DNA의 이중 나선 구조에서 상보적 염기 쌍을 이루는 규칙으로 옳은 것은?

DNA의 상보적 염기 쌍은 아데닌(A)-티민(T) 사이의 2개 수소결합과 구아닌(G)-사이토신(C) 사이의 3개 수소결합으로 이루어진다. 이는 Chargaff의 규칙으로도 알려져 있다.

핵심 해설 이 문제는 DNA 이중 나선 구조의 가장 기본적인 원리인 상보적 염기 쌍(Complementary Base Pairing)에 대한 이해를 묻는 기초 문제예요. DNA 복제와 전사(Transcription)의 정확성을 보장하는 이 규칙은 생명과학과 약학의 근간이 되는 개념이니 반드시 정확히 알고 넘어가야 해요. 핵심 개념 분석 (Key Concept) DNA는 두 가닥의 폴리뉴클레오타이드(Polynucleotide) 사슬이 역평행(Antiparallel) 방향으로 꼬여 있는 이중 나선 구조를 가지고 있어요. 각 가닥의 염기는 수소 결합(Hydrogen Bond)을 통해 특정 짝과만 결합하는데, 이를 상보적 결합이라고 합니다. 이 규칙은 에르빈 샤가프(Erwin Chargaff)가 발견한 샤가프의 법칙(Chargaff's Rule)으로도 잘 알려져 있어요. 정답 근거 (Answer Rationale) 핵심! DNA 염기의 상보적 결합 규칙은 다음과 같습니다. - 아데닌(Adenine, A) ↔ 티민(Thymine, T) : 두 개의 수소 결합으로 연결 - 구아닌(Guanine, G) ↔ 사이토신(Cytosine, C) : 세 개의 수소 결합으로 연결 따라서 1번 선택지가 정답입니다. 이 결합 규칙 덕분에 DNA 이중 나선의 지름이 일정하게 유지됩니다. (A와 G는 퓨린(Purine) 계열로 크기가 크고, T와 C는 피리미딘(Pyrimidine) 계열로 작아서, 큰 염기와 작은 염기가 항상 쌍을 이루어야 규칙적인 구조가 가능해요.) 오답 분석 (Distractor Analysis) - 혼동 주의! ③번: 우라실(Uracil, U)은 DNA에 존재하지 않는 염기입니다. RNA에서 아데닌(A)과 상보적 결합을 합니다. DNA에서는 티민(T)이 그 역할을 대신합니다. - ④번과 ⑤번: 퓨린(Purine) 염기끼리(A-G), 또는 피리미딘(Pyrimidine) 염기끼리(T-C) 결합하면 이중 나선의 폭이 일정하지 않아 구조가 매우 불안정해집니다. - ②번: 같은 염기끼리 결합하는 것은 DNA의 기본 원리가 아닙니다. 연관 개념 정리 (Related Concepts) DNA 복제(Replication) 과정에서 이 상보적 결합 규칙은 주형 가닥(Template Strand)에 맞춰 새로운 가닥을 합성하는 데 필수적입니다. 또한, 전사(Transcription) 과정에서는 DNA의 코딩 가닥(Coding Strand)을 바탕으로 RNA가 합성되는데, 이때 DNA의 A는 RNA의 U와 상보적 결합을 한다는 점을 꼭 기억하세요! 개념 정리

구분	염기 쌍	수소 결합 수	계열
DNA	A - T	2개	퓨린(Purine) - 피리미딘(Pyrimidine)
DNA	G - C	3개	퓨린(Purine) - 피리미딘(Pyrimidine)
RNA	A - U	2개	퓨린(Purine) - 피리미딘(Pyrimidine)

암기 팁 A와 T는 알파벳 순서대로 'A(T)' 두 글자라서 수소결합도 2개! G와 C는 알파벳 순서가 늦으니 수소결합도 3개로 외우면 쉬워요. 국시 빈출 포인트 DNA 염기쌍 자체는 너무 기본이라 단독으로 잘 나오지 않고, 돌연변이(Mutation), DNA 복제 억제제(항암제, 항생제), 유전자 발현 조절 문제에서 배경 지식으로 활용됩니다. 예를 들어, 항암제인 5-플루오로우라실(5-FU)이 DNA 합성에 미치는 영향을 이해하려면 T와 U의 차이를 반드시 알아야 합니다.

약국/임상 실무 가이드 이 개념은 암 진단 및 치료제 개발의 기초가 됩니다. 임상 시나리오 (Clinical Scenario) 약국에 항암제를 복용 중인 환자가 처방전을 가지고 왔습니다. 처방전에는 메토트렉세이트(Methotrexate)와 5-플루오로우라실(5-Fluorouracil, 5-FU)이 포함되어 있습니다. 이 두 약물은 모두 DNA 합성을 방해하는 길항제(Antimetabolite) 계열입니다. 복약지도 및 중재 전략 (Counseling & Intervention) 약사는 이 약들이 DNA 합성 과정의 어느 단계를 차단하는지 이해해야 합니다. 특히 5-FU는 체내에서 대사되어 티미딜산 합성효소(Thymidylate Synthase)를 억제합니다. 이 효소는 DNA 합성에 필요한 티미딘(Thymidine)을 만드는 데 필수적입니다. DNA에는 U 대신 T가 사용되므로, 5-FU는 T의 합성을 막아 암세포의 증식을 억제합니다. 핵심! "이 약은 DNA라는 유전 물질이 만들어지는 과정을 방해해서 암세포가 더 이상 자라지 못하게 하는 약이에요. 치료 중에는 구내염, 설사, 골수 억제 같은 부작용이 나타날 수 있으니 이상 증상이 있으면 바로 의사나 약사에게 알려주세요." 라고 복약지도할 수 있습니다. 환자 안전 및 주의사항 (Precautions) Dihydropyrimidine Dehydrogenase (DPD) 결핍 환자에게 5-FU를 투여하면 심각한 독성이 발생할 수 있습니다. DPD는 5-FU를 분해하는 주요 효소이기 때문입니다. 최근에는 치료 전 DPD 유전자 검사를 권고하는 추세입니다. 선배 약사의 한마디 "DNA 염기쌍 규칙은 단순한 생물학 수업 내용이 아니라, 항암제의 작용 기전과 부작용을 이해하는 가장 첫걸음이에요. 5-FU가 왜 항암제로 쓰이는지, 메토트렉세이트와 조합해서 쓰는 이유가 무엇인지 이 기본 개념에서부터 시작됩니다. 약국에서 항암제 조제 시 반드시 환자의 혈액 검사 수치(ANC, Platelet)를 확인하고 복약지도해야 한다는 점, 잊지 마세요!"