개념 한 쪽
유전자는 단백질 합성을 위한 정보와 그 발현을 조절하는 요소를 포함한다. 엑손은 코딩 부위로 단백질 정보를 담고, 인트론은 전사 후 제거되는 비코딩 구간이다. 또한 하나의 유전자가 여러 형질에 영향을 미치는 다면발현 개념을 이해해야 한다.
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출제기준 단원 「유전자의 구조」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 염기-코돈 계산 | 1 | 염기 수로부터 코돈 또는 아미노산 수를 계산하기 |
| 용어 정의-다면발현 | 1 | 한 유전자가 여러 형질에 관여하는 용어를 지정하기 |
| 유전자 구성 요소 판별 | 1 | 엑손·인트론·프로모터 기능을 구분하기 |
유전자는 단백질을 만들기 위한 설계도 역할을 하며 여러 구성 요소가 각기 다른 기능을 담당한다. 엑손(Exon)은 실제로 단백질 아미노산 서열을 지정하는 코딩 부위이며 전사 후 절제되지 않고 번역되어 단백질을 결정한다. 인트론(Intron)은 전사되더라도 전사 후 스플라이싱 과정에서 제거되는 비코딩 부분으로 단백질 정보를 직접 담고 있지 않다.
프로모터는 유전자의 발현 시기와 위치를 조절하는 조절부위로서 유전자의 발현을 켜거나 끄는 스위치 역할을 한다. 따라서 프로모터는 단백질 서열 정보를 포함하지 않으며, 조절 기능과 코딩 기능을 구분해 이해해야 한다.
단백질 합성의 장소는 리보솜이며, 리보솜은 유전자가 아닌 세포 소기관으로서 mRNA를 바탕으로 아미노산을 연결해 단백질을 만든다. 엽록체·미토콘드리아·액포 등 다른 소기관은 각각 광합성·호흡·저장 기능을 담당하므로 단백질 합성 기능과 구분해야 한다.
유전자와 형질의 대응 관계는 일대일이 아닐 수 있다. 하나의 유전자가 여러 가지 서로 다른 형질에 동시에 영향을 미치는 현상은 다면발현(Pleiotropy)이라 하며, 이는 유전자-형질 관계가 복잡할 수 있음을 보여준다.
염기쌍 법칙에서 퓨린(A,G) 총합은 피리미딘(T,C) 총합과 같다는 점을 이용해 염기 수를 계산할 수 있다. DNA 염기는 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C), 티민(T) 네 가지이며 RNA에는 티민 대신 우라실(U)이 들어간다는 점을 구분해야 한다.
1) 코돈 계산 예시: 염기 600개로 이루어진 DNA 단편이 단백질로 합성될 때, 코돈은 염기 3개가 하나의 단위를 이루므로 600 ÷ 3 = 200 코돈이 형성된다고 본다.
2) 아미노산 대비 염기 수 예시: 30개의 아미노산으로 된 효소를 합성하려면 아미노산 1개당 DNA 염기 3개가 필요하므로 30 × 3 = 90개의 염기가 최소 필요하다고 본다. 실제 유전자에는 시작·종료 코돈 등이 추가될 수 있으나 '최소한'을 묻는 문제에서는 아미노산 수 × 3을 적용한다.
3) 염기쌍 법칙 계산 예시: 퓨린(Purine, A+G) 총합이 76개이고 티민(T)이 36개일 때 피리미딘(T+C) 합이 76이므로 C = 76 − 36 = 40개임을 계산해 사이토신 수를 구한다.
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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