 기술

Biotechnology

직관 도입 — 유전자를 '편집'할 수 있다
💡 생명공학의 핵심 도구들
①제한효소: DNA를 특정 위치에서 정확히 자르는 '분자 가위'
②PCR: 원하는 DNA 조각을 수백만 배로 복사하는 '분자 복사기'
③리가아제: 잘린 DNA를 이어붙이는 '분자 풀'
④코로나 PCR 검사 = 바이러스 DNA를 증폭해서 검출
⑤유전자 재조합 기술로 인슐린, 성장호르몬 등을 대량 생산
제한효소 — 분자 가위
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🔍 제한효소의 원리
①회문(palindrome) 구조 인식: 위에서 읽으나 아래서 읽으나 같은 서열
②EcoRI: 5'-G|AATTC-3' / 3'-CTTAA|G-5'
③두 가닥을 다른 위치에서 잘라 → 점착성(sticky) 말단 생성
④점착성 말단끼리 상보적 결합 가능 → 서로 다른 DNA 조각 연결에 이용
⑤평활(blunt) 말단: 같은 위치에서 자르는 효소도 있음
PCR — 유전자 증폭
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PCR 증폭량
DNA 양 = 2n (n = 사이클 수)
30사이클 → 약 10억 개 복제!
💡 PCR의 3단계를 기억하라
①변성(94°C): 이중가닥 DNA를 열로 분리
②결합(55°C): 프라이머가 각 가닥의 특정 위치에 결합
③신장(72°C): 내열성 DNA 중합효소(Taq)가 새 가닥 합성
④이 3단계를 1사이클이라 하고, 보통 25~35회 반복
⑤코로나 PCR 검사: 바이러스 RNA → cDNA → PCR 증폭 → 형광 검출
유전자 재조합과 응용
유전자 재조합 과정
제한효소 절단 → 벡터 삽입(리가아제) → 숙주세포 형질전환
원하는 유전자를 다른 생물에 도입하여 발현
📐 핵심 기술과 응용
①벡터(운반체): 플라스미드가 대표적 — 세균에서 자가 복제 가능
②형질전환: 외래 유전자가 들어간 세균이 그 유전자를 발현
③인슐린 대량 생산: 인간 인슐린 유전자를 대장균에 넣어 생산
④젤 전기영동: DNA 조각을 크기별로 분리 (작은 것이 빨리 이동)
⑤DNA 지문: 개인마다 다른 STR 반복 서열로 신원 확인
총정리
PCR 증폭
2n 개 (n = 사이클 수)
20사이클 ≈ 100만, 30사이클 ≈ 10억 복제
🎯 시험 포인트
①PCR 3단계: 변성(94°C) → 결합(55°C) → 신장(72°C)
②n 사이클 → DNA 2^n개 (지수적 증폭)
③제한효소: 회문 구조 인식, 점착성/평활 말단 생성
④유전자 재조합: 제한효소 + 리가아제 + 벡터(플라스미드)
⑤응용: GMO, 유전자 치료, 줄기세포, DNA 지문, PCR 검사