[칼럼] 생명과학2 실전개념 1. 샤가프의 법칙
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안녕하세요 작년에 생명과학2를 선택하고 현장응시한 평가원 및 더프리미엄 모의고사에서 모두 1등급을 받은 먐먐밈이라고 합니다
작년 원과목 이슈로 생2런 하시는 분들이 많아 도움을 주고자 칼럼을 써보게 되었습니다
기본개념은 독자가 이미 알 것이라고 가정하여 쓴 점 양해부탁드립니다
[실전개념]
1. DNA의 상보성
이중가닥 DNA를 이루는 단일가닥 DNA는 서로 상보적이기 때문에 X1에 대한 조건은 X2에 대한 조건으로 바꾸어 쓸 수 있습니다
2. 염기의 개수는 0 또는 자연수여야 한다.
당연하게 여기실 수도 있지만 샤가프 문제를 푸는데에 핵심적으로 쓰일 실전 개념입니다
염기의 개수가 자연수이므로 p/q꼴의 분수 자료를 보고 분자는 p의 배수고 분모는 q의 배수임을 얻고 가야합니다
1과 2에 대한 예시로 25수능 샤가프의 4번째 조건만 보고 넘어가겠습니다
1을 통해 조건을 X1에 관한 식으로만 나타낼 수 있고
2를 통해 X1의 퓨린 염기 개수는 3의 배수, 피리미딘 염기 개수는 5의 배수, 전체 염기 개수는 8의 배수임을 얻고 갈 수 있습니다
또, 주어진 숫자의 홀/짝수 여부가 핵심적인 단서가 될 수도 있습니다
3. 염기 간의 수소 결합 개수
기본 개념상으로 A와 T는 서로 2개의 수소 결합을 형성하고
G와 C는 3개의 수소 결합을 형성합니다
(이중가닥 DNA에서 수소 결합 개수)
=2×(AT쌍 개수)+3×(GC쌍 개수)= 2×(AT쌍 개수+GC쌍 개수)+(GC쌍 개수)
=2×(전체 염기쌍 개수) + (GC쌍 개수)
=전체 염기 개수 + GC쌍 개수
임을 알 수 있습니다
솔직히 저도 처음에 배울땐 이게 훨씬 돌아가는 풀이 아닌가 싶었는데 아주 유용한 실전개념입니다
예시 1) 24시행 10월 모의고사
2×6+2=14 -> GC쌍 2개 -> AT쌍 4개
염기 구성까지 간단하게 바로 알 수 있습니다
예시 2) 20시행 7월 모의고사
ㄷ선지 같은 선지 쳐낼때 진가를 발휘합니다
3에서 알려준 공식을 통해 X와 Y의 염기 개수가 같으므로 계산 필요 없이 GC의 개수만 서로 비교해도 두 이중가닥의 수소 결합의 대소와 정확한 차이까지 확인할 수 있습니다
또, 수소 결합 조건은 전체 염기쌍 수가 주어지지 않았을 때엔 전체 염기쌍 수를 추측할 수 있는 단서를 줍니다
고정된 수소 결합의 개수에 대해 모든 염기가 AT일 때 전체 염기쌍은 최댓값을 가지고, GC일 때는 그 반대일 것입니다
이렇게 얻은 전체 염기쌍의 최대와 최소를 통해 개수의 범위를 얻어갈 수 있습니다
4. 샤가프의 법칙 기본 개념 활용
기본 개념 활용법은 여러분이 직접 풀어가면서 얻어가야 추론력 증진에 도움될거 같아 예제들을 풀면서 알아보도록 합시다
[문제풀이]
예제1) 24시행 5모
해설)
실전개념 1을 통해 3가지 조건이 모두 I에 관한 조건으로 정리되고, I의 염기 수가 100임을 이용하면 답이 금방 나오게 됩니다
예제2) 24 6모
해설)
먼저, 수소 결합 조건을 통해 염기쌍 개수의 범위를 알아낼 수 있고, 수소 결합의 개수가 짝수이기 때문에 GC쌍의 개수도 짝수임을 얻고 갑시다
만약, ㄴ을 T로 가정한다면 실전개념 2에 의해 C가 16의 배수임을 알아낼 수 있지만, 알아낸 염기 개수의 범위(10-15) 내엔 16의 배수가 없으므로 ㄴ은 C가 됩니다
또, 범위를 지켜야하므로 분수에 주어진 1, 4, 5가 실젯값으로 그대로 쓰이게 되어 홀수인 5는 G가 아닌 A가 되어야합니다
예제3) 23 수능
해설)
샤가프의 법칙에 따라 A=T, G=C기 떄문에 저 분수 자료가 1이 되지 않기 위해서는 저 두 경우 밖에 없습니다
실전개념 2를 통해 ~의 배수가 나오므로 먼저 주어진 수소 결합 조건과 비교하여 두 경우 중 한 가지를 쉽게 쳐낼 수 있습니다
GC 쌍 30개, AT 쌍 40개에 맞추어서 마지막으로 주어진 분수 자료에 적절한 수를 곱하면 전체 염기 구성을 알 수 있습니다
예제4) 22 수능
해설)
제대로 준 정보가 없어 풀이 시작하기가 참 쉽지 않은 문항입니다
먼저, x1과 x2 모두 ㄹ이 0이고 y만 16이므로 ㄹ은 U입니다
분수 조건에 의해 G+C은 3의 배수, A+T은 2의 배수임을 알 수 있으므로 24, 16, 37의 숫자 중 둘을 서로 더해서 2나 3의 배수가 나오도록 해야하는데 그 경우가 24, 16 딱 한가지 존재합니다
따라서 단일가닥에서 A+T(U)=40, G+C=60입니다
y에 C와 G에 대한 조건에 의해 37과 23중 더 큰 37이 있는 ㅁ이 C가 되고 나머지는 채워 나가면 됩니다
예제5) 25 수능
해설)
현장버프인지는 몰라도 기출 샤가프 중에 제일 어렵다고 생각합니다
샤가프 법칙에 따라 이중가닥의 G는 단일가닥의 G+C의 개수와, 이중가닥의 T는 단일가닥의 A+T의 개수와 같습니다
수소 결합 개수 조건이 있으므로 위에서 한 것과 마찬가지로 ~의 배수 형태로 나타내어 비교해보면 ㄱ이 G일때는 8의 배수, T일때는 7의 배수로 모두 만족합니다
하지만 X1의 전체 염기 수가 8의 배수이기 때문에 이를 만족하기 위해 ㄱ은 T입니다
퓨린 및 피리미딘 조건까지 사용하면 X1의 염기 조성이 미지수 하나를 포함시켜 나타나지는데
마지막 조건을 한번 사용해 봅시다
X1이 전사 주형 가닥인지 비주형 가닥인지 모르는 상황이기 때문에 X1에서 A/C나 T/G가 7/6이여야 합니다
T/G가 7/6일 경우 T=7×35이므로 전체 염기 수 범위를 벗어 나게 됩니다
따라서 X1의 A/C가 7/6이며, X1은 전사 비주형 가닥임을 알 수 있습니다
칼럼을 처음 써봐서 많이 미숙할 수 있습니다
댓글로 보완할 점은 지적해주시면 고쳐나가 보도록 하겠습니다
긴 글 시간 내서 읽어주셔서 감사합니다
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5,000
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흐흐
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그땐 좌극한 우극한 그래프 문제도 못 풀었음 ㅋㅋㅋ
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잘써먹을게요
캬
좋아요 스크랩 흐흐
많이 써주세요
생2 존경합니다.. 타임어택 ㅈㄴ 싫어하는 사람으로써
신.숫자 놀이의 정석 캬
어렵다 생1하죠 님들 ㅋㅋ
겁나 어렵게 생겼다 ㄷㄷ 역시 화생은 믿거
왜 칼럼글을 싸지