DNA란 무엇인가? 구조와 기능 완벽 설명

**DNA(디옥시리보핵산)**는 모든 생물체의 유전 정보를 저장하고 전달하는 핵심 분자입니다. 이 물질은 생물의 성장, 발달, 기능 유지에 필수적이며, 부모로부터 자식에게 특성을 물려주는 역할을 합니다. 1953년 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭이 발견한 이중나선 구조는 현대 생물학의 기초가 되었습니다.

DNA의 기본 구조

DNA는 긴 사슬 모양의 고분자로, 당(디옥시리보스), 인산기, 질소염기로 구성된 뉴클레오티드 단위로 이루어집니다. 네 가지 염기(아데닌(A), 티민(T), 구아닌(G), 시토신(C))가 쌍을 이루어 A-T, G-C로 결합합니다. 이 이중나선 구조는 사다리처럼 꼬인 형태로 안정성을 유지하며, 세포핵 안에 크로마틴 섬유로 감겨 있습니다.

뉴클렉오티드 단위: 당-인산-염기 사슬로 연결된 기본 블록.
이중나선: 오른나사 방향으로 1.0나노미터 간격으로 꼬임.
크로모좀: DNA가 히스톤 단백질에 감겨 압축된 형태.

DNA의 주요 기능

DNA는 유전 정보를 저장하고 복제하여 세대를 이어갑니다. 유전자는 DNA의 특정 구간으로, 단백질 합성을 지시하는 코돈으로 나뉩니다. 전사와 번역 과정을 통해 RNA로 복사된 후 리보솜에서 단백질이 만들어집니다. 이 과정은 생물의 형질 발현을 결정합니다.

1. 복제: 세포분열 시 DNA가 두 가닥으로 분리되어 각 가닥이 상보적 가닥을 합성.
1. 전사: DNA가 mRNA로 복사되어 핵 밖으로 이동.
1. 번역: mRNA가 tRNA와 결합해 아미노산 사슬(단백질) 형성.

DNA의 실제 사례와 중요성

인간 게놈은 약 30억 개의 염기쌍으로 구성되어 있으며, 이는 한 사람이 약 2미터 길이의 DNA를 가지고 있음을 의미합니다. 예를 들어, 낫자반병은 DNA 돌연변이로 인한 헤모글로빈 이상입니다. 또 다른 예로, 황소개구리의 DNA는 인간의 10배 이상 길지만 유전자 수는 비슷합니다.

의학적 활용: 유전자 검사로 암 진단, CRISPR 유전자 편집 기술.
법의학: DNA 지문으로 범죄 수사와 신원 확인.
진화 연구: 고대 DNA 분석으로 네안데르탈인과 현대인 관계 규명.

DNA 복제와 돌연변이

DNA 복제는 반보존적 방식으로 진행되며, DNA 폴리머라제 효소가 핵심 역할을 합니다. 오류가 발생하면 돌연변이가 생겨 암이나 유전병을 유발할 수 있습니다. 그러나 자연선택을 통해 유익한 돌연변이는 진화의 원동력이 됩니다.

결론: 생명의 청사진

DNA는 생물의 설계도이자 기억 저장소로, 현대 과학의 중심에 있습니다. 유전학 연구를 통해 질병 치료와 생명공학이 발전하고 있으며, 미래에는 맞춤형 의학이 현실화될 전망입니다. DNA를 이해하면 생명의 본질을 더 깊이 알 수 있습니다.