생물체의 유전은 세포핵 속에 존재하는 염색체에 의하여 이루어진다는 것은 누구나 알고 있는 사실이다. 유전 정보는 염색체의 분열에 의하여 딸세포에게 전달되며 계속하여 반복된다. 따라서 유전 정보는 염색체 속에 들어 있는 다수의 미세한 인자에 내장되어 있다고 할 수 있다. 이와 같은 인자를 유전자라고 하는데 그 미묘한 기능을 하는 유전자의 본체는 좀처럼 파악하지 어렵다. 한편 생물에는 돌연 변이라는 현상이 발생하는데 그 원인은 확실하게 밝혀지지 않았다. 물리학자이며 분자 생물학자인 델브뤼크는 유전 연구에 사용하는 초파리 실험에서 방사선을 쪼이면 돌연 변이가 발생하여 사육 온도가 높아지면 돌연 변이가 발생할 확률이 높아진다는 사실을 발견하였다.
따라서 유전 정보를 가진 유전자는 어떤 결정된 화학 구조를 가진 복잡한 분자로 열과 방사선의 작용에 의하여 그 화학 구조에 변화가 일어나므로 유전 정보가 변화한다는, 즉 돌연변이가 된다는 구상을 발표하였다. 여기서 분자 생물학이 출발하였다. 우리들의 체형과 성질을 결정하는 유전자의 분자가 어떠한 구조를 가지고 있는지 신비롭고 흥미 진진한 문제다.
생물의 세포는 원형질이라고 하는 물질로 이루어져 있으며 세포의 중심에 치밀한 결합을 하고 있는 핵이 존재한다. 핵 이외의 부분을 세포질이라고 하는데 핵과 세포질 모두 뉴클레오티드라는결합 단위가 몇천 개나 연결된 폴리머로 이루어져 있다. 이들의 성분은 핵산으로 여기에는 2가지 종류가 있다. 그 가운데 하나는 DNA라고 하는 디옥시리보 핵산이고 다른 하나는 RNA라고 하는 리보 핵산이다. DNA는 모두 세포의 핵 속에 존재하며 RNA는 주로 세포질 속에서 발견된다.
이러한 핵산과 그 구조가 유전자의 수수께끼를 해결하는 열쇠가 될 것이다. 복잡한 사슬과 가지 및 고리를 가진 고분자에서 그 가지에 다양한 기가 팔찌의 장식과 같이 매달려 있다. 그리고 팔찍에 붙은 하나하나가 유전성을 결정하는 정보에 해당한다. 만일 방사선과 열의 작용으로 장식물이 떨어지거나 형태가 변하면 유전성에 변화가 생겨 돌연 변이가 생겨나는 것이다. 실제로 핵사이 유전자의 역할을 하는 화학물이며 유전 정보는 DNA속에 있고 RNA는 그 정보, 즉 촉매에 의하여 모세포와 동일한 정보를 가진 단백질을 합성시킨다.
핵산에는 DNA와 RNA가 있으며 양쪽 모두 단위 화합물인 뉴클레오티드, 즉 인산과 당이 교대로 결합하고 있다. DNA의 당은 디옥시리보로 거기에서 디옥시리보 핵산, 디옥시리보뉴클레이크어티디의 머리글자를 따서 DNA라고 한다. 그리고 RNA의 당은 리보오스이므로 리보핵산, 리보뉴클레이크어티드의 머리글자를 따서 RNA라고 한다.
세포가 증식할 때 DNA가 어떠한 메커니즘에 의하여 RNA에 특유의 단백질 합성 정보를 전달하는지는 아직 밝혀지지 않았으나 세포 분영에서 DNA가 딸세포의 DNA에 동일한 구조를 전달하는 기구는 1953년에 크릭과 웟슨에 의하여 밝혀졌다. DNA를 구성하는 뉴클레오티드의 사슬은 '이중 나선 구조'를 하고있다. 세포 분영시 생성된 딸세포는 각각 그 생물체의 모든 세포가 가지고 있는 DNA와 완전히 동일한 구조와 성질을 가진 DNA를 그 속에 만들어 낸다. 이 때 DNA의 2가닥의 폴리뉴클레오티드는 염기 사이의 수소 결합이 풀려 각각 분열한 딸세포 속에 들어가며 세포질 속에서 새로운 짝과 결합하여 원래의 동일한 이중 나선을 만든다.
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