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산업과 기술에 대한 이해

핵산 DNA와 RNA 구조와 차이점 싹정리! (뉴클레오타이드와 진핵세포가 무엇인지까지)

 

 

DNA RNA 차이, 핵산구조, 뉴클레오타이드란, 염기서열차이, 진핵세포 원핵세포 차이 

 

 

안녕하세요. 정리남입니다.

DNA와 RNA가 무엇이고, 둘 간의 차이점에 대해 알아보겠습니다. 

 

 

 

일단 DNA란 '핵산'이라는 것을 기억하자.

DNA는 유전정보를 가지고 있는 물질입니다.

Deoxyribo Nucleic Acid (디옥시리보 뉴크레익 엑시드)의 약자이죠.

 

먼저, Nucleic Acid는 '핵산'을 말하는데, 이 '핵산'은 '핵 안에 들어 있는 산성물질'이라 이해하시면 됩니다.  그리고 앞쪽에 DeoxyDe - Oxygen으로 '떨어져나간 - 산소'를 의미하는데, 내용 맨 마지막에 다시 한번 나옵니다만 이 DNA는 RNA 대비 5탄당 구조에서 산소원자가 하나 빠져있는 구조에요. 그래서 'De-Oxy' 라는 단어가 붙은 것입니다. 그냥 '그렇구나' 정도로만 생각하시고 넘어가시고요. 마지막으로 ribo는 '리보오스(ribose)'라 하여, 탄소가 5개로 되어 있는(=5탄당) 단당류의 한 종류를 말합니다.

 

따라서 이를 정리하면 아래와 같습니다. 

 

 

'Deoxy' = De - Oxygen = 산소가 떨어져나간

'ribo' = ribose = 탄소가 5개인 단당류(=5탄당)의 일종

'Nucleic Acid' = 핵산 = 핵 안에 들어 있는 산성물질

 

 

'DNA'

= Deoxyribo Nucleic Acide

= 산소원자가 떨어져나간 5탄당 구조를 가진, 핵산

 

 

결국, DNA는 '산소 원자가 떨어져 나간 5탄당의 구조를 가진 가진, 핵산'이라 풀어볼 수 있습니다.

그럼 이를 더욱 풀어서 이야기 해도록 하죠. 

 

 

정리)

뭔지 잘 모르겠지만, 일단 여기에서 기억하셔야 할건, 'DNA는 핵산'이다. 근데 '구조상 산소가 하나 없나보다' 정도가 되겠습니다. 

 

 

 

 

 

 

핵산. 여기에서 '핵'이란 어떠한 것을 의미하는가? 

**다음의 내용은 DNA를 이해하기 위한 '제반지식' 정도로 가볍게 읽으시면 됩니다. 

 

벽돌집은 무엇으로 되어 있냐? 라고 묻는다면, '벽돌'로 구성되어 있다고 할 수 있습니다.

이와 마찬가지로 우리 몸을 구성하는 것이 무엇이냐? 라고 묻는다면, 바로 '세포'라 말할 수 있겠죠. 네. 우리의 몸은 세포로 이루어져 있습니다. 

 

 

이러한 세포들이 모이면 무엇이될까요? 바로 '조직'이 됩니다. 소위 근육조직, 신경조직이란 말을 심심치 않게 들어보셨을 겁니다. 조직은 세포보다 더욱 큰 단위 입니다. '조직'들은 서로 '유사한 세포'들이 모여서 구성된다고 합니다.

 

 

그 다음 '조직'들이 모이면 '기관'이 되는데요. 위, 소장, 대장 등은 바로 '기관'이 해당합니다.

'기관'은 유사한 조직들이 모여있는게 아니라, '여러 다양한 조직들이 모여 구성'됩니다. '소장'에는 근육조직과 신경조직이 등이 함께 존재하는 것이죠. 그리고 마지막으로 이러한 '기관'들이 모인다면, 이것을 우리는 바로 '개체' 라고 부릅니다. 이 '개체' 란, 바로 독립적으로 살아가는 하나의 '생명체'를 말합니다. 

 

 

세포 → 조직 → 기관 → 개체(=생명체)

 

 

참고로 '개체'를 '식물'과 '동물'로 나누어 보면, 조금 다른 단위들이 추가로 포함되어 있습니다.

식물의 경우에는 조직과 기관사이에 '조직계'가 더 있다고 하고(ex 표피조직계), 동물의 경우에는 기관과 개체 사이에 '기관계'라는 단위가 더 있다고 하네요(ex 소화계, 호흡계, 면역계, 배설계 등). 여하튼! 큰 틀에서 생명체의 구성은 위와 같이 네 가지로 나누어 볼 수 있습니다.

 

 

그리고 우리 인간을 구성하는 세포.

'세포 안에' DNA에서 말하는 '핵'이 있습니다. 

 

 

 

 

 

'진핵세포와 원핵세포란 무엇인가.'

우리 몸을 구성하는 '세포'의 구조을 알아볼까요? 

먼저 세포는 '세포막'으로 둘러싸여 있습니다. 그리고 세포는 우리 몸을 구성하는 가장 작은 단위라고 했죠? 이 각각의 세포 안에 바로 DNA에서 말하는 '핵'이 있습니다(아래 오른쪽 그림). 핵이 있는 세포를 '진핵세포'라고 하는데, 바로 이 핵 안에 DNA와 RNA가 존재하는 것이죠. 

 

출처 : 구글

 

 

물론 핵이 없는 세포도 있습니다. 이러한 세포를 '원핵세포'라고 합니다(위 왼쪽 그림).

말씀드렸듯이, 진핵세포의 경우 DNA는 핵 안에 있지만, 원핵세포의 경우 DNA는 당연히 핵 안이 아니라, 그냥 세포질에 노출되어 있습니다. 원핵세포가 더욱 먼저 이 세상에 존재하게 되었고, 대표적인 원핵세포에는 '세균'이 있다고 합니다. 진핵세포의 예로는 바로 '동물'과 '식물'이 포함됩니다. 우리는 바로 진핵세포로 구성되어 있는거에요. 

 

**세포질 : 세포막 안에 핵 제외한 나머지부분

 

원핵세포 + 단세포생물 = 세균. 

진핵세포 + 단세포생물 = 아메바, 효모

진핵세포 + 다세포생물 = 동물, 식물 

 

 

 

 

제일 처음에 DNA는 '핵산'이다 라고 말씀드렸고, 핵산'이란, 핵 안에 있는 산성물질이라 했었죠?!

여기서 말하는 '핵'은 결국 진핵세포를 구성하는 '핵'을 말하는 것이며, 그 핵 안에 DNA가 있는 것입니다. 

 

 

정리)

우리 몸을 구성하는 가장 작은 단위체인. '세포'

핵의 유무에 따라 핵이 있는 세포를 '진핵세포', 핵이 없는 세포를 '원핵세포'로 구분함. 

우리들은 바로 진핵세포로 구성되며, 이 진핵세포에 존재하는 '핵' 안에 바로 DNA와 RNA라는 유전물질이 있음. 

그래서 DNA = 핵산 = 핵안에 있는 산성물질 인 것. 

 

 

 

 

 

 

DNA 구조와 염기서열 (핵산의 구조)

핵산.

핵 안에 들어 있는 산성물질에는 두 가지가 있습니다. 바로 DNA와 RNA 입니다. 

 

 

이러한 핵산의 구성 성분C(탄소), H(수소), O(산소), N(질소), P(인)로 이루어져 있습니다. 우리가 생명을 유지하는데에 가장 기본적인 3대 영양소는 단백질, 탄수화물, 지방인데요. 단백질은 C, H, O, N으로 구성된 물질이죠. 핵산은 여기에 P(인)까지 포함되어 구성되어 있는 것입니다. 

 

**3대 영양소란?

동물은 생명을 유지하는데 필요한 물질을 합성함. 또는 에너지를 얻기 위한 원료가 되는 물질을 흡수함. 이 원료가 되는 물질이 영양소인데, 영양소에는 탄수화물, 지방, 단백질, 무기염류, 비타민, 물 등이 있음. 이들을 통해 몸을 구성하는 물질을 만들기도, 에너지를 얻기도, 생리기능을 조절하기도 함. 이들 중 가장 기본적이고 중요한 세 종류의 영양소를 3대 영양소라 하는 것. <출처 : 네이버 지식백과>

 

 

 

1. 핵산의 구조 

핵산의 구조는 아래와 같습니다. 

단백질의 기본단위를 '아미노산'이라 하고, 탄수화물이나 당의 기본단위는 '포도당' 이라 하는 것처럼, '핵산'의 기본단위는 '뉴클레오타이드'라고 합니다. 이 뉴클레오타이드는 '당 + 인산 + 염기가 1 : 1 : 1'로 아래와 같은 구조를 띠고 있습니다. 핵산의 구조는 바로 이 뉴클레오타이드로부터 시작되는 것입니다.

핵산의 기본단위인 뉴클레오타이드의 구조 (출처 : https://blog.naver.com/insight401/221970333378)

 

 

위 '뉴클레오타이드'의 '당' 부분이, 또 다른 뉴클레오타이드의 '인산 부분'과 반복적으로 결합되어 긴 사슬 모양의 구조를 띄는데, 이를 '폴리뉴클레오타이드'라 하며, 핵산두 개의 폴리뉴클레오타이드나선형으로 꼬여 결합되어 있는 구조를 하고 있습니다. 폴리뉴클레오타이드와, DNA의 구조는 아래를 참고해보세요! 

 

 

여러개의 뉴클레오타이드 → 폴리뉴클레오타이드

두 개의 폴리레오타이드 나선형 결합 → '핵산'

핵산 = DNA 혹은 RNA 를 말함.

 

 

뉴클레오타이드가 폴리뉴클레오타이드(우측)로 결합되는 모습 (출처 : https://blog.naver.com/insight401/221970333378)

 

두개의 폴리뉴클레오타이드가 나선형으로 꼬여 결합된 '핵산'의 모습.  (DNA의 모습) (출처 : https://blog.naver.com/smile737/221487488464)

 

 

 

 

2. DNA 염기에 대해. 

DNA는 핵산이며, 핵산은 뉴클레오타이드로 구성되므로, 결국 DNA는 뉴클레오타이드의 구조인 인산 + 당 + 염기의 구조를 띠고 있다고 할 수 있겠습니다. 여기에서 염기는 어떻게 구성되어 있는지 한번 볼께요. 

 

 

염기에는 종류가 있습니다. 그리고 DNA와 RNA는 각각 가지고 있는 염기의 종류가 서로 다릅니다.

DNA가 가지는 염기의 종류에는 A, G, C, T (아데닌, 구아닌, 시토신, 티닌)이 있고, RNA가 갖는 염기의 종류에는 A, G, C, U(아데닌, 구아닌, 시토신, 우라신) 이 있는 것입니다. 

 

 

또한 염기는 서로의 짝이 정해져 있습니다. 

아래와 같이 DNA 그림을 다시 보시면, 두 개의 폴리뉴클레오타이드가 나선구조로 꼬여 결합되어 있는데요, 각각의 염기가 서로 짝 지어 있는 것을 볼 수 있습니다. 이러한 '염기쌍'은 '특정'되어 있는데요, A는 T와, G는 C와만 결합★합니다. 즉, DNA는,  A-T, G-C끼리 짝을 이루면서 이중 나선으로 두개의 폴리뉴클레오타이드가 결합되어 있는 것이죠. (이를 상보적으로 결합되어 있다 라고 합니다.)

 

 

특정 염기끼리 쌍을 이루어 상보적으로 결합된다.  (출처 : https://blog.naver.com/smile737/221487488464)

 

염기들의 실제 분자 결합 모습(출처 : 네이버지식백과)

 

 

 

 

 

DNA는 수많은 뉴클레오타이드로 구성되고, 그 수많은 뉴클레오타이드에 달려 있는 염기들 또한, 다양하게 배열 될 수 있기 때문에, 이 염기의 서열은 다양한 유전정보를 가진 '암호코드'로 작용합니다.

 

 

예를들어 만약 염기의 서열이 A-G-C-C-T-A라면 → '직모'를 형성. A-G-C-T-T-A의 염기서열을 갖는다면 → '곱슬머리'를 형성한다고 가정해볼께요. '특정 염기서열' → '특정 형질'을 나타낸다는 점에서, 인간의 유전적 암호코드로 작용한다고 하는 것입니다. 뉴클레오타이드를 이루는 인산 + 당 + 염기 중, 당과 인산 말고 '염기의 서열이 어떻느냐에 따라' 서로 다른 '형질'이 나타난다는 점을 기억하시길 바랍니다. 

 

 

DNA는 유전적 암호를 담고 있다! 염기의 서열에 의해!

 

 

 

그래서 인간의 염기서열을 확인하는 작업이 바로 '게놈프로젝트'라 하는 것이고, 이는 아직까지 발견하지 못하 염기서열에 따른 인간의 형질을 연구하는 프로젝트가 됩니다. 염기 서열에 따른 → 인간의 형질에 대한 어떠한 규칙을 모두 발견해낸다면, 유전적 질병이 발현하기 전에 단순히 유전 정보만으로 질병에 대한 예측과 대응을 할 수 있을 것이기에 이러한 연구가 지속적으로 진행되고 있는 것입니다. 

 

 

 

 

 

 

RNA는 무엇일까? DNA와 RNA의 차이

세포의 핵 안에 들어 있는 DNA는 두 개의 긴 폴리뉴클레오타이드가 나선형으로 꼬여 결합된 구조를 띄고 있고, DNA가 가지고 있는 염기의 서열에는 유전적 정보가 담겨 있다고 말씀드렸는데요. 이러한 유전적 정보는 모든 염기서열에. 즉 DNA 전체에 담겨 있는것은 아닙니다. 어느 특정 부분만이 특정 형질에 대한 정보를 담고 있는 것이죠. 

 

 

예컨데, DNA의 어떠한 부분에서 '혈당을 조절하는 인슐린 단백질을 만들어내는 암호'를 담고 있다 하겠습니다.

그리고 실제로 이 암호를 통해 인슐린을 만들어 내는 과정을 살펴볼께요.

 

 

먼저 핵 안에서 DNA의 해당 유전암호의 '사본'이 만들어 집니다. 이것이 바로 RNA입니다.

DNA의 유전 정보가 복사된 RNA는 이후, 핵 밖으로 빠져나와 → '리보솜'(단백질을 만드는 공장으로 이해)으로 들어가게 됩니다. → 이 리보솜에서 (또 다른 종류의 RNA를 만나) '인슐린'이라는 단백질을 만들어 내는 것입니다.

 

 

DNA에서 RNA가 전사되어 단백질을 합성하는 과정

 

 

 

 

 

위 그림을 두번째 그림을 보시면, DNA의 이중나선 구조의 일부분(=특정 유전암호가 있는 부분)이 분리되어, RNA가 맞대응해 유전 정보를 전달(복사) 합니다. → 그 다음 핵 밖으로 빠져나와 리보솜안에서 그 유전정보가 담긴 단백질을 합성해 내고 있습니다(맨 아래 그림).

 

 

 

결국, DNA는 유정적 형질을 타나내는 암호이자 설계도의 '원본'인 셈이 되고, 실제 그 암호가 지닌 단백질을 만들어 낼 때에는, 해당 암호의 복사본인 RNA가 이용되는 것입니다. 따라서 RNA는 DNA와 달리 '단일 가닥'이며, RNA는 유전정보를 전달하고 단백질 합성에 관여하는 역할을 수행합니다. 

 

 

DNA, RNA 구조 (출처 : http://gainbio.net/m/?act=info.page&seq=12)

 

 

 

 

 

이 밖에도, '당'의 경우에도 DNA와 RNA가 다릅니다. 

DNA는 Deoxyribo Nucleic Acid의 약자이고, RNA는 Ribo Nucleic Acid의 약자입니다. 

차이는 바로 De-oxy Ribo 즉, 산소가 떨어져 있는 '당(=리보오스)'이냐, 아니면 산소가 떨어져 있지 않은 '당(=리보오스)'냐 인데, 산소가 떨어져 나간 당의 구조를 띤다면 DNA. 산소가 붙어 있는 당의 구조를 띤다면 RNA 인 것입니다. 

 

 

DNA와 RNA는 '핵산'이며. 

핵산은 뉴클레오타이드라는 단위체로 구성되는데

이 뉴클레오타이드의 구조는 인산 + 당 + 염기라 했습니다. 

결국 DNA와 RNA에는 5탄당 단당류를 가지고 있는 것입니다. 

 

출처 : https://cafe.naver.com/biofactacademy/64

 

 

DNA와 RNA가 갖는 '당'의 분자 구조를 보면,

DNA는 탄소 5개에 -H가 결합된 구조이고, RNA는 탄소 5개에 -OH가 결합된 구조를 띈다는 점에서 다릅니다. 즉, DNA 당'에만 O가 하나 빠져있는 것입니다. 그래서 De-oxy리보오스가 되는 것이죠.

 

 

 

요약하면, DNA와 RNA는 그 구조과 구성의 측면에서 봤을 때,

염기서열과 당의 구조가 다르고, DNA의 분자구조는 이중나선구조. 그리고 RNA는 단일가닥이라는 점에서 다르다는 점을 기억하시며 됩니다.

 

 

 

 

 

 

DNA와 RNA란 무엇일까. 최종정리

 

 

 

'Deoxy' = De - Oxygen = 산소가 떨어져나간

'ribo' = ribose = 탄소가 5개인 단당류(=5탄당)의 일종

'Nucleic Acid' = 핵산 = 핵 안에 들어 있는 산성물질

 

 

DNA

= Deoxyribo Nucleic Acide

= 산소원자가 떨어져나간 5탄당 구조를 가진, 핵산

 

 

RNA

= Ribo Nucleic Acide

= 5탄당 구조를 가진, 핵산

 

 

 

제일 처음에, 위 와같이 DNA의 약자를 풀어서 DNA가 무엇인지 한번 살펴봤습니다. 

De-oxy-ribo가 의미하는 것에 대해서는, DNA와 RNA가 갖는 '당'의 구조를 통해 확인했고, DNA와 RNA에 '당'이 있는 이유는, 이들 핵산을 이루는 단위체인 뉴클레오타이드의 구조가 바로 인산 + 당 + 염기로 이루어져 있기 때문인것을 통해 알게 되었습니다.

 

 

Nucleic Acid(=핵산)에서의 '핵'은 우리 몸을 이루는 세포. 즉 진핵세포가 갖고 있는 '핵'을 말하며, DNA와 RNA는 핵산의 종류입니다. 즉 핵 안에 들어 있는 산성물질을 말하는 것이죠. (DNA와 RNA는 산성을 띱니다)

 

 

DNA의 염기서열은 유전적 정보. 혹은 유전적 암호를 가지고 있습니다. 

즉, 특정 염기서열이 → 인간의 특정 형질을 나타내는 것이죠. 

 

그리고 이 염기서열에 따른 인간의 형질을 연구하는 것이 바로 '게놈프로젝트'입니다. 인간의 전체 유전적 염기서열이 가진 암호를 푼다면, 어떠한 질병이 발생하기 전에, 이미 그 정보만으로도 발생가능한 질병들을 예측하고 미리 대응할 수 있을 것입니다. 

 

 

마지막으로 RNA는 DNA의 유전정보를 복사하여 리보솜이라는 단백질 공장에 전달. 단백질 합성에 관여하는 핵산의 한 종류입니다. DNA와 비교시 역할이 다르고, 염기서열 / 당에 산소가 있다는 점 / 단일가닥 / 염기의 종류가 다르다는 점이 있습니다. 

 

 

 

 

 

 

참고자료

1. 유투브 

-. 청출예람

-. EBSi 고교강의

-. 탑사이언스

2. 네이버 지식백과

 

 

 

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