Chromosomes, Chromatids, Chromatin, etc.

세포의 분화 과정이 어떻게 이루어지는지 알아보기 전에,

DNA와 관련된 수많은 단어들에 대해

조금 이야기를 해 보는 것이 좋을 것 같군요

수많은 단어들 중 몇몇은 아주 비슷하지만

그래서 더욱 헷갈릴 수 있어요

일단은 DNA가 어떻게 다른 DNA를 만들어내는지,

어떻게 자신을 어떻게 복제하는지

또 DNA가 기본적으로 어떻게 단백질을 만드는지에
대해 이야기해 볼게요

지금까지 DNA 관련 동영상에서 이야기했던 것들이죠

자 그럼 이제 제가 DNA의 작은 일부분을

그릴 겁니다.

A 하나, G 하나, T는 두 개를 그릴게요

C도 두 개가 있습니다.

그냥 작은 부분들이죠.

계속해 봅시다.

그리고, 당연히 이건 이중 나선 구조입니다.

이것에 상응하는 염기들이 있어요.

그것들을 이 색으로 표시하겠습니다.

A는 T와 짝을 이루고,
G는 C와 짝이 되어 수소 결합 구조를 만듭니다.

T와 A, T와 A, C와 G, C와 G

그리고 당연히 계속해서

이런 식으로 나아갑니다.

이 DNA들이 맡는 과정들에는

여러 가지가 있습니다.

그 중 하나는 우리의 신체 세포와 관련해서

피부 세포를 더 만들어야 할 때이죠.

우리의 DNA는 스스로 복사해야 하는데, 이 과정을 바로

'복제' 라고 부릅니다.

DNA를 복제하는 겁니다.

복제에 대해 이야기해 보죠.

어떻게 DNA가 스스로를 복사해 내는 걸까요?

복제는 DNA가 생겨나는 방식에서 아름다운

과정 중 하나지요.

복제.

제가 지나치게 단순화시켜 말하고 있긴 하지만

기본적인 아이디어는 분리되어 있는 이 두 가닥들이

그저 혼자서 생겨나지 않는다는 거죠.

이것들은 무수히 많은 단백질과 효소에 의해 생성되지만

이런 미생물학에 대한 자세한 설명은

나중에 나올 동영상에서 하겠습니다.

이 가닥들은 서로 분리되어 있어요.

이건 여기에 놓을게요.

가닥들은 따로따로 분리되어 있습니다.

이번엔 이 가닥을 가져올게요.

너무 크게 잡았네요

이 친구는 이렇게 생겼습니다.

이 가닥들은 서로에게서 떨어져 나옵니다.

일단 이것들이 서로에게서 분리되었으니,
이제 무슨 일이 일어날까요?

저기에 쓰여진 걸 지울게요.

저 글자를 지웁니다.

자 이제 이중 나선 구조가 여기 있어요.

이 이중 나선은 모두 연결되어 있습니다.

하나의 염기쌍이에요.

이제 이 이중 나선은 분리됩니다.

그렇다면 이제 각각의 가닥이 무엇을 할 수 있을까요?

각 가닥은 서로에게 견본이 될 수 있습니다.

만약 이 친구가 혼자 앉아 있으면,
갑자기 말이죠

타이민 염기가 와서 같이 어울립니다.

그렇게 뉴클레오타이드가 따라서 줄을 서기 시작하죠.

그러면 여기에 타이민, 사이토신, 그리고 아데닌이 옵니다.

아데닌, 구아닌, 구아닌, 이런 식으로 계속될 거예요.

그리고 원래 이 푸른 가닥에 붙어 있었던

이 다른 초록 가닥에도 같은 일이 벌어집니다.

아데닌, 구아닌, 타이민, 타이민

시토신, 시토신.

자, 무슨 일이 일어났죠?

이것을 분리시키고 각자의 상보 염기를 끌어들임으로써

방금 이 분자를 복제했어요.

나중에 이 과정에 관여하는 미생물학에 대해
공부할 겁니다. 이건 그저

아이디어에 접근하는 거죠.

이것이 DNA가 자신을 복제하는 방법입니다.

특히 체세포 분열(유사분열)과 감수분열에 대해서는,

(화제 전환됨)
오, 바로 여기가 바로 복제가 일어난 단계죠.

이제 제가 이 DNA 영상에서 이야기했고

또 앞으로 당신이 자주 듣게 될 다른 단어는,
바로 '전사'입니다.

이 영상에서 저는 DNA가 복제되는 자세한 과정에
초점을 맞추기보다는

이중 나선 구조에 있어서 가장 아름다운 점은

다름 아닌 자신을 복제하는 일이 정말로 쉽다는 데

있다고 말했죠.

그저 두 개의 가닥, 즉 두 개의 나선을 나누고 나면

그들은 기본적으로 서로를 위한 주형이 됩니다.

그러면 우리는 복제품을 하나 갖게 되죠.

전사는 이 DNA가 단백질로 변하기 위해서는

꼭 일어나야 하는 과정이지만,

전사는 중간 단계에 속합니다.

DNA에서 mRNA가 되는 단계가 바로 여기입니다.

mRNA는 세포핵으로부터

리보솜으로 갑니다.
이 과정에 대해 짧게 설명할게요.

방금 했던 것과 똑같습니다.

전사가 일어나는 동안, 이 친구는

나누어 쪼개질 겁니다.

그래서 한 쪽은 저기에, 다른 한 쪽은

바로 저기에 있는 거죠.

이제 보니 이 한 쪽 절반만 가지고 설명하는 것이

더 이치에 맞겠군요. 그럼 이 부분을 지우겠습니다.

이제 여기에 있는 초록색 가닥을

전사한다고 해 봅시다.

여기에 있는 건 모두 지울게요.
어라, 색을 잘못 골랐네요.

여기에 있는 건 지우겠습니다..

이제 뉴클레오타이드가 짝을 이룬 이 DNA 가닥 대신에

RNA가 이것과 짝을 이루게 됩니다.
이제 RNA가 나오겠죠.

RNA를 붉은 색으로 그릴게요.

RNA가 이것과 짝을 이룹니다.

DNA에 있는 타이민은 아데닌과 짝을 이루고,

구아닌, 이제 RNA에는 DNA에 있던 타이민 대신에

유라실, 유라실, 시토신, 시토신, 그리고

이런 식으로 진행됩니다.

이것의 이름은 mRNA(메신저 RNA)입니다.

m-R-N-A.

이제, 이것은 떨어져 나옵니다.

이 mRNA가 분리되어, 세포핵을 떠납니다.

세포핵으로부터 떠나고 나면 '번역'이 이루어집니다.

'번역'.

mRNA로부터,
DNA 영상을 기억한다면

우리에겐 작은 tRNA가 있었죠.

tRNA(운반 RNA)는 아미노산을 mRNA로 운반해 주는

일종의 트럭이죠. 그리고 이 모든 과정은

리보솜이라는 세포의 한 부분에서 일어납니다.

그러나 번역은 mRNA로부터 단백질로 가는 과정이고

우린 그게 어떻게 이루어지는지 봤었죠.

이 친구는 - 여기에다가 이걸 복사할게요.

그냥 전체를 복사하겠습니다.

이 친구가 분리된 후에는 세포핵을 떠나고

이 작은 tRNA 트럭이 그걸 운반하는 거죠.

tRNA도 그려야겠군요.

봅시다. 아데닌, 아데닌, 구아닌, 구아닌

이건 tRNA죠.

코돈입니다.

코돈은 염기쌍을 세 개 가지고 있어요. 거기에 더해

아미노산도 약간 있고요.

그리고 다른 tRNA가 등장합니다.

이건 유라실. 시토신, 아데닌.

거기에 더해 이건 다른 종류의 아미노산을 갖고 있습니다.

그리고 아미노산들은 서로에게 붙어서

긴 아미노산 사슬을 만듭니다. 바로 단백질이죠.

그리고 단백질은 이 이상하고 복잡한 모양을 만듭니다.

자, 그럼, 확실히 이해했는지 점검해 보죠.

DNA가 하나 있습니다.
그리고 DNA를 하나 더 만들면,

이게 바로 '복제'죠.

DNA를 복제한 겁니다.

자, 그 다음 이 주형 DNA로부터
mRNA를 만드는 것을

'전사'라고 부릅니다.

'전사'.

'전사'한다는 건

이 형태에서 저 형태로 정보를 옮겨 쓴다는 뜻이죠.

mRNA가 세포핵을 떠나고 나면, 제가 이야기했듯이-

그냥 세포를 하나 그려서 요점을 설명할게요.

세포 하나의 전체 모습을 그립니다.

물론 나중에 세포의 구성에 대해서도 공부할 겁니다.

저게 세포 전체 모습이라면 세포핵은 중앙에 있죠.

모든 DNA는 세포핵에 위치하고,

복제와 전사 역시 이곳에서 일어납니다.

그리고 mRNA가 세포핵을 떠나서

우리가 후에 배울 리보솜이라는 것으로 가면,

'번역'이 일어나고 단백질이 생성되죠.

즉, mRNA에서 단백질로 가는 것이 번역입니다.

말하자면 유전정보를 읽어 단백질 정보로

번역하는 겁니다.

번역.

즉 이들(복제, 전사, 번역)은 명확한 이해를 돕고

각각의 과정을 설명할 때 맞는 단어를 사용할 수 있도록

돕는 좋은 용어들이죠.

DNA에 관련된 말 중, 저 역시도 처음에

굉장히 헷갈렸던 것들은 바로

'염색체',

얼마나 혼동을 주는 용어들인지 잘 아시는 것 같으니

여기에다 일찌감치 적을게요. '염색체',

'염색질', 그리고 '염색분체'.

'염색분체'

염색체는 우리가 이미 이야기했어요.

DNA가 있습니다.

DNA 한 가닥이 있어요.

물론 이중 나선입니다.

만약 이걸 확대해서 본다면 이건 실제로

두 개의 나선으로 되어 있고,

서로 결합된 염기쌍을 갖고 있죠.

염기쌍이 결합된 모습을 그릴게요.

엄밀히 말해서 제가 이 초록 선을 그렸을 때

이건 실제로는 이중 나선이에요.

저 이중 나선은 '히스톤'이라는 단백질을

감고 있습니다.

히스톤이라는 단백질을 중심으로 감겨 있는 거죠.

DNA가 저기에도 감겨 있고, 여기에도

막 감겨 있고, 여기에도 돌돌 감겨 있고

그리고 바로 여기에 히스톤이라는 게 있습니다.

단백질이죠.

(그리는 중)

DNA를 구성하는 단백질과 결합한 DNA에 대해

이야기할 때, 이것들이

단백질을 더 많이 감을수록, 결과적으로

세포의 일생 중 어떤 단계에 있느냐에 따라

DNA가 다른 구조를 갖게 됩니다.

그러나 핵산, 즉 DNA의 경우에

단백질과 결합하게 되고 나면

'염색질'이 됩니다.

즉 염색질은 DNA에, 아래 그림에서 볼 수 있듯이

DNA에게 형태를 부여하는 구조적 단백질로

구성됩니다.

'염색질'이라는 단어가 처음 사용되었는데, 왜냐하면

사람들이 세포를 들여다볼 때 -
제가 지금까지 세포핵들을 그릴 때는

아주 알아보기 쉬운 형태로 그렸는데,

용어로 설명하겠습니다.

이게 세포의 핵이라고 합시다.

여기에 아주 알기 쉽게 표현된 모형을 그렸죠.

여기 하나가 있으면 여기에도 하나가 있고,

어쩌면 더 짧겠네요. 이것은 자신의 상동 염색체를 갖습니다.

제가 지금까지 염색체들을 그렸었죠?

전 영상에서 공부했던 이 각각의 염색체들은 본질적으로

긴 DNA 구조, 즉 서로 빽빽하게 뭉쳐 있는

긴 사슬 모양의 DNA 덩어리입니다.

물론 제가 그림을 이렇게 그리긴 했지만, 이걸 확대하면

스스로 이리저리 꼬이고 뭉친 가닥을

실제로 볼 수 있을 겁니다.

이것의 상동 염색체 - 다른 영상에서 제가 이야기했었죠.

상동 염색체란, 사실상 같은 정보를 담고 있지만

서로 다른 형태를 띠고 있는 염색체들이라고

생각하시면 됩니다. 예를 들어,

푸른색 염색체가 아버지로부터 왔다면
빨간색 염색체는 어머니로부터 옵니다.

그러나 본질적으로는 같은 유전자를
담고 있는 거죠.

이 사슬 하나를 들여다봅시다. 아버지로부터

물려받은 이 사슬 덩어리 말입니다.
이런 구조를 하고 있는 DNA를 우리는

바로 '염색체'라고 부르는 겁니다.

자, 정확하게 합시다.

DNA는 자신의 생애에서 특정한 단계에서만
이런 모양을 취합니다.

예를 들자면 세포가 분열할 때죠.

세포가 분열하기 전, DNA는 이렇게 아주 명확한

모양을 취하게 됩니다.

세포 생애의 대부분에서, DNA가 제 역할을 수행할 때,

단백질을 생산하고 있거나 단백질이

DNA로부터 전사되고 번역되고 있을 때

DNA는 항상 이렇게 뭉쳐진 상태는 아닙니다.

왜냐하면 만약 DNA가 이렇게 뭉쳐져 있다면

복제하기가 아주 힘들 것이고, 전사 기구가 DNA에

접근해 단백질을 만들거나 다른 일들을 수행하는 것도
어려울 것이니까요.

보통, DNA는 - 일단 같은 세포핵을 하나 더 그릴게요.

원래 일반적인 광학 현미경으로는 세포핵을 볼 수조차

없어요.

아주 가늘어서 DNA 가닥이 세포 주위로

완전히 풀려 있습니다.

이걸 여기에 그렸으니 다른 하나는 이렇게

이런 모양일 수 있겠죠?

그리고 이렇게 생긴 더 짧은 가닥도 그립니다.

따라서 알아보는 것조차 힘들죠.

이렇게 깔끔하게 그려진 구조가 아니에요.

바로 이 그림이 일반적인 세포핵의 상태입니다.

여기에 짧은 가닥을 하나 더 그릴게요.

그러고 나면 이제 이렇게 생긴 DNA와 단백질의

어지러운 결합이 남게 되고, 바로 이것의 이름이

'염색질'입니다.

이 단어들이 매우 모호하고 헷갈릴 수 있지만, 일단

이렇게 알아보기 쉬운 구조를 띤 DNA 사슬 하나를 두고

일반적으로 사용되는 말은

'염색체'입니다.

'염색질'은 염색체의 특정 형태, 즉 여기서는

구조를 만드는 DNA와 단백질의 결합을 의미할 수도

아니면 여러 염색체가 뭉쳐져 있는 형태를

(헷갈리지 않게) 명확히 하고 갑시다.

이제 다음 단어를 보죠. 도대체

염색분체 어쩌고가 뭘까요?

염색분체 어쩌고 저쩌고가 뭐죠?