세포 분열 과정에서 DNA 복제는 어떻게 이루어지는건가요??

Question

세포 분열이 일어날 때 DNA가 복제된다고 배웠는데, 구체적으로 어떤 메커니즘으로 복제가 이루어지는지 잘 모르겠어요. DNA 복제 과정에서 어떤 효소들이 관여하는지, 그리고 복제가 정확하게 이루어지지 않을 경우 생길 수 있는 문제는 무엇인지 알고 싶습니다.

Answer 1

안녕하세요. 이상현 전문가입니다.

세포분열과정에서

DNA복제는 크게 4단계로나누어져서 진행됩니다.

먼저 DNA의 이중나선이 풀려서 두가닥으로 분리됩니다.

그리고 DNA 중합효소가 복제를하기시작하는데,
프라이머라는 작은 RNA가닥이 필요해서 이를 먼저 합성해냅니다.

이후 DNA 합성이 이루어지고 상보적인 염기가

해당서열에맞게 맞춰지면서 새로운 가닥이 만들어집니다.

이렇게 복제가 완료되면 방추사가 나와서

이 두가닥을 각각찢어서 가져갑니다.

이러한 방식으로 유전자가 복제되고

세포가분열될때 한가닥씩 가져가게됩니다.

분열이 완료된 세포내에서는

다시 두가닥으로 붙으며 유전자의 형태로 복원됩니다.

감사합니다.

Answer 2

세포 분열이 일어나기 전, 세포는 자신의 유전 정보를 정확하게 복제하여 두 개의 딸세포에 나눠주게 됩니다. 이 과정에서 DNA 복제가 일어나는데, 비유하자면 똑같은 책 두 권을 만들기 위해 원본 책을 펼쳐 한 장씩 복사하는 것과 비슷합니다.

다시 말해 DNA 복제란 원본 DNA를 가지고 새로운 두 개의 DNA로 만드는 과정이며 이러한 주기는 간기와 분열기로 구분하며, 간기는 G1, S, G2로 구성되고, 분열기는 다시 M로 구성됩니다.

우선 간기는 세포가 새로운 물질과 세포 내 소기기관을 합성하고 성장하는 시기이며, G2까지 초기 세포 함유물을 거의 두 배로 증가시키게 됩니다. 분열기는 핵과 세포질의 균등한 분할이 일어나며 간기와 비교하면 빠르게 일어나게 됩니다.

그리고 이런 세포 분열시 DNA 복제가 정확하게 이루어졌는지 알 수 있는 방법은 여러 가지가 있는데, 우선 유전자 검사를 통해 DNA 복제에 오류가 없는지 확인할 수 있으며, 유전체 항상성을 평가하는 방법도 있습니다.

그럼에도 DNA 복제 과정 때때로 오류가 발생할 수 있고 이러한 오류는 돌연변이를 유발하여 다양한 질병을 일으킬 수 있습니다. 대표적으로 암이나 유전 질환, 선천적 기형 등이 있습니다.

Answer 3

DNA 복제는 세포 분열 전 S기 동안 이루어지며, 이중나선 구조가 풀리면서 각 가닥이 주형으로 사용됩니다. 헬리케이스 효소가 DNA의 이중나선을 풀고, 프라이메이스가 RNA 프라이머를 합성하여 시작점을 제공합니다. 이후 DNA 폴리메라아제가 새로운 뉴클레오타이드를 주형에 따라 결합시키며, 리가아제가 불연속적으로 합성된 오카자키 절편을 연결합니다. 복제 오류가 발생하면 돌연변이나 암과 같은 유전적 이상이 생길 수 있습니다.

Answer 4

안녕하세요. 박창민 수의사입니다. 세포 분열의 S 단계에서 DNA 복제는 origin 이라는 위치에서 양방향으로 복제가 이루어지며 DNA 합성은 5'-3' 방향으로 이루어집니다. DNA 복제에 문제가 생기면 단백질 합성에 성공적으로 일어나지 못 합니다. 감사합니다.