DNA, RNA, 단백질까지의 주관식 개념 정리

주관식 문제 형식으로 기입합니다.

Q : 대장균의 형질전환으로 인슐린 단백질을 얻고자 할때, 인간의 insulin genomic DNA를 사용할 수 없다. 그렇다면, 원핵 생물인 대장균과 진핵 생물인 인간의 유전자와 어떤 차이가 있을까?

A : 진핵 gDNA를 삽입하게 된다면, 스플라이싱이 되지 않는다.

이러한 이유는 인트론에 존재할 스탑코돈 때문에 훨씬 짧은 단백질이 형성되기 때문이다.

Q : 그렇다면, 어떠한 방법으로 형성할 수 있을까?

A : 스플라이싱이 끝난 mRNA를 합성한 cDNA를 사용해야한다.

Q : 그러한 방법을 이용하여 만드는 방법은 무엇인가?

A : OligoDT로 mRNA를 추출하여 ssDNA 합성을 역전사효소로 하여 ssDNA에 RNase 처리로 dsDNA(cDNA)를 합성해 linker를 붙이며 플라스미드 벡터로 처리한다.

Q : 대장균에 많은 mRNA를 만들기 위한 promoter의 조건은 무엇인가?

A : 원핵생물인 대장균을 위해 원핵 프로모터를 가져야한다.

시그마로 인식하는 서열이 consensus seq에 가까울 수록 좋다.

Q : template DNA 서열의 ATCG에 대한 antisense RNA 서열은 무엇인가?

A : AUCG 이다.

Q : 멘델 분리의 법칙과 독립의 법칙에 대해 설명하시오.

A : 분리의 법칙은 우성과 열성의 비율이 3:1이란 것을 보여주며 생식세포 우성과 열성의 유전자가 각각 독립적으로 분리될 수 있다는 것을 보여준다.

독립의 법칙은 각 유전자 쌍이 각각 독립적으로 배우자에 전달되며, 단 금어초처럼 우성과 열성을 나타낼 수 없는 것도 있다.

Q : DNA가 단백질 합성의 template가 될 수 없는 이유는 무엇인가?

A : 단백질 합성은 염색체 DNA로부터 핵막으로 분리되어 있는 세포질에서 이뤄지기 때문에 제 2정보인 mRNA로 일하게 된다.

Q : weak bond가 생체 내에서 가지는 장점은 무엇인가?

A : 약한 결합은 생리 조건 하에서 만들고 파괴되기 쉽기 때문에 약한 결합인 반데르발스, 수소, 소수성, 이온 결합이 고분자 안에서 상호작용함으로 생물학적 기능을 결정하게 되며 이게 가장 큰 예시로 DNA의 이중가닥이 있다.

Q : DNA와 RNA의 차이점 3개를 설명하시오.

A : 1. DNA는 탄소 2번 잔기로 H를 가지지만, RNA는 OH를 가진다.

2. DNA는 T, RNA는 그 대신 U를 가진다.

3. DNA는 이중가닥, RNA는 단일가닥을 기본으로 가진다.

Q : RNA가 초기 유전 정보로 인식하게 된 이유는 무엇인가?

A : DNA는 U를 T로 판단하는데, U의 경우 시토신, C가 탈아미노화로 구별할 수 없기 때문에 더 진화된 유전정보라 판단한다.

Q : 원핵세포와 진핵세포 내의 리보솜 차이점은 무엇인가?

A : 원핵세포는 시작 코돈을 찾기 위해 샤인 달가노 시퀀스를 사용하고, 진핵세포는 5' cap을 찾는다.

또한, 리보솜 내의 Large 리보솜에서 rRNA가 진핵세포는 28s이지만, 원핵세포는 16s 이다.

Q : RNA의 종류와 특징을 설명하시오.

A : mRNA는 정보를 가져 단백질을 형성할떄 필요한 유전 코드를 가진다.

rRNA는 mRNA를 단백질로 translation할 때 필요한 리보솜의 주 핵심이다.

tRNA는 mRNA에 맞는 단백질 아미노산을 가져다 주는 어댑터이다.

RNAi(siRNA)는 RNA가 특정 mRNA를 파괴해 발현 억제해준다.

Q : B형 DNA가 10,500bp이고, Lk가 950이다. 이때의 Tw와 Wr는?

A : Lk=Tw+Wr 이므로 950=10,500/10.5+Wr 이므로, 1000, -50 이다.

Q : 인간은 왜 CO2를 에너지로 사용하지 않고 포도당을 사용할까?

A : 포도당은 약한 공유결합을 가지고 있어 소화, 분해가 쉬우며 많은 에너지를 가지고 있기 때문이다.

Q : RNA의 기질, template, 효소, 프라이머에 대해 설명하시오.

A : ribonucleoside 5'-삼인산, dsDNA, RNA polymerase, 없다.

Q : DNA의 중합효소와 RNA 중합효소의 공통점과 차이점은?

A : 공통점은 뉴클레오시드 5' 삼인산과 다른 뉴클레오시드 3'-OH와 phosphodiester 결합을 하며, 차이점은 DNA 중합효소는 deoxynucleotide를, RNA는 ribonucleotide를 사용한다.

Q : 완성된 mRNA에서 앞쪽과 뒷쪽의 화학 그룹은 무엇인가?

A : 5'-삼인산, 3'-OH이다.

Q : RNA에서 번역되지 않는 부분은?

A : 5' UTR, 3' UTR (cap, poly A tail)

Q : 인트론과 mRNA 스플라이싱이란?

A : 인트론은 전사체에서 해독되는 엑손과 달리 해독되지 않는 부분이며 스플라이싱은 진핵 생물에서의 핵에서 intron을 제거하고 엑손만 연결하는 작업이다.

Q : DNA 5' ATCGAAT 3' 로 나올 수 있는 2가지 RNA는?

A : sense 5' AUCGAAU 3', antisense 3' UAGCUUA 5'

Q : 유전자 기술로 진핵세포 유전자를 효모에 넣었을때보다 대장균에 넣었을때 발현되지 않는 이유는?

A : 대장균은 원핵생물이고 대장균의 RNA polymerase는 진핵생물의 promoter를 인식하지 못하기 때문이다.

Q : 아미노아실 tRNA synthetase 기능 3가지는?

A : tRNA 분자의 아미노산 인식 부위 인식, 여러 아미노산들로부터 하나의 아미노산 구별 능력, RNA 분자에 결합된 옳지 않은 아미노산 제거 능력이다.

Q : 원핵생물과 진핵생물의 해독상 차이점은?

A : 원핵생물은 샤인 달가노 시퀀스를 읽고 바로 아래에 있는 AUG로 시작되지만, 진핵생물은 5' cap에서 AUG 시작하며 원핵생물은 스플라이싱이 없으며 전사후 바로 번역이 될 수 있고, 진핵생물은 핵에서 전사후 스플라이싱을 거치며 세포질에서 번역된다.

Q : 안핀센 도그마로 알 수 있는 것은?

A : 아미노산의 서열을 통해 단백질의 접힘이 영향받는 것을 알아냈다.

Q : 동위원소 14N, 15N에서 각각 키운 세균을 섞어 밀도 원심분리 후 알아낼 수 있는 것은?

A : DNA는 복제 동안에 2가닥의 이중나선이 영구히 분리되며 이는 반보존적 과정임을 밝혀냈다. (HH, HL, LL)

Q : Central Dogma에 대해 설명하라.

A : DNA에서 RNA로 transcription, RNA에서 단백질로 Translation 되는 과정이다.

Q : 하나의 형질은 항상 하나의 유전자로 결정되는가?

A : 아니다, 하나의 유전자가 아닌 여러 개의 유전자가 관여한다. (예시 : 키)

Q : 항상 우성과 열성으로 대립 유전자를 구분할 수 있는가?

A : 아니다, 금어초의 꽃잎 같은 경우 RR, Rr, rr이 모두 달랐다.

Q : 병원성 세균 S와 비병원성 세균 R로 통한 형질전환 실험에서 디옥시리보뉴클레아제, 리보뉴클레아제, 단백질 분해 효소 처리시 각 반응은?

A : 디옥시리보뉴클레아제만 형질전환 활성을 파괴하였으며, 이로 DNA가 형질전환에 중심이 된다는 것을 보여준다.

Q : RNA에 비해 DNA는 왜 염기성 가수분해에 둔감한가?

A : RNA는 ss이며 2번 탄소에 OH로 염기성 용액에서 OH가 O로 바뀌며 불안정하게 되여, 이 -O는 주변 인산기를 끌어들여 고리를 만들게 된다.

또한, DNA는 ds이며 비극성이라 안정적이다.

Q : DNA가 구조적으로 방향성(5'->3')을 가지는 이유는 무엇인가?

A : DNA 중합효소가 오직 한 방향으로만 촉매하기 때문이다.

Q : 14N, 15N 동위원소 세균 실험에서 분산적, 반보존적, 보존적을 각각 설명하시오.

A : 보존적일 시, HH, LL으로 나오며, 반보존적일 시, HL, LL이 나오고, 분산적일시 HL만 나온다. 이로써 2회로 반보존적이란 것을 증명이 가능하다.

Q : DNA가 단백질의 아미노산 서열의 연관 증거로 RNA라면, RNA의 성질은 무엇인가?

A : RNA는 template DNA를 통해 합성되며 RNA는 DNA와 유사한 염기를 가지고, RNA는 세포질에 있다.

Q : DNA 합성시 뉴클레오시드 이인산이 아닌 삼인산을 사용하는 이유는?

A : 삼인산이 더 큰 에너지를 방출할 수 있기 때문이다.

Q : 흡광증가현상에서 dsDNA가 ssDNA보다 덜 흡수하는 이유는 무엇인가?

A : 염기중첩 차이이다.

Q : DNA 복제시에 고리 수를 변화시키는 것은?

A : topoisomerase이다.

Q : RNA의 이중나선 형성은 무엇이 있는가?

A : 내부고리, 돌출부, 머리핀, 교차로 구조가 있으며 유사매듭(pseudoknot)을 보여준다.

Q : 단백질 친화성을 높이는 RNA는 무엇인가?

A : 앱타머이다.

Q : RNA가 3D 입체구조가 된다면 어떻게 될 것인가?

A : 효소기능을 띄며 리보자임이 가능해지며 리보자임은 RNA의 스플라이싱으로 인트론을 제거한다.

Q : 리보자임 중 망치머리의 특징은?

A : 자기 절단이 가능하며 RNA를 자를 수 있으며 한 부분은 촉매, 다른 곳은 기질로 작용하여 여러번 작용하는 리보자임이 된다.

Q : DNA에 우라실이 되어 들어간다면 어떻게 될 것인가?

A : DNA에서는 시토신이 탈아미노화를 통해 우라실이 되며 이를 막기 위해 DNA 수선 효소가 사용되는데 자연상태로 우라실이 존재하게 되면, 오류로 인식이 안되어 단백질 수준에서 변이가 발생할 것이다.

Q : 시스테인의 형성하는 결합과 역할이 무엇인가?

A : disulfide bond이며 단백질 구조를 안정화 시킨다.

Q : 안핀센 도그마의 정의는?

A : 아미노산 서열로 단백질 접힘이 이뤄진다는 것을 보여준다.

Q : DNA 서열을 인식하는 단백질은 무엇이 있는가?

A : 아연 집게, 류신 지퍼, turn helix turn, turn loop turn 등이 있다.

Q : 효소의 반응 속도 촉진 방법은?

A : 효소는 전이상태로 형성할때 필요한 활성화 에너지를 낮춘다.

Q : 샤페론의 기능은?

A : 온전치 못한 단백질들을 수정하는 기능을 가진 단백질이다.