과    학

1.

DNA의 구조는 1953년 영국의 크릭과 미국의 왓슨에 의해 밝혀졌다. DNA의 분자 구조는 이중의 나선 구조로 되어 있으므로 이중 나선이라고 불리고 있다. 이 나선은 뉴클레오티드의 당과 인산이 결합된 것으로서, 서로 반대 방향으로 향한 두 가닥의 나선에서 나온 염기가 결합하여 이중 나선을 형성하고 있다. 두 염기는 수소 결합에 의해 결합되어 있으며 염기의 결합은 반드시 아데닌(A)은 티민(T)과, 구아닌(G)은 사이토신(C)과 결합하고 있다. 따라서 뉴클레오티드의 어느 한쪽 가닥이 'A―T―C―G'라고 하면 상대 가닥 중 여기에 대응하는 염기 서열은 'T―A―G―C'로 되어 상보성을 나타낸다.

2.

1985년 영국의 제후레이 교수는 DNA의 절편인 미니새털라이트 DNA 부위를 발견하였다. 이 부위는 극도로 개인차가 심하여 각 개체에서 검출된 DNA 분자 구조의 염기 서열 패턴이 완전히 다르며, 다만 일란성 쌍둥이만이 동일하다. 이 부위는 마치 손가락의 지문과도 같이 천차만별이기 때문에 DNA 지문이라는 용어를 사용하게 되었으며, 이 DNA 지문 분석 기술은 범죄 수사 및 친생자 감정에 획기적인 감정법으로 떠오르게 된다.

3.

DNA 지문 검사는 검사의 대상이 되는 DNA를 분리하는 일부터 시작된다. 그 다음 분리된 DNA는 제한 효소로 처리하여 DNA 절편들을 얻는다. 이 제한 효소는 DNA의 이중 나선을 따라 특이성이 있는 위치의 DNA를 절단한다. 즉, 길다란 DNA 분자를 짧은 분획의 재생이 가능한 DNA 조각으로 부수는 것이다. 이와 같이 절단된 DNA 절편들은 아가로스 겔 전기영동*을 위해 배열한다. 이를 위해 시료를 넣을 작은 홈이 있는 아가로스 겔 판을 준비한다. 이 겔 판을 음극과 양극의 전하를 띠는 전기영동 장치에 올려놓고 시료를 겔 판의 홈에 넣는다. 그리고 전기장을 걸어 주면 절편들은 음전하를 띠고 있기 때문에 겔 입자 사이의 통로를 비집고 양극으로 이동하게 된다. 그 결과 DNA의 작은 분자들은 큰 분자들보다 용이하게 이동할 수 있으며, 결과적으로 DNA의 분자량이 감소함에  따라서 이동 속도는 빨라지게 되어 DNA의 분자 배열이 결정되는 것이다.

4.

이와 같이 전기영동이 끝난 후 겔을 변성화 용액에 담가 겔에 있는 DNA 절편을 모두 단일 가닥으로 변성화한 것이 DNA 지문이다. 그리고 이를 방사성 동위 원소에 반응시키고 X선 촬영을 하면 X선 필름에 여러 개의 막대 모양의 패턴이 나타난다. 이 막대 모양의 흑색 패턴을 판독하면 개체를 식별할 수 있다. 사람은 부모에게서 각각 절반씩 유전자를 물려받으며, 여기에 개인의 염기 서열의 특이성이 반영되기 때문이다. 친자 확인의 경우, 막대 모양의 띠를 분석해 보면 친자는 반드시 아버지나 어머니에게 있는 띠가 나타나고 친자가 아니면 아버지나 어머니에게 있지 않은 띠가 나타나게 된다.

* 전기 영동 : 콜로이드 용액 속에 전극을 넣어 전압을 가할 때, 콜로이드 입자가 한쪽 극으로 이동하는 현상.

◆ 2015년 5월 사설모의고사(중앙), 국어B 독서 영역 ‘과학’지문

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