3주차. 생명의 실 DNA
1회 차.
게놈 프로젝트 완성. “인간 염기서열” 전체 규명
그리피스의 형질전환 실험
폐렴 쌍구균 쥐 감염.
S형 : 병원성 (smooth) -> 이거 넣으면 죽음.
R형 : 비병원성 (rough) -> 이걸 넣으면 죽지 않는다.
S형을 끓여서 주사 -> 죽지 않음.(비병원성)
R형과 끓인 S형 -> 병원성, 즉 R형이 S형으로 형질 전환.
DNA가 중요하구나 라는 걸 깨달음, DNA가 형질을 바꿨으므로.
DNA의 구조.
Monomer(단량체)가 모여 중합체 여러번 연결되어 물질의 종류가 엄청나게 많아짐.
단량체는 뉴클레오타이드 (5탄당 리보스/디옥시리보스), 염기, 인산
RNA와 DNA의 차이 -> 고리가 하나인 피리미딘, 고리가 두 개인 퓨린 에서의 차이.
DNA AGCT / RNA AGCU
DNA사슬의 합성
DNA 중합효소에 의해 5‘ 말단에서 시작해서 3’ 말단 방향으로 간다.
DNA 사슬의 역방향성
5‘---->3’
ACGT
CTCA
3‘<----5’
샤가프의 발견한 염기쌍
ATGC의 비율 A와 T의 양 , G와 C의 양이 각각 비슷
A=T(이중결합), G=C(삼중결합) / 항상 짝을 이룬다.
왁슨 크릭의 이중나선 모델(염기 쌍 직경은 2nm)
각각의 계단 간격 0.34nm
염기서열 표기
5` ATGCCTT.... TTGG3`
= ATGCCTT......TTGG 이런식으로 말단 생략 해서 쓰는 것 가능.(기본 5말단->3말단 )
2회 차.
연어의 DNA를 참고자료
이중나선
왓슨 크릭이 내세운 모델로 해석.
DNA 복제
이중가닥 -> 단일가닥으로 변성(온도 60~70도정도 되면 수소결합이 풀어져서 두가닥이 한가닥으로 풀어진다) -> 이 가닥을 주형으로 해서 새로운 가닥을 DNA중합효소가 복제함(5`->3`방향으로).
사람은 세로 하나 당 1.8m의 DNA 가닥을 가짐.
풀어지는 지점 : 복제 개시점, 여러 군데 있어서 복제를 빠르게 할 수 있다.
<여기 그림 참고>
윗 가닥에서 복제되는 가닥 -> 선도가닥
밑 가닥에서 복제되는 가닥 -> 오까자키 단편, 지체가닥. RNA primer -3OH 뒤 합성
DNA 수선 : DNA 복제 과정에서 잘못된 부분은 DNA 중합효소가 수선.
DNA는 그래서 잘 바뀌지 않음.
but, 가끔은 실수(변이) 유발. -> 돌연변이 , 진화의 시작점.
3회 차. 유전자와 게놈.
DNA암호의 내용과 함꼐 유전자를 정의
게놈을 정의하고 게놈프로젝트의 의미와 문제점을 부각.
DNA 염기서열 (생명의 책)
- 암호화 부분(Coding) 지역 (10%)
- 암호화하지 않는(Non coding)지역 (90%)
-> 비 암호화 부분도 단백질을 만들어내는 것을 발현 할 때가 있고, 안할 때가 있는 것을 조절 하는 것이 밝혀짐.
게놈과 유전자
- 각 생물체의 염색체DNA의 합 (Genome)
- 유전자 지역 10%정도와 non-coding지역(90%)정도로 구성.
유전자 = 조절유전자지역 + 구조유전자지역
1유전자 - 1단백질
즉, 유전자는 한 단백질을 암호화하는 DNA의 특정 지역.
유전자//그림참고//
A유전자는 A단백질을 암호화, B유전자는 B단백질을 암호화
인간 게놈 프로젝트
인간 게놈의 30억 염기서열 결정 (1990~2003 최종발표)
게놈의 일부
-18번 염색체의 일부. 어떤 유전자가 어디에 위치하는지 맵핑.
유전자의 기능
- 단백질 이동, 세포주기, 증식과정, 발생과정, 구조와 운동성, 전달, 면역 방어, 기타대사, 단백질 대사와 수정, 뉴클레오시드, 뉴클레오티드 , 핵산대사, 신호전달, 기타기능,
그러나 상당히 많은 부분은 미확인이다. // 아직도 풀어내야할 과제.
게놈 프로젝트 이후 앞으로...
- 염기서열의 규명은 장서 준비에 해당
- 유전자의 기능 규명
- 다 유전자 Networking을 필요로 하는 형질 규명
사람 간의 염기서열 차이(다윈의 진화론을 상당히 지지하는 부분)
- 사람 간 염기서열 차이 0.1% 정도.
사람 유전자의 40% - 절족 동물과 유사
60% - 초파리와 유사
90% - 쥐와 유사
99% - 챔팬지와 유사
단일염기다형성 // 그림 참고//
- 사람 A, B, C 비슷한 사람들인데 염기 서열이 비슷한데 특정 부분의 염기 서열이 다른 것을 보고 유전자 기능을 규명함.
염기서열과 카스트 제도
4회 차. 현대생활과 DNA
DNA는 이미 현대사회와 현대인들에 깊숙이 들어와 있다.
DNA증폭기술, 유전자 가위 기술, 친자확인 등에 적용되는 다양한 DNA기술을 이해한다.
유전자 재조합
- 서로 다른 출처의 DNA들 간의 새로운 조합을 실험실에서 만듦.
- 제한효소와 DNA 접합효소가 이 기술의 핵심
- 제한효소 : 특정 염기서열을 인식하여 절단.
- DNA 접합효소 : 절단된 DNA 조각을 연결 // 그림 참고 //
유전자 재조합 기술
플라스미드 운반체 (절단위치)에서 EcoRI 절단 하여 Annealing 통해 접합함 -> 재조합된 plasmid
인슐린 유전자의 재조합
소의 인슐린 유전자를 박테리아에 재조합하여 소의 인슐린을 대량 생산. Genentech사
이종 간 접합 ex, 귤-사과
DNA 연쇄 중합반응.
- 미세량의 DNA를 증폭시키는 기술. DNA Polymerase Chain Reaction (PCR 반응)
- 중합효소 연쇄반응 개요
//PPT 참고//
DNA시발체(프라이머, Primer)
2개의 이중가닥(1주기) -> 4개의 이중가닥(2주기) -> 8개의 이중가닥(3주기)
<PCR 반응 용액>
DNA 시료
Taq DNA 중합효소 (고온에서 작용함)
dNTP (네 종류의 뉴클레오타이드)
Primer (시발체), 정방향과 역방향
<제한효소 단편 다형성>
- 제한효소 절단으로 얻어진 DNA 조각의 길이는 사람마다 차이.
마치 손금 같다하여 ‘DNA fingerprinting'이라함
- DNA 전기 영동으로 길이가 다른 DNA 조각들을 분리
- DNA 소유자의 추적에 이용.
<유전자 가위> 중요!
크리스퍼 유전자 가위 원리
Cas9 효소와 가이드 RNA가 결합해 편집할 DNA를 찾게 됨.
Cas9 효소가 가이드 RNA가 끼어들간 곳의 DNA 이중나선의 양 가닥을 모두 잘라냄.-> 잘린 DNA 사이에 다른 DNA를 삽입.
DNA 영동은 왜 4개?
사랑도 진화를 하는가?