실험 레포트 미생물 DNA prep

실험 레포트 미생물 DNA prep

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본문 1. 실험 제목 : 유산균 Genomic DNA prep 2. 실험 목적 : Genomic DNA prep의 과정을 통해 DNA와 DNA의 분리과정에 대해서 알아본 다. 그리고 원심분리기의 기능과 사용법에 대해서도 알아보도록 한다. 3. 이론 및 원리 (1) DNA DNA는 자연계에 존재하는 2종류의 핵산 중 디옥시리보오스를 함유한 것의 총칭을 말하며 디옥 시리보핵산(deoxyribonucleic acid)의 약칭이다. 핵산 중에서 당성분이 D-디옥시리보오스로서 유전 자의 본체를 이룬다. DNA는 단일분자로서는 세포 내에서 가장 큰 분자이다. 인간의 DNA는 46개 의 염색체로 나뉘어 있다. 교육이나 체험에 의하지 않고 부모로부터 자식에게로 전달되는 성질을 유전형질이라고 한다. 이 유전형질의 근원이 되는 물질의 단위를 유전자라고 하는데, 이 유전자가 바로 가늘고 긴 실 모양의 물질인 DNA이다. DNA는 어떤 생물의 어떤 세포에서도 그 생물의 전 체 유전정보 분량을 갖는다. 세포분열이 일어나기 전에 DNA는 복제되므로, 분열 후 2개의 딸세포 는 DNA를 똑같이 함유한다. 이 때 DNA의 유전정보는 mRNA(전령 RNA)를 통해서 단백질로 전 달되어 유전형질 발현된다. 생물의 몸을 구성하거나 생물이 생명을 유지하기 위한 기능을 담당하 는 것은 주로 단백질이므로, 각 생물의 형질은 어떠한 단백질이 생성되는가에 따라 결정된다. 그 러므로 DNA는 바로 생물의 설계도라고 말할 수 있다. 1) DNA의 입체구조 DNA사슬은 D-디옥시리보오스라는 당과 인산이 서로 번갈아서 연결되어 있고, 각각의 당에는 반드시 1개의 염기가 결합되어 있다. 인산 당 염기가 1개씩 결합되어 있는 것을 뉴클레오티드(nucleotide)라고 하며, 이것들이 결합한 사슬은 폴리뉴클레오티드(polynucleotides)라고 한다. 염기에는 아데닌(adenine, A)과 구아닌(guanine, G)의 퓨린염기, 시토신(cytosine, C)과 티민(thymine, T)의 피리미딘염기 등 4종류가 있다. 이 염기와 디옥시리보오스를 함유한 뉴클레오티드가 다수 결합된 폴리뉴클레오티드가 DNA사슬이며 이것의 염기배열에 따라 유전정보가 정해진다. 4종의 뉴클레오티드가 수천 개 또는 수만 개 연결될 때 그 배열순서에는 무한히 많은 종류가 있을 수 있으므로 그 결과 만들어지는 DNA의 종류도 무한히 많을 수 있다. 생물에 무수히 많은 종류의 유전자가 있을 수 있는 것은 DNA의 종류가 무수히 많을 수 있기 때문이다. 일반적으로 DNA분자는 2가닥의 DNA사슬이 염기를 안쪽으로 해서 서로 반대방향으로 늘어서고, 각 염기쌍은 인접 염기쌍을 기준으로 원통을 36 씩 회전하므로 매 10개 염기에서마다 1회전하는 오른쪽돌기나선을 만든다. 이 2중 나선구조는 발견자의 이름을 붙여 왓슨-크릭의 모형이라 한다. 2가닥사슬의 염기 사이는 약한 수소결합으로 안정하게 유지되어 있고, 이 염기쌍은 반드시 A와 T, G와 C의 조합으로 상보적인 관계를 가지고 마주보고 있다. 각 염기쌍은 0.34㎚ 간격을 중앙에서 서로 중첩되어 있다. A와 T 사이에는 두 곳에서 수소결합이 형성되어 있 고, G와 C 사이에는 세 곳에서 형성되어 있다. DNA의 2중 나선 구조에서 A는 반드시 T와, 그 리고 G는 반드시 C와 마주보고 있다. 그 이유는 이 4종의 염기의 화학구조 때문인데 이렇게 짝 지었을 때 비로소 두 가닥이 일정한 간격을 가지고 2중 나선 구조를 유지할 수 있는 것이다. 따 라서, DNA를 그 성분 뉴클레오티드로 완전히 분해한 다음 4종의 염기의 함량비를 측정해 보면 A의 함량(㏖)은 T와 똑같고 G의 함량은 C와 똑같다. 이 A-T, G-C의 짝짓기는 DNA가 유전자 로서의 기능을 나타내는 데 매우 중요한 의미가 있다. 즉, 어떤 생물의 DNA라도 A와 T의 양과 G와 C의 양은 거의 1:1의 비를 보이며(샤가프의 법칙), 변화하는 것은 전체 염기에 대한 G＋C( 또는 A＋T)의 함량이다. 대부분의 DNA에서는 나선은 오른쪽으로 올라가며 감김은 오른쪽으로 감김이다. 2중 DNA사슬은 역방향(한쪽은 5 →3 , 다른쪽은 3 →5 )으로 마주보고 있다. 같은 방향이면 이중나선이 잘 구성되지 않는다. DNA의 2중 나선 구조에서 나선의 한 바퀴 수직길이는 3.4㎚이고 뉴클레오티드 10개가 나선 한 바퀴를 형성한다. 그리고 나선의 지름은 2㎚이다. DNA의 2중 나선모형은 그 구조 자체가 DNA의 기능인 정보의 저장, 복제, 전사(mRNA의 합성), 돌연 변이, DNA수복이 어떻게 행해지는가를 나타낸다. 2) DNA의 물리화학적 성질 화학물질로서의 DNA는 인산기로 인해 강한 산성을 나타내고, 대부분 염의 형태로 존재한다. 따라서 염기성 단백질, 2가 금속이온, 폴리아민류 등과 강하게 결합한다. 알칼리에 대해 비교적 강하나, 낮은 pH에서는 A나 G가 당에서 쉽게 분리된다. DNA의 정량은 디옥시리보오스 부분을 인돌이나 디페닐아민과 반응시켜서 비색법에 의해 시행한다. 가수분해하여 인을 정량하거나, 염기에 의한 260㎚ 부근의 자외선 흡수로 정량할 수도 있다. 정제한 DNA는 수용액에서 굵기가 약 2㎚인 굴곡성의 사슬로서 임의로 굽어져서 열운동을 한다. DNA 길이가 100㎚ 이하인 것은 마치 1개의 막대처럼 움직인다. DNA의 부유밀도는 약 음방향의 초나선을 갖는 부분적으로 2중나선이 풀어진 1.7g/m이고, G＋C함량이 많을수록 밀도는 커진다. 고리모양 DNA 고리모양 DNA 따라서 염화세슘 등 진한 용액의 밀도기울기를 이 DNA의 초나선 용해서 원심분리하면, G＋C함량에 따라 DNA를 분 별할 수 있다. DNA에 열을 가하면, 어느 온도에서 갑자기 염기 사이의 수소결합이 끊어져 1가 닥사슬의 랜덤코일로 변화한다. 이때의 온도를 융해온도라 하며, 용매의 pH나 이온세기의 정도, DNA의 염기조성 등에 의존하고 G＋C함량이 많을수록 높다. 또 융해에 의해 260㎚의 자외선 흡수가 약 40％ 증대된다. 열에 의해 분리된 DNA를 냉각시켜 융해온도보다 조금 낮은 온도에서 장시간 방치하면, DNA는 상보적인 사슬을 찾아내서 다시 2가닥사슬을 형성한다. 이 반응은 DNA 와 상보적인 RNA사이 또는 완전히 상보적이지는 않더라도 그것에 가까운 DNA사이에서도 일어 난다. 그러므로 이 반응에 의해, mRNA를 이용하여 그 유전자를 보충하거나 서로 다른 DNA사이 의 염기배열 유사성을 조사할 수 있다. 완전히 상보적이 아닌 2가닥사슬로부터 만들어진 DNA를 헤테로듀플렉스(heteroduplex)라 하며, 전자현미경 등으로 상보적이 아닌 부분을 검출할 수 있다. 세포에서 추출한 고리모양 DNA는 대부분 초나선 구조를 취하고 있다. 이 경우에 꼬임 방향은 일 반적으로 이중나선을 푸는 방향이다. 따라서 초나선에 의한 일그러짐을 맞추려 하면, 2중 나선이 풀어져서 DNA는 부분적으로 1가닥사슬로 분리된다. DNA위에서 단백질이 결합되는 장소는 염기 배열이 대칭성을 가지므로, 다른 쪽의 사슬을 반대방향으로 읽어도 원래의 것과 똑같은 배열로 되 는 경우가 많다. 이와 같은 배열을 회문구조(palindrome)라고 하는데, 이것은 이합체나 사합체의 단백질에 대칭성을 적용시키기 위한 것으로 생각된다. 또 이런 배열에서는 DNA를 십자형으로 바 꾸어도 염기쌍이 생기기 때문에 특별한 입체구조가 표지로 되어 있다고 생각할 수 있다. 1970년대 중반에 DNA의 염기배열을 직접 결정하는 방법이 개발되었다. 이 방법의 하나인 길버트-맥섬법에 서는 DNA단편의 말단을 방사성동위원소 P로 표지하고, 특정 염기의 장소에서 절단한 뒤, 겔 전 기이동법으로 표지를 가진 DNA단편의 길이를 조사한다. 이것으로 표지 끝으로부터 몇 번째에 절 단된 염기가 있는지 알아낸다. 3) DNA의 존재양식 하고 싶은 말 좀 더 업그레이드하여 자료를 보완하여, 과제물을 꼼꼼하게 정성을 들어 작성했습니다. 위 자료 요약정리 잘되어 있으니 잘 참고하시어 학업에 나날이 발전이 있기를 기원합니다 ^^ 구입자 분의 앞날에 항상 무궁한 발전과 행복과 행운이 깃들기를 홧팅 키워드 염기, 구조, 사슬, 중, 염기쌍, 생물