DNA는 어떻게 복사되고 오류를 바로잡을까

고2 생명과학 II에서는 분자 수준으로 한 단계 더 깊게 들어갑니다.

고1 마지막 에피소드에서 자료 해석 태도를 익혔다면, 오늘부터는 그 태도를 DNA 복제라는 분자 사건에 적용합니다. 세포가 분열하기 전 DNA 정보는 어떻게 복사되는지 살펴봅니다. 복사 중 생긴 오류는 어떻게 줄어드는지 살펴봅니다.

이 글은 고2 생명과학 시리즈의 첫 번째 글입니다. 반보존적 복제 모델을 도식으로 이해하고, DNA 중합효소·프라이머·교정·돌연변이라는 핵심 개념을 한 흐름으로 연결합니다.

기존 가닥을 남기며 복제하기#

DNA 이중가닥의 기존 가닥 하나씩을 주형으로 삼아 새 가닥을 만드는 복제 방식을 반보존적 복제라고 합니다.

복제 과정을 순서대로 정리하면 다음과 같습니다.

1. DNA 이중가닥의 두 가닥이 분리됩니다.
2. 각 기존 가닥이 주형이 되어 상보적인 새 가닥 합성의 틀이 됩니다.
3. 복제가 끝나면 각 딸세포는 기존 가닥 1개와 새 가닥 1개로 이루어진 이중가닥 DNA를 받습니다.

이 모델의 핵심은 "기존 정보가 완전히 사라지지 않는다"는 점입니다. 반보존적이라는 말은 "반만 복제된다"는 뜻이 아니라, "기존 가닥 하나씩이 새 이중가닥 안에 보존된다"는 뜻입니다.

새 가닥을 합성하는 효소#

주형 가닥을 읽어 새 DNA 가닥을 합성하는 효소를 DNA 중합효소라고 합니다.

DNA 중합효소가 새 가닥 합성을 시작할 수 있게 해 주는 짧은 시작 조각을 프라이머라고 합니다.

DNA 중합효소는 A-T, G-C 상보적 염기쌍 규칙에 따라 새 뉴클레오타이드를 하나씩 연결합니다. 그러나 효소는 빈 주형 가닥 위에서는 스스로 합성을 시작할 수 없습니다. 프라이머가 먼저 주형에 결합하여 합성의 시작점을 마련해 주어야 DNA 중합효소가 그 끝을 이어받아 새 가닥을 연장할 수 있습니다.

복제 과정을 읽을 때는 주형 가닥과 프라이머 위치를 먼저 찾고, DNA 중합효소가 어느 방향으로 새 가닥을 연장하는지 확인하면 됩니다.

오류를 줄이는 점검#

복제 중 잘못 들어간 염기를 확인하고 바로잡는 과정을 교정이라고 합니다.

교정은 복제 정확도를 크게 높여 줍니다. 그러나 완벽한 보장은 아닙니다. 실제 복제에서 교정은 오류 발생 빈도를 대폭 줄이지만, 어떤 오류는 복구되지 못하고 남을 수 있습니다.

남은 오류가 다음 세대로 전달될 수 있는 변화가 되면 이를 돌연변이라고 합니다.

돌연변이는 항상 해롭지 않습니다. 위치, 세포 종류, 맥락에 따라 기능적 영향은 달라집니다. 자료에서 "잘못 짝지어진 염기 하나 = 질병"이라고 단정하면 안 됩니다.

복제 도식 판독 순서#

복제 과정을 읽을 때는 다음 순서를 따르면 됩니다.

1. 기존 가닥과 새 가닥을 구분한다. 색 또는 기호 단서를 활용합니다.
2. 프라이머 위치를 찾는다. 짧고 다른 색으로 표시되어 있습니다.
3. DNA 중합효소가 어느 새 가닥을 연장하는지 확인한다. 화살표 방향을 봅니다.
4. 염기쌍 규칙을 점검한다. A-T, G-C 이외의 짝이 있으면 교정 후보입니다.
5. 교정된 경우와 돌연변이로 남을 경우를 구분해 쓴다.