생물학

분자생물 실험 스케치

제한효소, 전기영동, PCR, 염기서열 — 원리를 짧게.

기초

제한효소와 플라스미드

제한효소는 짧은 인식 서열에서 DNA를 자릅니다. 점착 말단은 상보 가닥이 남아 다른 조각과 붙이기 쉽고, 평활 말단은 붙이기가 더 까다롭습니다. 플라스미드는 세균의 작은 고리 DNA로, 항생제 내성 표지와 복제 원점이 있어 클로닝 벡터로 씁니다. 리가아제가 인산다이에스터 결합을 잇습니다. 실험실 요약이지 프로토콜이 아닙니다.

겔 전기영동

DNA는 음전하이므로 전기장에서 양극으로 갑니다. 아가로스 그물에서 짧은 조각이 더 빨리 달립니다. 염료와 UV(또는 청색광)로 밴드를 보고, 크기 마커와 비교합니다. 단백질은 SDS–PAGE에서 질량에 가깝게 나눕니다. 버퍼 pH와 전압이 해상도를 바꿉니다. 밴드는 “있다/없다”와 대략 크기이지, 서열 전부가 아닙니다.

PCR

중합효소 연쇄반응은 변성(가닥 분리) → 어닐링(프라이머) → 신장(내열성 중합효소)을 수십 회 반복해 표적만 지수로 늘립니다. 프라이머가 특이성을 정하고, 사이클 수와 효소가 양을 정합니다. qPCR은 형광으로 매 사이클을 보고, 역전사 PCR은 RNA를 먼저 cDNA로 바꿉니다. 오염된 튜브 하나가 거짓 양성을 만듭니다.

서열과 편집 스케치

생어 서열은 사슬 종료 뉴클레오타이드로 길이 다른 조각을 만들고 색으로 읽습니다. 짧은 읽기 대량 서열은 조각을 맞춰 게놈을 조립하거나 변이만 봅니다. CRISPR–Cas는 안내 RNA가 지정한 자리에서 절단하는 도구의 스케치입니다. 교실 설명용이며, 치료·방출 실험의 안내가 아닙니다. 결과는 항상 음성 대조와 함께 읽습니다.

공식

PCR 이상 증폭

N = N₀ (1 + E)^n

효율 E=1이면 매 사이클 두 배. 실제는 더 낮음.

기호

N₀ 시작 주형 수
E 증폭 효율 (0–1)
n 사이클 수

프라이머 Tm (대략)

T_m ≈ 4(G+C) + 2(A+T) (°C, 짧은 프라이머)

월리스 규칙. 긴 프라이머·염은 다른 식을 씁니다.

기호

G+C G, C 개수
A+T A, T 개수

전기영동 이동 (정성)

v ∝ q E / f

전하 q, 장 E, 마찰 f(크기·겔).

기호

v 이동 속력
f 마찰 계수

핵심 표

Taq	Thermus aquaticus 중합효소. 변성 온도를 견딤
에티듐 vs 안전 염료	에티듐은 끼어들며 돌연변이원. 교실은 대체 염료를 권함
코자크/샤인–달가노	번역 시작 근처 서열. 진핵 vs 세균