세포학 레포트

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본문 DNA와 RNA는 모두 유전정보를 염기서열에 담을 수 있다. 그러나 지구상의 모든 세포들은 RNA말고 DNA를 유전물질로 사용한다. 그 이유를 알아보려면 우선 두 물질의 구조를 알아야 한다. RNA는 단일나선을, DNA는 이중나선형 구조를 가지고 있다. 따라서 DNA는 핵막이 없는 원핵생물에서도 친핵성 공격에 대해 상대적으로 강하다. 반면, RNA는 단일나선이기에 염기부분이 친핵성 공격에 직접적으로 노출된다. 이는 자외선과 같은 광화학적 반응, 자극과 세포질 내에 존재하는 핵산가수분해 효소의 공격에 대해서도 동일하게 적용된다. 그리고 손상이 일어났을 경우, DNA는 이중나선 구조의 어느 한 가닥이 손상되더라도 상보적인 사슬을 주형으로 사용하면 일부 복구가 가능하지만 RNA는 참고할 가닥이 없기 때문에 복구가 되지 않는다. 또한, DNA의 이중나선구조는 수소결합에 의해 유지되며 고온에서는 이 결합이 떨어진다. A와 T사이에는 수소결합이 두 개 G와 C사이에는 수소결합이 세 개가 생긴다. 때문에 DNA가 변형할 위험이 많은 곳에서는 G와 C의 비율이 높다. 또한 DNA는 이중나선을 가지기에 '홈'이 생기게 되는데 이는 나선사이로 단백질이 끼어들 수 있는 틈을 말한다. 이것으로 복제나 전사의 조절이 가능하다. 물론 RNA도 조절이 되지만 DNA보다는 더 제한이 될 것이다. 따라서 복제나 전사의 조절이 보다 용이한 DNA가 유전물질로 사용되었던 것이다. 게다가 뼈대에 쓰이는 5탄당의 경우 DNA에서는 디옥시리보스, RNA는 리보스를 가진다. 디옥시리보스는 5탄당의 2번 탄소의 작용기에서 산소원자가 떨어진 구조를 가진다. 리보스는 5탄당의 2번 탄소의 작용기에서 산소원자가 떨어져 나가지 않은 하이드록시기(-OH)를 가지고 있다. 이 산소원자 때문에 반응성이 더 커지고 RNA는 불안정해진다. 산소원자에 있는 두 쌍의 비공유 전자쌍으로 인해 주변에 있는 분자와 반응하려는 성질이 커진다. 분자들간의 친핵성 반응이 일어나게 되는 것이다. 이러한 것들이 모여서 중합체를 이루고 있기에 RNA는 불안정한 것이다. 따라서 생명체는 더 안정하여 보존되기 쉬운 DNA를 유전물질로 쓰게 된 것이다. 두 물질은 염기에서도 차이가 나타나는데 DNA의 경우에는 염기로 A,T,C,G가 쓰이지만, RNA는 A,U,C,G가 사용된다. 왜 DNA는 T를 쓰고 RNA는 U를 쓰는가 하는 질문을 할 수 있는데, 염기 구조를 보면 T는 U와 거의 같지만 5번 탄소에 메틸기(-CH _ 3 )가 하나 붙어 있으며, C에서 아민기를 제거한 탈아미노과정의 생성물이 바로 U이다. DNA가 U를 염기로 쓸 때의 문제점이 바로 여기서 오는데, C가 우연히 탈아미노과정을 거쳐 U로 바뀌어 버리면 원래 U였던 염기와 C가 변해서 생긴 U를 구별할 방법이 전혀 없어지게 되어 돌연변이로 이어질 수 있다. 한 염기가 다른 염기로 쉽게 바뀔 수 있다는 것은 생물에서 심각한 문제이기 때문에 유전정보의 장기 보존이 중요한 DNA에서는 메틸기가 하나 더 붙은 T를 사용함으로서 우연히 C가 탈아미노과정을 겪더라도 구별할 수 있도록 되어있다. 그리고 DNA에서 U가 생길 경우, uracil DNA glycosylase라는 효소가 이를 제거한다. 이 때문에 DNA가 RNA보다 유전정보를 저장하는 물질로 쓸 때 안정하다. 이러한 과정에서 DNA가 RNA대신 유전정보의 기능을 담당하게 된 이유 중의 가장 큰 이유는 DNA가 RNA보다 반응성이 더 낮고 안정하기 때문이다. 반응성은 돌연변이율과 직결되는 문제이다. 잦은 돌연변이는 개체의 분화를 촉진하게 되지만 돌연변이과정을 통해 생존할 수 있는 확률은 극히 드물다. 따라서 개체는 자연선택적으로 더 안정적인 DNA를 유전물질로 선택하게 되었다고 본다. ※참고 자료 생명과학8판/바이오사이언스(주)/Cambell/p306~309 https://mirror.enha.kr/wiki/RNA https://mirror.enha.kr/wiki/DNA 네이버 지식in (http://kin.naver.com/qna/detail.nhn?d1id=11&dirId=1116&docId=50212463&qb=ZG5hIOycoOyghOusvOyniCDsnbTsnKA=&enc=utf8§ion=kin&rank=1&search_sort=0&spq=0&pid=SSBlZsoRR1Kssut8fC0sssssssC-179289&sid=/eP2UADT/yePm4TnKv2OIg%3D%3D) 하고 싶은 말 좀 더 업그레이드하여 자료를 보완하여, 과제물을 꼼꼼하게 정성을 들어 작성했습니다. 위 자료 요약정리 잘되어 있으니 잘 참고하시어 학업에 나날이 발전이 있기를 기원합니다 ^^ 구입자 분의 앞날에 항상 무궁한 발전과 행복과 행운이 깃들기를 홧팅 키워드 염기, 산소원자, 유전정보, 반응, 구조, 산소