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DNA는 이중나선구조인데, 염기쌍이 이중나선구조를 가지고 있다고 말할 수 있나요?


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RE : DNA의 구조에서

호기심지* 2017-10-16

DNA 구조를 밝히는데 큰 기여를 한 왓슨과 크릭의 이론을 보면 알 수 있습니다. 우선 왓슨과 크릭은 샤가프의 규칙에 대한 정보를 매우 잘 활용했습니다. 샤가프의 규칙이란 생물체에서 뽑은 핵산을 분석해보니 첫째, 모든 생물체에서 아데닌과 티민의 비율이 항상 같고 구아닌과 시토신의 비율이 항상 같습니다. 둘째, 링 구조가 2개인 퓨린(여기에 아데닌과 구아닌이 포함된다)의 비율과 1개인 피리미딘(시토신과 티민이 포함된다)의 비율이 항상 1:1의 비율이라는 규칙이 있습니다. 이 샤가프의 규칙은 동물, 식물, 미생물 할 것 없이 모든 생물체에 적용되는 규칙이었습니다. 따라서 DNA의 화학적 구조에 대한 열쇠를 쥐고 있는 정보였죠. 그다음 정보는 DNA의 X선 회절 사진이었습니다.(아래 왼쪽 사진) 




이중나선


X선 회철 사진                           DNA 구조




빙빙 돌아가는 듯한 X선 회절 사진을 보고 이중나선 구조(위에 오른쪽 사진)를 상상할 수 있었을까요? 무언가 빙빙 돌아가는 규칙적인 패턴을 보면 나선으로 되어 있지 않을까 상상을 할 수 있습니다. 나선형 구조에 샤가프의 규칙, 퓨린과 피리미딘이 1:1이 되어야 한다는 제약을 만족할 수 있는 구조는 서로 마주보며 짝짓기하는 이중나선 구조밖에 없다는 결론이 나온 것입니다. 왓슨과 크릭은 이런 식의 사고 실험을 통해 DNA는 이중나선 구조여야 하며 두 나선이 서로 반대 방향으로 마주보며 꽈배기처럼 꼬인 형태라는 것을 알아냈습니다. 이 구조를 완성하고 나니 DNA가 유전 물질임이 자명해졌죠. 즉 아데닌은 티민과 결합해야 하고, 구아닌은 시토신과 결합해야 하는 염기쌍 규칙(아데닌과 티민, 구아닌과 시토신이 결합하는 규칙에 의해 염기쌍이 만들어내는 이중나선의 내부 거리는 2나노미터로 항상 일정하게 유지된다. 2개의 링 구조와 1개의 링 구조가 연결되는 것이 염기쌍인 셈이다.)에 따르면 한 나선의 염기 순서가 결정되면 마주보는 다른 나선의 염기 순서는 자동으로 결정되는 것이었습니다. 이것이 복제의 원리이며, 유전성의 특성이라는 것을 파악할 수 있죠. DNA의 구조는 당과 인산이 연결된 뼈대가 나선의 바깥쪽에 배열되어 있으며, 염기쌍은 안쪽으로 배열되어 있습니다. 나선 구조는 한 바퀴를 도는데 10개의 염기쌍이 필요하다고 합니다.


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