개념 한 쪽
유전자는 생물의 형질을 결정하는 정보 단위로, 각 부분은 서로 다른 역할을 수행한다. 전사와 번역이 연속하여 일어나며, 엑손과 인트론 같은 구조적 요소와 다면발현 같은 기능적 현상을 구분하여 이해해야 한다.
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출제기준 단원 「유전자의 기능」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 아미노산과 염기 수 계산 | 1 | 아미노산 수로부터 필요한 최소 DNA 염기 수를 계산한다 |
| 용어 정의 파악 | 1 | 단일 유전자가 여러 형질에 관여하는 용어를 묻는다 |
| 전사 장소 판별 | 1 | 진핵세포에서 RNA 전사가 일어나는 세포소기관을 묻는다 |
DNA는 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C), 티민(T) 네 가지 염기로 구성된 고분자이다. RNA에는 티민 대신 우라실(U)이 포함되므로 티민과 우라실을 구별하는 것이 핵산 관련 문제의 기본 기준이 된다.
진핵세포에서 RNA 전사 과정은 DNA가 위치한 핵에서 일어난다. 전사는 DNA의 정보를 RNA로 복사하는 과정이며, 번역은 복사된 mRNA가 리보솜에서 아미노산 서열로 변환되는 과정이다. 따라서 '핵=전사, 리보솜=번역'의 연결고리를 기억해야 한다.
유전자의 구조에서는 각각의 부위가 역할을 달리한다. 프로모터는 전사 개시를 조절하는 조절 영역이며, 인트론은 전사 후 제거되는 비코딩 영역이다. 엑손은 전사된 뒤 절제되지 않고 번역되어 단백질의 아미노산 서열을 지정하는 코딩 부위이다.
유전자의 기능적 관점에서는 하나의 유전자가 여러 형질에 영향을 미칠 수 있는 현상이 존재한다. 한 유전자의 생성물이 복수의 표현형이나 서로 다른 형질에 관여하는 현상은 다면발현(Pleiotropy)이라고 정의한다. 반대로 여러 유전자가 하나의 형질에 관여하는 경우는 다유전자성(polygenic) 또는 폴리진으로 이해한다.
단백질 합성에서 기본적인 수치 관계는 코돈 1개가 염기 3개로 구성된다는 점이다. 이 비율을 이용해 필요한 DNA 염기의 최소 개수나 형성되는 코돈 수를 계산할 수 있다.
문제: 아미노산이 총 30개인 효소를 합성하려고 할 때 요구되는 최소 DNA 염기 수를 어떻게 계산하는가? 풀이: 아미노산 한 개는 코돈 3개의 염기로 지정되므로 30개의 아미노산을 지정하려면 30 × 3 = 90개의 염기가 필요하다. 따라서 정답은 90 염기이다.
문제: 600개의 염기로 구성된 DNA 단편이 있다면 몇 개의 코돈을 형성하는가? 풀이: 코돈은 염기 3개로 구성되므로 600 ÷ 3 = 200 코돈이 형성된다. 이 코돈 수가 번역되어 만들어질 수 있는 아미노산의 최대 수를 나타낸다.
30개의 아미노산으로 형성된 효소를 합성하는데 필요한 최소한의 DNA의 핵산의 수는 얼마인가?
정답 ③ · DNA는 3개의 염기가 모여 하나의 코돈을 형성하며, 하나의 코돈은 특정 1개의 아미노산을 지정합니다. 따라서 30개의 아미노산으로 이루어진 효소(단백질)를 합성하기 위해서는 최소 30개의 코돈이 필요합니다.
단일 아미노산당 DNA 염기 3개가 필요하므로 30개 아미노산에는 최소 90개의 염기가 요구된다.
1개의 유전자가 2개 이상의 표현형에 관여하는 현상을 무엇이라고 하는가?
정답 ① · 문제는 한 유전자가 여러 표현형에 관여하는 현상의 명칭을 묻고 있다. 단일 유전자가 여러 상이한 형질에 영향을 미치는 현상은 다면발현이라고 정의된다.
단일 유전자가 여러 표현형에 영향을 미치는 현상을 다면발현이라고 한다.
한 유전자의 생성물이 여러 가지 형질에 관여하는 유전현상은?
정답 ① · 한 유전자가 여러 형질에 관여하는 유전현상의 명칭을 묻는 문제이다. 다면발현은 하나의 유전자가 그 생성물을 통해 여러 가지 형질에 동시에 영향을 미치는 현상으로, 예컨대 특정 유전자 이상이 여러 장기의 증상을 동시에 유발하는 경우가 이에 해당한다.
한 유전자가 여러 형질에 영향을 미치는 현상을 다면발현(Pleiotropy)이라 한다.
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