[생화학개론]Introduction to DNA(Deoxyribonucleic acid) 2부






DNA의 물리적 특성


물리적·효소적 절단 등이 가해지지 않으면 바이러스나 세균 전체의 핵산 크기에 해당하는 약 1억 2,000만의 분자량을 갖는 거대 분자의 DNA를 세포로부터 추출할 수 있다. DNA를 함유하고 있는 용액은 점성(粘性)이 있으며, 여러 가지 조작에 의해 저분자 조각으로 절단할 수 있다. 

그림 1 Nucleotide sturucture


DNA의 구성원인 퓨린과 피리미딘염기는 질소를 함유하는 이질 환형구조를 하고 있기 때문에 자외선을 흡수하며, 열이 가해지면 나선의 구조가 깨지면서 보다 많은 양의 자외선을 흡수할 수 있는 상태로 되고 점성은 약해진다.

또한 이 과정 중 DNA는 불규칙적으로 감기게 되는데, 이러한 열에 의한DNA의 변화를 'DNA 열 변성'(熱變性)이라 한다. 열변성을 일으킬 수 있는 온도를 용해온도라 하며, 이 용해온도는 DNA를 구성하고 있는 염기의 조성에 따라 달라진다. 

즉 구아닌과 시토신 염기의 함량이 높은 DNA는 아데닌과 티민의 함량이 높은 DNA보다 용해온도가 높아서 더 안정한데, 이는 구아닌과 시토신 간의 수소결합이 아데닌과 티민의 수소결합보다 강하기 때문이다(Nucleotide). 용해온도보다 약간 높은 온도에서는 이중나선의 DNA 가닥이 분리되며, 온도가 천천히 낮아지면 원래의 2중나선 구조는 회복되지만 때때로 DNA 가닥 간의 재조합이 일어나기도 한다.



DNA의 구조


중의 긴 폴리뉴클레오티드 사슬로 구성되어 있으며, 2개의 폴리뉴클레오티드 가닥이 퓨린과 피리미딘의 염기결합으로 2중나선을 이룬다. 구아닌염기(퓨린)는 시토신염기(피리미딘)와 3중 수소결합을 하며, 아데닌염기(퓨린)는 티민염기(피리미딘)와 2중 수소결합을 한다.

그림 2 DNA Structure



당(디옥시리보오스)은 인산 이에스테르 결합으로 뉴클레오티드를 연결하여 각 DNA 가닥의 뼈대를 이룬다. 염기는 소수성(疏水性)이 커서 두 가닥의 DNA 안쪽에 체적되며, 두 DNA 가닥은 2중나선 구조를 이룬다. 인간세포의 DNA는 일직선으로 폈을 때 약 2m가 되며, 인간을 구성하는 세포들 전체에서 DNA를 분리하여 연결하면 지구와 태양 사이를 연결하고 다시 돌아올 수 있을 만한 길이가 된다.

핵 안에서 DNA는 히스톤 및 비(非)히스톤 단백질과 결합하여 염주 모양의 뉴클레오솜을 형성한다. 약 140개의 염기쌍에 해당하는 DNA가 이 뉴클레오솜을 감고 있으며 뉴클레오솜 간의 거리는 20～40 염기쌍 정도가 된다.

그림 3 NucleoTides(e.g. ATP) are the Building Blocks of DNA (or RNA)


이러한 뉴클레오솜 구조를 취함으로써 길이가 긴 DNA가 매우 좁은 공간의 핵 안에 존재할 수 있게 된다. 여러 종류의 바이러스·엽록체·미토콘드리아·플라스미드 등의 DNA는 고리 모양이며, 8자모양으로 감기어 초나선구조(超螺旋構造)를 이룬다.







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