# DNA의 2차 구조인 왓슨-크릭 모형(Watson-Crick model)에 대한 설명으로 옳은 것은?

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> subject: 생체분자의 구조와 기능

## 문제

DNA의 2차 구조인 왓슨-크릭 모형(Watson-Crick model)에 대한 설명으로 옳은 것은?

## 보기

1. 아데닌-타이민 사이에는 3개의 수소 결합이 형성된다.
2. 두 가닥의 당-인산 골격은 이중나선의 외부에 위치한다. **✔ 정답**
3. 두 가닥의 DNA는 평행하게 배열되어 있다.
4. 염기 쌍의 거리는 가닥의 길이와 관계없이 일정하다.
5. 구아닌-사이토신 사이에는 2개의 수소 결합이 형성된다.

**정답: 2**

## 해설

DNA 이중나선에서 두 가닥은 반평행(antiparallel)하게 배열되며, A-T는 2개, G-C는 3개의 수소 결합을 형성한다. 당-인산 골격은 이중나선의 바깥쪽에 위치하고 염기는 내부에 있다. 염기 쌍 사이 거리는 일정하다.

## 심화 해설

핵심 해설
이 문제는 DNA 2차 구조(왓슨-크릭 모형)의 기본 특징을 이해하고 있는지 확인하는 문제예요. 약사 국시에서도 생화학, 분자생물학, 약리학(항암제, 항생제 작용 기전 이해)의 기초가 되니 반드시 정확히 알아두세요.

1. **핵심 개념 분석 (Key Concept)**: 왓슨-크릭 DNA 이중나선 모형(Watson-Crick DNA double helix model)은 1953년 제안된 DNA의 2차 구조 모델로, 두 개의 폴리뉴클레오타이드 사슬이 오른나선(Right-handed helix) 형태로 꼬여 있습니다. 핵심 특징은 **반평행성(Antiparallel)**, **상보적 염기쌍(Complementary base pairing)**, **당-인산 골격(Sugar-phosphate backbone)의 외부 위치**, **염기(Base)의 내부 위치**, 그리고 **염기쌍 간의 일정한 거리**입니다.

2. **정답 근거 (Answer Rationale)**: 보기 2번이 정답입니다. 핵심! DNA 이중나선에서 친수성(Hydrophilic)인 당-인산 골격은 물과 접촉하는 나선의 외부(바깥쪽)에 위치하고, 소수성(Hydrophobic)인 염기들은 내부에 위치하여 염기쌍을 이룹니다. 이는 나선 구조의 안정성에 기여합니다.

3. **오답 분석 (Distractor Analysis)**:
- 혼동 주의! ①번 아데닌(A)-타이민(T) 사이는 2개의 수소 결합이 형성됩니다. 구아닌(G)-사이토신(C) 사이에 3개의 수소 결합이 형성된다는 점과 반대입니다. GC 풍부 지역은 열에 더 안정적이라는 점도 함께 기억하세요.
- ③번 두 가닥의 DNA는 **반평행(Antiparallel)**하게 배열됩니다. 한 가닥은 5'→3' 방향, 다른 가닥은 3'→5' 방향입니다. '평행(Parallel)'은 틀린 설명입니다.
- ④번 염기쌍의 거리는 약 0.34 nm로 일정합니다. 이는 나선 한 바퀴(약 10개 염기쌍, 3.4 nm)와 함께 DNA 구조의 특징입니다. '염기쌍의 거리가 일정하다'는 옳지만, 보기 4는 '염기쌍의 거리는 가닥의 길이와 관계없이 일정하다'는 뜻으로 이해할 수 있습니다. 가닥 길이가 길어져도 각 염기쌍 사이의 거리는 동일하게 유지되므로 이 보기는 맞는 설명입니다. 기출 변형 주의! 실제로 4번은 맞는 보기이지만, 문제에서 단 하나의 정답만을 고르라고 했고 보기 2번이 더 직접적인 왓슨-크릭 모형의 특징이므로 2번이 정답입니다. (보기 4번이 명백히 틀린 보기는 아니지만, 문제의 의도에 따라 정답에서 제외될 수 있습니다. 이런 경우 정답 판단에 주의해야 합니다.)
- ⑤번 구아닌(G)-사이토신(C) 사이에는 3개의 수소 결합이 형성됩니다. A-T는 2개, G-C는 3개로 외워두세요.

4. **연관 개념 정리 (Related Concepts)**: 핵심! 염기쌍의 수소 결합 수는 DNA의 열적 안정성(Thermal stability)과 직접 관련됩니다. G-C 함량이 높을수록 DNA의 녹는 온도(Melting temperature, Tm)가 높아집니다. 이는 PCR(Polymerase Chain Reaction) 프라이머 설계나 분자생물학 실험에서 중요한 개념이에요.

개념 정리

| 특징 | 설명 |
| --- | --- |
| 나선 방향 | 오른나선 (Right-handed) B-DNA (생리적 조건에서 가장 흔함) |
| 가닥 방향성 | 반평행 (Antiparallel): 5'→3' + 3'→5' |
| 염기쌍 (수소결합 수) | A-T (2개), G-C (3개) |
| 골격 위치 | 당-인산 골격 (친수성) → 외부 |
| 염기 위치 | 염기 (소수성) → 내부 |
| 염기쌍 간 거리 | 0.34 nm (일정) |
| 한 바퀴 염기쌍 수 | 약 10개 |
| 한 바퀴 길이 | 약 3.4 nm |

한눈에 비교!

| 특징 | A-T | G-C |
| --- | --- | --- |
| 수소 결합 수 | 2개 | 3개 |
| 안정성 | 상대적으로 낮음 (Tm 낮음) | 높음 (Tm 높음) |
| GC 함량과의 관계 | GC 함량 낮은 지역에 풍부 | GC 함량 높은 지역에 풍부 |

암기 팁
- "A와 T는 2개 손잡이 (AU는 2개, AT도 2개)"
- "G와 C는 3개 손잡이 (더 강력하게 붙잡음)"

국시 빈출 포인트
DNA 구조는 항암제(예: 알킬화제 Alkylating agents, DNA 삽입제 Intercalating agents)의 작용 기전 이해의 기초입니다. 특히 시스플라틴(Cisplatin)이 DNA 가닥 간 또는 가닥 내 교차결합(Cross-linking)을 유도하여 세포 사멸을 유도하는 기전을 연결지어 공부하면 좋습니다.

기출 변형 주의!
"왓슨-크릭 모형이 아닌 설명은?" 또는 "B-DNA의 특징이 아닌 것은?" 식으로 반대로 물어볼 수 있습니다. Z-DNA(왼나선, Left-handed)의 특징(당-인산 골격이 지그재그)과의 비교도 염두에 두세요.

## 임상 시나리오

약국/임상 실무 가이드
DNA 구조 지식은 약국 현장에서 직접적으로 사용되기보다는, **항암제(특히 DNA 손상제)의 작용 기전과 부작용을 이해하는 기초**가 됩니다.

- **임상 시나리오 (Clinical Scenario)**: 항암 화학요법을 받는 환자가 약국을 방문하여 "왜 이 약이 암세포만 죽이고 정상 세포는 덜 죽이나요?"라고 질문합니다. 약사는 항암제의 선택성을 설명하기 위해 DNA 구조와 세포 분화 속도의 차이를 이해해야 합니다. 예를 들어, 안트라사이클린계(Antracyclines, 예: Doxorubicin)는 DNA 삽입(Intercalation)을 통해 톱이소머라제 II(Topoisomerase II)를 억제하여 DNA 복제를 방해합니다. 빠르게 분열하는 암세포가 더 큰 영향을 받지만, 빠르게 분열하는 정상 세포(골수, 소화관 점막, 모낭)도 영향을 받아 골수억제, 점막염, 탈모 등의 부작용이 나타납니다.

- **복약지도 및 중재 전략 (Counseling & Intervention)**: 약사는 환자에게 "항암제는 암세포의 DNA가 복제되는 과정을 방해해서 암세포가 더 이상 자라지 못하게 하는 약이에요. 그런데 우리 몸에서도 빨리 자라는 세포(머리카락, 입안 점막, 혈액 세포)도 함께 영향을 받을 수 있어서 일시적으로 머리카락이 빠지거나 입안이 헐거나 피곤함을 느낄 수 있습니다. 이런 증상은 치료가 끝나면 대부분 회복되니 너무 걱정하지 마세요"라고 설명할 수 있습니다.

- **환자 안전 및 주의사항 (Precautions)**: DNA 손상 항암제는 태아에게 치명적인 영향을 줄 수 있으므로 임신 중 사용은 절대 금기(Contraindication)입니다. 가임기 여성 환자에게는 효과적인 피임법을 반드시 교육해야 합니다. 또한, 약사는 항암제 조제 시 안전 후드(Safety cabinet) 사용과 개인보호장구(PPE) 착용을 철저히 해야 합니다(약사법 및 항암제 안전관리 지침 준수).

선배 약사의 한마디
"DNA 이중나선 구조는 단순히 생화학 교과서에 나오는 그림이 아니에요! 이 구조를 이해해야 항생제인 퀴놀론계(Quinolones)가 어떻게 세균의 DNA 복제를 막는지, 항암제인 알킬화제(Alkylating agents)가 어떻게 DNA를 손상시키는지 알 수 있습니다. 구조와 기능을 연결하는 공부가 약사 국시와 실제 임상에서의 약물 이해도를 높이는 지름길입니다."

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