Chap. 1Molecular and Bio-logical Chemistry

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StructureofDNA

Nucleotides

Phosphate (P)

Sugar (S)

Nitrogenous bases

Adenine (A) Thymine (T)

Guanine (G) Cytosine (C)

A al-ways pairs with T (see

part b)

G al-ways pairs

with C (see

part b)

Deoxyribose

Purines Pyrimidines

Each nucleotide is composed of a phosphate, a sugar, and a nitrogenous base

Double-helix

Pauling 의 triple DNA helix model 의 시도 실패함

Su

gar-p

hosp

hate

“h

an

dra

il”Su

gar-

ph

osp

hate

“h

an

dra

il”

DNA double helixis made of two strands.

Each strand is a chain of of antiparallelnucleotides.

“Rungs” made of nitroge-nous bases

“Rung”

“Handrails” made of sugars and phos-phates

Nucleotides within strand are connected by covalent bonds.

The two strands are con-nected by hydrogen bonds be-tween the nucleo-tides.

Nucleotide

Packing

Blue: nuclear genomeRed: mitochondria genomeGreen: chloroplast genome

Mid-phase Inter-phase

FISH (florescence in situ hybridization) for Amborella trichopoda

Amborella 세포 핵에서의 세 유전체의 분포를 FISH 에 의해 보여준 사진 . FISH 는 특정 DNA 조각의 끝에 florescence dye 를 labeling 한 후 이를 probe 로 사용하여 genome 에 hybridization 시킴으로서 이 DNA 염기서열과 같은 염기서열이 genome 상에 어디에 위치하는지를 밝힐 수 있는 기술이다 . 위의 사진에서 핵 DNA 구간을 probe 로 사용하면( 파란색 ) 세포분열 중기에서는 핵유전체들이 뭉쳐서 염색체를 형성함으로 파란색이 염색체 수 만큼 보이게 되지만 간기에서는 파란색이 흩어져 보여 유전체가 뭉쳐져 있지 않음을 알 수 있다 . 초록색과 빨간색으로 표지된 엽록체 및 미토콘드리아 유전체는 중기와 간기에서 변화가 없음을 알 수 있다 .

A SEM picture of human chromosome

3) DNA POLYMERASE

GT T T TC CA A G G G

2) PRIMER3’5’

AC TA C G TA CG TA C GT G T C CT AC G G TT CT T CT T A G T TG T A C CA CA G TA C TCG TA C T CG TA C T AAA

1) TEMPLETE3’ 5’

…

4) dNTP’s pool

G

C

A

T

dATP

dCTP

dGTPdTTP

5) Mg++

G

CA

T

A

A

A

A

C

C

C

C

G

T

G

T

G

T G

T

GT T T TC CA A G G G

AC TA C G TA CG TA C GT G T C CT AC G G TT CT T CT T A G T TG T A C CA CA G TA C TCG TA C T CG TA C T AAA

3’

5’

5’

…

Newly synthesised strand

C A A G G A CG T C CA A A T G C A A G A A A A A A AG G G G GT T T T T TC C C CA AG GAA

G

T

DNA polymerization: DNA polymerase extends a primer by using a complementary strand as a template.

DNA polymerizationUnzip first!

DNA replication

Animation:DNA replication

Reverse-transcription

Central DogmaCentral dogma 는 생명체

내에서의 기본적인 정보의 흐름을 말한다 . 즉 모든 정보는 DNA 상태로 코딩되어 있으며 mRNA 로 전사되어 protein 으로 번역된다는 것이다 . Pro-tein 은 생명체의 기본 구조를 형성 할 뿐 아니라 생명현상의 가장 기본적인 활동을 매개하는 모든 종류의 enzyme 을 이루는 기본 구성물이다 .

RNA virus 는 유전정보를 RNA 상태로 코딩하고 있어서 이의 발견은 central dogma 에 어긋나는 현상이라고 생각될 수도 있지만 RNA 는 DNA 로 reverse-transcription(역전사 ) 이 일어나 DNA 를 만든 후 central dogma 의 기본 흐름을 이어가게 된다 . 그러므로 RNA virus의 존재 또한 central dogma 에 위배되는 것은 아니다 .

Reverse-transcriptase 의 발견에 의해 불안정한 상태의 mRNA 를 안정된 상태의 cDNA 로 바꿀 수 있어 이는 mRNA 연구 및 유전체 연구의 혁신적인 방법이 되고 있다 .

Transcription and Translation

Translation animationTranscription animation

P-siteA-site

Ribosome

In prokaryotes,Large subunit = 23S rRNA + 5S rRNA + proteinsSmall subunit = 16S rRNA + proteins

mRNArRNAtRNA

Codon table

Q: 왜 codon 은 triple codon 일까 ?

Genetic codeCodon: triple base pair 가 각각의 amino acid 를 지정한다 .왜 genetic code 는 triple 일까 ? double code 는 42 = 16 개의 서로 정보를 저장한다 . triple code: 43 = 64 (20 개의 amino acid 들의 정보를 담기에 너무 많다 !!) 그러므로 triple code 에서는 하나의 amino acid 에 중복된 code 들이 존재한다 . Degenerate site ( 축쇄 좌위 ) - twofold degenerate site - fourfold degenerate site

Synonymous codon: code 가 변해도 해당 amino acid 는 변하지 않는 것 . Nonsynonymous codon: code 가 변하면 amino acid 도 변하는 것 .

Initiation codon: AUGStop codon: UAA UAG UGA

In chemistry, polarity refers to a separation of electric charge leading to a molecule or its chemical groups having an elec-tric dipole or multipole moment.

H2O

Protein structure animation

Protein structure

Fold it-protein folding game

Nate news about “Fold it”

• Introns: protein 합성 과정 중에 mRNA의 일부가 잘려나가서 정보가 쓰이지 않는 DNA 부위

- 거의 항상 intron 은 “ GT-----AG” 의 구조 로 이루어져 있다 .

• Exons: protein 의 정보를 포함하는 DNA 부위

• Intron 의 크기와 구조는 유전자에 따라 매우 틀림

histon: intron 이 없음 virus SV40: 31bp human dystrophin gene: 210,000bp

Splicing animation

Splicing

• Alternative splicing: 하나의 염기서열이 여러 기능을 하는 다양한 단백질을

만들어 내는 역할을 함 .

Alternative splicing

Kim et al., 2005. Sequence and expression studies of A-, B-, and E-CLASS MADS-box homologues in Eupomatia (Eupomatiaceae): support for the bracteate origin of the ca-lyptra. International Journal of Plant Sciences 166: 185-198.

웹사이트의 저널 1 확인 하시오 .

mRNA Processing

1) 5’ capping

2) Splicing

3) 3’ tailing