[Science] DNA와 RNA

디옥시리보핵산(deoxyribonucleic acid)의 약칭으로 자연에 존재하는 2종류의 핵산 중 디옥시리보오스를 가지고 있는 핵산

유전형질(genetic character)은 세대 사이에 전달되는 유전자의 형질을 말하고, DNA는 유전자의 본체를 이룬다. 유전자가 기능을 발휘하기 위해서는 DNA가 RNA에 복사되는 전사(transcription)와 RNA가 단백질로 바뀌는 번역(translation) 과정을 거쳐 발현되어야한다. 세포의 증식은 한 개의 어미세포가 DNA 유전정보를 복제 후 두 개의 똑같은 딸세포로 분열하는 과정이다. DNA의 뉴클레오티드(nucleotide) 배열 순서는 유전 정보가 되는데 이는 mRNA에 먼저 전달되고, 이 mRNA가 세포질에서 번역 과정을 거쳐 단백질로 만들어진다. 즉, 유전정보내용을 단백질이란 기능적 물질로 바꾸는 과정[DNA(유전자) → RNA → 단백질]을 유전자 발현이라 할 수 있다.

뉴클레오티드는 핵산의 기본 단위로 기본적인 DNA 분자의 구조이며, 당, 인산, 질소를 함유한 염기가 1:1:1의 비율로 공유결합되어 있는 화합물이다.

뉴클레오티드를 구성하는 당은 두 종류가 있다. DNA를 구성하는 뉴클레오티드의 당은 2번 탄소에 산소가 없이 수소(-H)만 결합되어 있는 5탄당인 디옥시리보스이다. 반면, RNA를 구성하는 당은 2번 탄소에 하이드록시기(-OH)가 결합되어 있는 리보스이다. 이러한 이유 때문에 DNA가 RNA보다 반응성이 작고, 안정성이 높다.

뉴클레오티드를 구성하는 염기는 이중 고리 구조를 가진 퓨린과 단일 고리 구조를 가진 피리미딘의 두 계통으로 나누어지며, 퓨린계 염기에는 아데닌(A)과 구아닌(G)이 있고, 피리미딘계 염기에는 시토신(C)과 티민(T)이 있다. 아데닌은 티민과, 구아닌은 시토신과 상보적(相補的)으로 수소결합하여 두 가닥을 형성함으로써 뉴클레오티드들이 마주 결합하여 이중나선구조를 형성한다. 이 A-T, G-C의 짝짓기는 DNA가 유전자로서의 기능을 나타내는데 매우 중요한 의미가 있다. 서로 상보적으로 되어 있는 2가닥의 사슬은 자기복제(自己複製)라는 과정을 거쳐 질과 양이 동일한 구조의 DNA를 증식하여 이를 다음 세포에 물려주면서 유전적 특성을 유지하게 된다.

[상보적 염기사이의 수소결합]

이중나선구조는 발견자의 이름을 붙여 [왓슨-크릭의 모형]이라 하며, 이중나선구조에서 사다리 기둥에 해당하는 부분은 당과 인산으로 만들어져 있고, 발판에 해당하는 부분(나선 안쪽)이 유전정보를 저장하는 4가지 염기(아데닌, 구아닌, 시토신, 티민)로 구성되어 있다. 이 4가지 염기가 배열되어 있는 순서를 염기서열이라 하고, 이 염기의 순서가 바로 생명체의 유전정보다. 뉴클레오티드 10개가 나선 한 바퀴를 형성하며, 나선의 한 바퀴 수직길이는 3.4nm(1nm=1×10-m)이고, 나선의 지름은 2nm인 오른쪽돌기나선이 된다. A·G·C·T 염기에 담겨 있는 유전 정보를 게놈(genome)이라고 하며, 이를 해독한 것이 게놈 지도(genome map)이다.

DNA는 아데닌, 구아닌, 시토신, 티민의 염기와 디옥시리보스의 당과 염기로 이루어진 4종류의 뉴클레오티드로 이루어져 있다. RNA는 아데닌, 구아닌, 시토신, 유라실의 염기와 리보스의 당과 염기로 이루어진 4종류의 뉴클레오티드로 구성되어 있다.

수많은 뉴클레오티드의 결합으로 형성된 폴리뉴클레오티드가 핵산이며 DNA와 RNA가 있다.