생물학의 꽃, 유전물질과 유전자 DNA RNA

 

 

대충 이 부분 자세히 설명하는 글이다.

 

이 글은 생리학과 세포생물학, 그리고 분자생물학의 가장 근원적인 현상에 대해 논하는 글로, 앞으로 내가 쓸 글에서 이 현상에 대한 설명이 필요할 때 이 글만 복붙 해놓고 지나가려고 쓰는 글이다. 이 글의 수준은 고등학교 생물학 시간에 졸지 않았어도 약간 어려울 수도 있는데, 그 이유는 내가 공부한 걸 정리하는 글이기도 하다. 여담인데, 생물학만큼 쉬운 학문이 있을까...? 생물학은 어려운 게 아니라 그냥 더럽게 복잡할 뿐이다.

 

 

목차

1. 유전물질이란?

2. Gene Expression Process

3. 결론

 

 

 

* 혹시 본문에 틀린 내용이 있다면 댓글로 지적해 주시면 감사하겠습니다.

 

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1. 유전물질이란?

© Clker-Free-Vector-Images, 출처 Pixabay

 

유전물질이란 쉽게 말해서 유전자이다. 유전자는 뭘까? 그 이름에서 추론할 수 있듯이 한 세대에서 다음 세대로 넘어갈 수 있는 물질들을 일컬으며, 그 주요한 형태로는 DNA와 RNA가 있다.

 

그렇다면 여기서 잠깐 생각해 보자, 왜 생물은 유전 물질을 다음 세대로 넘겨주려고 하는 것이며 왜 하필 DNA와 RNA 등의 형태로 넘겨주는 것일까?

 

우선, 상대적으로 간편한 첫 번째 의문에 대해서 먼저 대답하려고 한다. 모른다. 진짜 왤까? 왜 DNA나 RNA는 복제돼서 지속하여 존재하려는 성질이 있는 것일까, 진짜 왜지?

 

두 번째로, DNA나 RNA가 유전자로써 다음 세대에서 전달됐을 때 발현되는 '기능'들에 대해 논해보려고 한다. DNA나 RNA의 목적은 결국 세포에서 원하는 Protein(단백질)을 만들어내는 것이다. 여기서 또 누군가가 "왜 하필 Protein인가요, 멀쩡한 Lipid나 Carbohydrate"는 왜 안되죠?라고 묻는다면, 미안하다만 그야 나도 모른다. 나는 조물주란 개념은 믿지 않지만, 그런 건 조물주에게 물어보시기를 바란다.

 

각설하여서, 이제 다음 파트에서 그렇다면 어떻게 DNA나 RNA가 Protein으로 바뀌는지에 대해 자세히 알아보려고 한다.

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2. Gene Expression Process

 

밋밋하지만 모든 것을 담고 있는 그림이다.

한 번 더 강조하지만, "왜 하필 DNA는 Protein을 만드나요?"라는 근원적인 질문에는 내가 답을 해줄 수가 없다. 아무튼 간에, DNA와 같은 gene(유전자)가 발현되어서, Protein을 만드는 과정을 gene expression이라 한다. 이 과정을 분자생물학 수준으로 필자가 다룰 수 없는 건 아니지만, 늘 그랬듯이 글 길이와 노력 대비 산출 비용을 고려할 때, gene expression에서 가장 중요한 두 부분에 대해서만 특별히 자세히 다루려고 한다.

 

그 가장 중요한 두 부분은 바로 DNA가 RNA로 바뀌는 과정, 그리고 RNA가 Protein으로 바뀌는 과정으로, 이들에게는 각각의 이름이 존재한다. 이를 각각 'Transcription'과 'Translation'이라고 한다. 전체 gene expression 과정을 간단하게 요약하면 다음과 같다. DNA의 염기서열에 담긴 RNA의 순서도는 RNA를 만들게 하고, DNA에 틀에 따라 transcription된 RNA는 Protein의 기본 단위 체인 amino acid의 순서를 담고 있어 최종적으로 DNA 염기서열에 저장된 정보에 따라 Protein RNA로부터 translation 된다.

 

그리고 이제 Transcription과 translation에 대해서도 조금 자세히 다뤄보고자 한다.

 

Transcription

 

DNA로부터 RNA를 만들어내는 과정을 transcription이라고 한다. 이 과정은 RNA polymerase라는 효소에 의해 진행되어 DNA template의 염기서열에 상응하는 RNA sequence를 만들어내는 과정이다. 만들어진 RNA는 바로 Translation 과정으로 진행되어 Protein으로 translation 되는 것이 아니라, 필요에 따라 여러 가지 다른 생화학 과정에 거쳐지게 된다. 이중, 특별히 translation을 위해 처리된 RNA를 messenger RNA, mRNA라고 한다.

 

 

Translation

 

앞서 언급한 mRNA는 translation을 위해 Ribosome이라는 세포 내 소기관으로 향한다. 여기서 RNA들의 염기서열은 염기 3개당 1개의 amino acid에 상응하는 정보, codon이라는 개념으로 묶이어 amino acid sequence라는 정보로 바뀌게 되어 최종적으로 protein을 만들어 낸다.

 

 

이 글에서 생략한 생물학 내용이 너무나도 많아서 개인적으로 아쉽지만, 내가 이 글을 쓰기 위해 참고한 분자생물학 핸드아웃만 봐도 ㅎ... 그냥 적당히 gene expression에 필요한 개념들 위주로 간추려 보았다..

 

 

 

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3. 결론

 

DNA에 저장된 정보에 따라 Protein이 만들어져 생물체(특히 세포 단위)의 working unit으로 일한다!