우리 몸의 여러 세포들은 동일한 유전 정보를 가지고 있지만 단백지을 선택적으로 생산하기 때문에 서로 다른 종류의 세포가 된다.
즉, 세포들은 동일한 DNA 분자를 가지고 있지만 어떤 단백질은 만들면서 어떤 단백질은 만들지 않기 때문에 서로 다른 세포가 되는 것이다.
생물학자들은 어떻게 단백질을 선택적으로 생산하여 다양한 세포들을 만들어 내는지 알기 위해 그 전단계로 어떻게 유전 정보가 저장되고,
복제되고, 해독되는가 하는 수수께끼를 풀어야 했다. 그래서 장내 박테리아인 대장균처럼 단순한 유기체의 경우를 분석해 보았다.
생물학자들이 대장균에 관심을 갖게 된 또 다른 이유는 '효소유도'라는 신비로운 현상 때문이었다.
대장균은 글루코오스라는 당을 좋아하는데 글루코오스가 없으면 다른 당이라도 분해하여 섭취한다.
당의 일종인 락토오스는 베타-갈락토시다아제라는 효소에 의해 분해되어 글루코오스와 갈락토오스가 된다.
글루코오스가 풍부한 곳에서 자라는 대장균은 베타-갈락토시다아제를 거의 만들지 않는다.
그런데 글루코오스 대신 락토오스만 있는 상황이면 효소 생산 속도는 천 배 가까이 급격히 늘어난다.
어떻게 해서 박테리아는 분해해야 할 성분이 등장하는 순간 필요한 효소를 만들도록 유도된 것일까?
프랑수아 자콥과 자크 모노는 이와 관련한 연구로 1965년에 노벨상을 받았다. 효소 유도가 어떻게 일어나는지를 이해하기 위해서는
먼저 DNA, RNA, 단백질의 구조와 상호 작용을 알아야 한다. DNA는 RNA를 만드는 주형이며 RNA는 단백질을 만드는 주형이다.
즉, DNA에 저장된 유전 정보는 두 단계를 거쳐 단백질로 해독되는 셈이다. DNA는 긴 사슬의 형태로 이어져 있는 핵산들의 가닥 2개가 나선 모양으로
결합한 구조로 되어 있다. 이 핵산들에는 각각 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C), 티아민(T) 같은 염기가 하나씩 들어 있다.
한쪽 가닥의 아데닌은 티민과, 구아닌은 시토신과 상보적으로 결합하는데, 이들 염기의 배열 순서가 유전 정보이다.
이제 DNA 정보가 어떻게 해독되는지 알아보자. 유전자 정보를 해독하는 첫 번째 단계는 '전사' 과정으로, '메신저 RNA'가 DNA 분자 중
한 가닥과 상보하는 염기서열을 전사한다. 두 번쨰 단계는 그렇게 만들어진 mRNA가 단백질로 해독되는 과정으로 '번역'이라고 불린다.
단백질은 아미노산이라는 조각들이 모여 긴 사슬을 이룸으로써 만들어진다. 그러므로 DNA 염기 서열과 단백질 아미노산 서열은 직접적인 대응 관계가 있다. 아미노산 서열의 내용은 단백질의 모양과 화학적 속성을 결정한다. 그렇다면 대장균의 효소 유도 현상으로 돌아가 보자. 어떻게 대장균과 같은 박테리아는 락토오스가 있을 때만 베타-갈락토시다이제를 생산하는가? 자콥과 모노는 효소 생산을 통제하는 것이 베타-갈락토시다아제 유전자에 존재하는 어떤 스위치의 역할임을 알아냈다. 스위치는 락토오스가 없으면 꺼져 있지만 락토오스가 등장하면 바로 켜진다. 스위치는 두 가지 요소로 이루어져 있다. 락토오스 억제 물질이라는 단백질과 베타-갈락토시다아제 유전자 근처에 있는 짧은 DNA 서열이다.
이 염기 서열 영역에 락토오스 억제 단백질이 결합할 수 있다. 억제 단백질이 이 DNA 서열에 결합해 있을 때는 유전자가 꺼진 상태라서 RNA나 단백질이 만들어지지 않는다. 하지만 락토오스가 등장하면 억제 물질은 락토오스와 결합해서 DNA에서 떨어져 나가고 TNA 전사 및 베타-갈락토시다아제 효소 생산이 개시된다. 락토오스 억제 물질이 효소 생산을 통제하는 과정은 유전 논리를 잘 보여 주는 훌륭한 사례로, 꼭 필요할 때만 유전자가 사용된다는 사실을 잘 보여 준다. 이러한 과정은 우리 몸의 세포들의 어떻게 단백질을 선택적으로 생산하는가를 해명할 수 있는 열쇠가 된다.
1. 위 글의 전개 방식에 대한 설명 중 적절한 것을 <보기>에서 골라 바르게 묶은 것은?
ㄱ. 특정 현상이 일어나는 과학적 원리를 설명하고 있다.
ㄴ. 새로 발견된 과학 원리의 응용 가능성을 설명하고 있다.
(제가 여기서 이 보기를 틀렸다고 한 이유가, 새로 발견된 과학 원리의 '응용 가능성'이라면 뭔가 다른 분야, 그러니까 저런 생물분야가 아니라
물리, 화학분야에서 저런 유전 정보의 저장 복제 해독이나 효소 유도 등등이 응용되는 모습이 있어야 하는데 그런게 없어서 틀렸다고 했습니다.
괜찮은 생각이죠? 언어 영역이 하도 이상한 데에서 빵빵 터지는게 많으니까, 솔직히 내 판단력에 대한 확신이 안 서요)
ㄷ. 현상에 대한 연구가 지니는 과학적 의의를 제시하고 있다.
ㄹ. 질문을 던지는 방식을 통해 독자의 관심을 유도하고 있다.
(백날 질문을 던져봐라 내가 DNA에 관심이 가져지나 -_-;;; 솔직히 엄청 공감 안됨미?ㅋㅋㅋㅋㅋ)
ㅁ.기존 이론을 보완할 수 있는 새로운 이론을 소개하고 있다.
1. ㄱㄴㄷ 2. ㄱㄴㅁ 3. ㄱㄷㄹ 4. ㄴㄷㄹ 5. ㄷㄹㅁ
뭐가 맞다고 생각하심?
2. 위 글의 집필 의도를 보기를 활용하여 표현한다고 할 떄 가장 적절한 것은?
A 박테리아가 생명계에서 어떤 역할을 하는가?
B 박테리아의 효소 유도 현상이 어떻게 일어나는가?
C 유전 정보가 어떻게 저장되고 복제되고 해독되는가?
D 메신저 RNA가 어떻게 DNA 염기 서열을 전사하는가?
E 우리 몸의 세포들이 어떻게 단백질을 선택적으로 생산하는가?
1. E에 대한 답변을 통해 A의 의문을 해결한다.
2. A, C에 대한 답변을 통해 D의 의문을 해결한다.
3. C, D에 대한 답변을 통해 A의 의문을 해결한다.
4. E의 의문을 해결하기 위해 B에 대해 설명한다.
5. B의 의문을 해결하기 위해 A에 대해 설명한다.
전 2번이라고 했는데 이거 맞는 답입니까?
일단 물어보신 지문이 2012년 EBS 인터넷 수능 비문학편 p.206에 있는 것이군요. 일단 1번 문제의 ㄴ은 이해는 잘 하셨습니다. 다만 꼭 생물학이 아닌 다른 학문으로 응용해야 하는 것은 아닙니다. 예를 들자면 같은 생물학 안에서도 DNA와 관련된 정보를 바탕으로 다른 생물의 분류 방식에 응용하는 것과 같은 방식이 있을 수도 있지요. ㄹ에서 질문을 통해서 독자의 관심을 가지는 것은 주로 서론 부분에서 많이 나오는 방식이죠? 처음부터 정답을 말해주는 것과 처음에 질문을 통해서 답을 알아가는 과정 중에 사람들에게 호기심과 궁금함을 더욱 유도하는 아무래도 후자가 되겠네요.
2번의 정답은 4번입니다.
이 글의 주제는 \'이러한 과정은 우리 몸의 세포들의 어떻게 단백질을 선택적으로 생산하는가를 해명할 수 있는 열쇠가 된다.\'에 해당하는 부분을 통해서 찾을 수 있겠네요.