DNA 가 나선형 모양을 하고 있는 이유가 무엇인가요??
안녕하세요.
우리 인간의 DNA는 나선형 모양을 하고 있는 것으로 알고 있는데요.
이렇게 굳이굳이 나선형 모양으로 되어있는 이유가 무엇일까요??
직선모양이라던지, 곡선, 원 등 도 가능했을 것 같은데 말이죠..
안녕하세요.
DNA는 세포 내에서 많은 양의 유전 정보를 저장해야 하는데 한 세포 내의 모든 DNA를 펼치면 약 2미터에 달하지만 이것이 매우 작은 세포 핵 안에 압축되어 있어야 합니다. 나선형은 이런 압축을 최적화 하는데 도움을 줍니다.
안녕하세요. 박창민 수의사입니다. DNA의 이중나선 구조는 복제와 단백질 합성을 가능하게 합니다. 이중 나선 구조의 DNA가 풀리면서 DNA 복제를 가능하게 하며 이는 추후 단백질 합성으로 이어집니다. 감사합니다.
DNA가 나선형 구조를 가지는 이유는 그 구조적 특성 때문입니다. 나선형 구조는 DNA의 두 가닥 사슬이 서로 꼬여있으면서도 안정적인 결합을 유지할 수 있게 해줍니다. 나선 사이의 공간에는 염기들이 위치하여 상호 보완적인 방식으로 쌍을 이룰 수 있습니다. 이러한 나선형 구조는 DNA 복제 시 두 가닥을 쉽게 분리할 수 있게 해주며, 유전 정보를 안전하고 효율적으로 보존하고 전달할 수 있습니다. 또한 나선의 압축과 풀림으로 DNA가 응축되거나 풀릴 수 있어 세포 주기 조절에도 기여합니다. 따라서 DNA의 나선형 구조는 유전 정보 저장과 복제, 전달 등 다양한 생명 현상에 적합하도록 진화한 결과입니다.
안녕하세요
DNA를 이루는 단위체는 뉴클레오타이드인데 크게보면 염기-당-인산 의 구조로 되어있습니다.
DNA가 나선형을 이루는 이유는 DNA를 구성하는 요소 중 디옥시리보오스(당)와 인산의 중합 형성으로 인해 생기는 결합각도 때문입니다. 일정한 각도로 연결되기 때문에 연속된 구조가 나선형으로 빙빙 돌며 연결됩니다.
이중나선은 보통 오른나사 방향으로 꼬이지만, DNA의 종류나 DNA가 있는 환경에 따라 바뀔 수 있습니다.
이중나선 구조는 효소에 의해 쉽게 펴질 수 있습니다.
유전자 발현을 하거나, 유전자 복제를 할 때 이중나선의 꼬임이 풀려야 리보솜이나 DNA중합효소가 작용할 수 있기 때문에
DNA 토포이소머레이즈 라는 효소가 DNA의 꼬임을 풀고 작용하는 동안 꼬임을 억제합니다.
분자구조 결합 상 주로 가지가 1개, 2개, 3개, 4개 까지만 연결되는 경우가 많기 때문입니다.
최대 4개로 연결되는 분자구조에서 각 가지 당 최대로 넓게 분포할 수 있는 구조는 정사면체 형태인데, 이 구조에의해 분자구조의 연결이 꺾여 있을 수 밖에 없게 됩니다.
분자 하나하나가 90도를 이루지 못하고 더 넓은 각도나 좁은 각도로 이루어져 있기 때문에 전체적으로 보면 직사각형이나 직선을 이루지 못하고 꺾여있울 수 밖에 없게 되고 긴 끈 형태로보면 나선의 형태로 보이는 것입니다.
원형의 형태로 존재하는 유전정보는 인간의 DNA와는 다르게 플라스미드라는 이름으로 원형 DNA를 총칭하는 것으로 불리고 있으므로 실제로 다른 형태로 존재하고 있습니다.
추측컨대 초기 원시 생명체는 나선형뿐만 아니라 다양한 구조의 유전물질이 있었을 것입니다. 하지만 나선형 구조의 유전물질이 가장 안정적이고 견고한 구조이기때문에 현대의 모든 생명체의 DNA 구조는 나선형 구조를 갖게 되었습니다. 좀 더 구체적으로 말하자면 나선형의 DNA는 두 사슬 가닥 사이의 안정성이나 세포 내에서의 공간 효율성, 유전자 복제 과정에서의 복제 용이성 등 여러 이점을 지니고 있습니다.
먼저, 나선형 모양은 공간을 효율적으로 사용할 수 있어서 큰 양의 유전 정보를 작은 공간에 담을 수 있습니다. 또한 나선형 모양은 안정성이 뛰어나서 DNA가 휘어지거나 뒤틀리는 것을 방지해줍니다.
우선 DNA의 뉴클레오티드의 3인산과 오탄당의 경우에는 친수성 분자이지만 염기는 질소를 가지고 있는 소수성 분자에 해당합니다. 또한 염기는 유전정보를 암호화하고 있는 부위이기 때문에 이를 보호하기 위해 염기는 안쪽에 배치되며, 물과 친한 인산, 당 골격이 바깥쪽으로 배치되는 것이지요. 따라서 외부 환경에 맞닿는 부분에는 5'인산과 오탄당의 3'탄소 간의 결합으로 인해 인산-당-인산-당-인산-당 과 같은 식으로 쌓이게 되는데 분자간의 충돌를 피하기 위해서 이 층이 조금씩 비틀어지는 구조를 갖게 되었고, 따라서 나선형이 된 것입니다.
나선형 구조는 원자들이 배열이 되면서 각각의 인력에 의해서 형태를 만들어지게 되었습니다.
이런 나선형태는 RNA를 전사하기 위해서 벌어져서 특정 효소에 의해서 단백질을 만들어 내게 됩니다 이런 기능성에 있는 단백질을 만드는데 나선영체는 상대적으로 유리한 형태이기 때문에 그런 형태를 띤 것으로 생각이 됩니다.