정답
㉠ 4, ㉡ 수소
출제 의도
이 문제는 DNA 염기 서열에서 A·T와 G·C의 개수를 계산하여 Tm 값을 구하고, 두 서열 간 Tm 차이가 발생하는 분자적 이유를 이해하는지를 평가한다. 특히 염기 조성에 따른 이중 가닥의 안정성과 수소 결합 수의 차이를 파악하는 것이 핵심이다.
풀이 과정
Tm 값은 DNA 이중 가닥의 절반이 단일 가닥으로 변성되는 온도로, 주어진 식에 따라 A·T와 G·C의 개수를 이용해 계산한다.
먼저 (가)의 염기 서열 5′-GCCACTTGAAGCTT-3′에서 A의 개수는 3개, T의 개수는 4개이므로 A+T는 7개이다. G의 개수는 3개, C의 개수는 4개이므로 G+C는 7개이다.
$$ T_m(a) = 2 \times 7 + 4 \times 7 = 14 + 28 = 42^\circ\text{C} $$
다음으로 (나)의 염기 서열 5′-GCCACCTGAAGCGT-3′에서 A의 개수는 3개, T의 개수는 2개이므로 A+T는 5개이다. G의 개수는 4개, C의 개수는 5개이므로 G+C는 9개이다.
$$ T_m(b) = 2 \times 5 + 4 \times 9 = 10 + 36 = 46^\circ\text{C} $$
따라서 두 Tm 값의 차이는 46 − 42 = 4℃이므로 ㉠은 4이다.
이 차이가 발생하는 이유는 A–T 염기쌍 사이에는 2개의 수소 결합이, G–C 염기쌍 사이에는 3개의 수소 결합이 형성되어 G·C 비율이 높을수록 DNA 이중 가닥이 더 안정해지기 때문이다. 따라서 ㉡에 들어갈 명칭은 수소 결합이다.