핵산 거대 생물분자, DNA와 RNA, 돌연변이원

 핵산은 단백질을 만드는 정보를 저장하고 지시서를 제공하는 거대분자입니다. 핵산의 핵이라는 글자는 이 분자가 진핵세포의 핵 안에 있다는 사실에서 유래한 것입니다. 실제로 두 종류의 핵산이 있는데, 그것은 DNA와 RNA입니다. 사람을 비롯한 그 밖의 다른 생물들은 이들의 부모로부터 물려받은 유전물질이 거대분자인 DNA로 구성되어 있습니다. DNA는 염색체라고 부르는 매우 긴 실 모양으로 세포 안네 하나 이상 존재합니다. 유전자는 어떤 폴리펩타이드의 아미노산 서열을 프로그래밍하는 DNA의 특수 정보 부위에 암호화된 유전의 한 단위입니다. 하지만 그러한 프로그램된 지시서는 "핵산 언어"로부터 "단백질 언어"로 해독되어야 하는 일종의 화학적 암호로 쓰여있습니다. 세포의 RNA 분자는 이런 해독을 할 수 있게 도와줍니다.

 

 핵산은 뉴클레오타이드라는 단량체로 만들어진 중량체입니다. 각 뉴클레오타이드는 세 부분으로 되어 있습니다. DNA의 경우 데옥시리보스, RNA의 경우에는 리보스라는 5탄당이 각 뉴클레오타이드 중심에 있습니다. 인원 자에 산소 원자가 결합하여 음전하를 띠는 인산기가 당에 결합하여 있습니다. 또한 하나 또는 두 개의 고리로 구성된 질소 함유 염기도 당에 결합하여 있습니다. 당과 인산은 모든 뉴클레오타이드에서 같고 단지 염기만 다릅니다. DNA의 각 뉴클레오타이드는 4가지 염기, 즉 아데닌, 구아닌 티민 중 하나를 가집니다. 따라서 모든 유전정보는 4개의 알파벳 철자로 쓰여 있습니다. 탈수반응은 뉴클레오타이드 단량체를 폴리뉴클레오타이드라고 하는 긴 사슬로 연결합니다. 폴리뉴클레오타이드에서, 뉴클레오타이드는 하나의 뉴클레오타이드의 당과 다음 뉴클레오타이드의 인산 사이의 공유결합에 의해 서로 결합합니다. 이러한 결합은 부속지처럼 골격에 매달려 있는 염기 때문입니다. 4종류의 염기의 다양한 조합이 가능하므로, 폴리뉴클레오타이드 서열은 그 종류가 막대하게 많을 수 있습니다. 하나의 긴 폴리뉴클레오타이드는 각각 수백 또는 수천 뉴클레오타이드의 특이적인 서열로 된 많은 유전자를 포함합니다. 이러한 서양은 아미노산으로부터 특이적인 폴리펩트디를 만드는 지저스를 제공하는 암호입니다. 

 세포의 DNA 분자는 두 가닥으로 되어 있는데, 이 두 폴리 뉴 클레오 티 가닥은 서로를 꼬여 이중나선을 형성합니다. 서로 꼬여 합쳐진 두 개의 다선을 가진 사탕 지팡이나 이발소 간판 기둥을 생각해 보라. 나선 중심부에서 한 DNA 가닥에 붙어 있는 염기가 다른 가닥의 염기와 수소결합을 합니다. 물 분자 사이의 수소결합처럼, 이 결합은 각각은 약하지만, 전체를 보면 지퍼를 잠근 것처럼 두 가닥을 매우 안정된 이중나선으로 만들어 줍니다. 염기에 작용기가 붙어 있는 방식으로 인해 DNA 이중나선에서 염기가 쌍을 이루는 것은 특이적입니다. 즉 염기 A는 오직 T하고만 쌍을 이루고 G는 오직 C하고만 쌍을 이룬다. 따라서 만일 한 DNA 가닥의 염기서열을 알면 우리는 이중나선의 상보적인 가닥의 염기서열도 알 수 있게 됩니다. 이 독특한 염기쌍 형성은 유전의 분자로서 행동하는 DNA 능력의 기초가 됩니다. 

 DNA와 RNA는 많은 유사성을 가지고 있습니다. 예를 들어 둘 다 뉴클레오타이드 중합체이며, 또한 둘 다 당, 인산, 염기로 구성된 뉴클레오타이드로 되어 있습니다. 그러나 세 가지의 중요한 차이점이 있습니다. 리보핵산이라는 이름에서 알 수 있듯이, 이것은 당은 데옥시리보스가 아닌 리보스입니다. 티민 염기 대신에 RNA는 비슷하지만 다른 염기인 우라실을 갖습니다. 리보스와 우리실 존재를 제외하고, RNA 폴리뉴클레오타이드 사슬은 DNA 폴리뉴클레오타이드 사슬과 동일합니다. 

DNA

 

돌연변이원 

돌연변이의 원인은 여러 방법으로 일어날 수 있습니다. 자연돌연변이는 DNA 복제나 재조합 과정에서 무작위적인 실수에 의해 일어납니다. 돌연변이의 또다른 출처는 돌연변이원이라 부르는 물리적인 요인이나 화학적인 요인입니다. 가장 흔한 물리적 돌연변이원은 X선이나 자외선과 같은 고에너지 방사선입니다. 화학적 돌연변이원에는 여러가지 종류가 있습니다. 예를 들면 어떤 종류는 정상적인 DNA 염기와 비슷한 구조를 가지지만, DNA에 통합될 때 잘못된 염기쌍을 결합을 형성하는 화학물질입니다. 많은 돌연변이원은 암의 원인이 되는 발암물질로 작용할 수 있기 때문에 가능한 이들을 피할 수 있게 잘해야 합니다.