생명과학 ② 8-2. 유전정보 전달, 유전정보 전사, 유전 정보 번역

▎생명과학 ② 8-2. 유전정보 전달, 유전정보 전사, 유전 정보 번역

1)유전 정보의 저장과 전달

① 유전 정보의 저장

  ⓐ의 유전 정보

   •는 아데닌(A), 티민(T), 구아닌(G), 시토닌(C) 4개의 염기로 이루어져 있으며, 이 염기들이 어떻게 배열되는가에 따라 유전 정보가 달라진다.

   • 염기 서열에 의한 유전 정보는 적절한 방법에 따라 단백질의 아미노산 순서를 결정하게 된다.

  ⓑ 유전 정보의 암호

   •의 염기는 4개인데 단백질을 이루는 아미노산은 20종류이므로, 의 유전암호는 20개 이상이어야 한다.

   • 이때 3개의 염기로 이루어진 유전 암호를 트리플렛 코드라고 한다.

  • 3개의 염기가 배열되어 만들어질 수 있는 유전 암호는 모두 64개이므로, 모든 아미노산의 종류에 대응하는 유전 암호를 만들 수 있다.

② 유전 정보의 전달 :의 유전 정보는 스스로 복제되거나→→단백질의 순서로 발현되는데, 이를 유전

   정보의 중심설(Central dogma)이라고 한다.

  ⓐ 전사 :의 유전 정보가로 전달되는 과정이다.

  ⓑ 번역 : 유전 정보를 가진로부터 단백질이 합성되는 과정이다.

2) 유전정보의 전사

   전사는 유전자 발현의 첫 단계로, 의 유전 정보를 세포질로 전달하는 과정이다.  유전 정보를 가진 는 핵 속에 있지만 단백질은 세포질(리보솜)에서 합성되므로, 핵에서 세포질로 유전 정보를 전달하는 전사 과정이 필요하다.

① 전사 과정 : 핵 속의 특정 부위에 중합 효소가 결합하면 이중나선이 풀리면서 한 쪽 가닥을 주형으로가 전사된다.  합성된는 핵공을 통해 세포질로 이동한다.

② :의 염기 서열은와 상보적이며, 아데닌(A), 구아닌(G),시토닌(C), 우라실(U)의 4가지 염기로 이루어진다. 는와 달리 한 가닥으로 이루어진 사슬이다.

**** 보충 : 의 종류

핵 속의에 있는 유전 정보를 중합효소가,,로 합성하며, 이들은보다 길이가 짧아 분자량이 적고, 서로 다른 기능을 한다.

① :의 유전 정보를 세포질의 리보솜으로 전달한다. 

② : 단백질과 결합하여 리보솜을 구성한다. (리보솜 : 생②-1-7참조)

③ : 번역 과정에서의 유전 정보에 따라 알맞은 아미노산을 운반한다.

3) 유전 정보의 번역

①로 전사된 유전정보는 단백질을 구성하는 아미노산 서열로 번역되어 유전형질을 발현시킨다.

② 코돈(유전암호)

  ⓐ의 유전 정보에 따라 전사된의 3염기 서열을 코돈(codon)이라고 하며, 코돈은를 전사한 주형의 트리플렛 코드와 상보적이다.

		두 번째 염기
		U		C		A		G
첫 번 째 염 기	U	UUU	페닐알라닌	UCU	세린	UAU	티로신	UGU	시스테인	U	세 번 째 염 기
		UUC		UCC		UAC		UGC		C
		UUA	류신	UCA		UAA	종결코돈	UGA	종결코돈	A
		UUG		UCG		UAG	종결코돈	UGG	트립토판	G
	C	CUU	류신	CCU	프롤린	CAU	히스티딘	CGU	아르기닌	U
		CUC		CCC		CAC		CGC		C
		CUA		CCA		CAA	글루타민	CGA		A
		CUG		CCG		CAG		CGG		G
	A	AUU	이소류신	ACU	트레오닌	AAU	아스파라긴	AGU	세린	U
		AUC		ACC		AAC		AGC		C
		AUA		ACA		AAA	리신	AGA	아르기닌	A
		AUG	개시코돈	ACG		AAG		AGG		G
	G	GUU	발린	GCU	알라닌	GAU	아스파 르트산	GGU	글리신	U
		GUC		GCC		GAC		GGC		C
		GUA		GCA		GAA	글루탐산	GGA		A
		GUG		GCG		GAG		GGG		G

  ⓑ 코돈은 모두 64종류이며, 2개 이상의 코돈이 하나의 아미노산을 지정하는 경우도 있고, 하나의 코돈이 한 아미노산만을 지정하는 경우도 있다.

  ⓒ 코돈의 종류

   • 개시 코돈 : AUG는 메티오닌을 지정하는 동시에 단백질 합성을 시작하는 개시 코돈으로 사용된다.

   • 종결 코돈 : UAA, UAG, UGA는 지정하는 아미노산 없이 단백질 합성을 중단시키는 종결 코돈으로 사용된다.

[ 유전 암호의 번역 실험]

1961년 니런버그 등은 대장균에서 추출한 리보솜, 효소,등을 이용하여 단백질 합성제를 만들고, 여기에 합성된를 첨가하여 어떤 폴리펩티드가 만들어지는지를 조사하였다.

① 염기 서열이 모두 U로 이루어진에서 페닐알라닌(Phe)으로만 이루어진 폴리펩티드가 만들어지는 것은 코돈 UUU가 페닐알라닌을 지정하는 암호임을 의미한다.

② 마찬가지로 코돈 AAA는 리신(Lys), CCC는 프롤린(Pro)을 지정하는 암호이며, 코돈 ACA와 CAC는 트레오닌(Thr)이나 히스티딘(His)을 지정하는 암호이다.

결론 :의 염기 서열은 3개가 한 조가 되어 특정 아미노산을 지정하는 암호가 된다.

③ 유전 암호의 동일성

  ⓐ 유전 암호는 세균에서 사람에 이르기까지 모든 생물에게 동일한 체계로 사용된다.

  ⓑ 이것은 생물의 정보 체계가 동일하여 한 생물의 유전 정보가 다른 생물의 세포 속에서도 동일하게 번역될 수 있음을 의미한다.  또한, 모든 생물이 하나의 공통 조상에서 진화하였다는 것을 암시하는 증거가 될 수 있다.

④ 유전 정보의 흐름 : 진핵 생물에서 전사를 통해로부터 만들어진는 핵에서 세포질로 이동하고, 세포질에서는에 전사된의 유전 정보에 따라 단백질이 합성된다.  합성된 단백질은 생물의 형질 표현에 관여하게 된다.

[유전 정보의 전달]

핵 속의 에 있는 유전 정보의 흐름을 모식화 하면 다음 그림과 같이 나타낼 수 있다.

① 유전 정보는 염기 배열 순서에 따라의 특정 부분에 저장된다.

②의 특정 부분의 유전 정보는 전사를 통해로 전달된다.

③의 염기 서열은의 유전 정보를 가지고 있으며, 3개의 염기가 한 조가 되어 합성되는 단백질의 아미노산 순서를 결정하여 형질이 나타나도록 한다.

결론 : 유전 정보는→→단백질의 순서로 전달된다.