KR102016860B1 - 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구 - Google Patents

유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구 Download PDF

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KR102016860B1 KR1020180106839A KR20180106839A KR102016860B1 KR 102016860 B1 KR102016860 B1 KR 102016860B1 KR 1020180106839 A KR1020180106839 A KR 1020180106839A KR 20180106839 A KR20180106839 A KR 20180106839A KR 102016860 B1 KR102016860 B1 KR 102016860B1
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Abstract

본 발명은 리보솜 소단위체 블록; 상기 리보솜 소단위체 블록 상부에 결합되며, 상부에서 하부로 관통된 제1홀을 포함하는 리보솜 대단위체 블록; 상기 리보솜 소단위체 블록 및 상기 리보솜 대단위체 블록 사이에 삽입되어 개재되며, 적어도 하나의 코돈이 형상화된 제2홀을 포함하는 mRNA 블록; 하단에 상기 리보솜 대단위체 블록의 제1홀에 삽입되며, 상기 mRNA 블록의 제2홀에 결합되도록 하단에 안티 코돈이 형상화된 제1돌기 및 상단에서 상부로 연장된 제2돌기를 포함하는 tRNA 블록; 및 하단에 상기 tRNA 블록의 제2돌기가 삽입되는 제3홀, 상단에서 상부로 연장된 제3돌기, 안티 코돈 명칭을 안내하는 안티 코돈 명칭 안내부 및 아미노산 명칭을 안내하는 아미노산 명칭 안내부를 포함하는 아미노산 블록; 을 포함하는 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구를 개시한다.

Description

유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구{LEARNING TOOLS FOR UNDERSTANDING GENE EXPRESSION PROCESS}
본 발명은 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구에 관한 것이다.
학습 교구는 학생들이 특정 개념을 이해하는 것을 돕기 위한 가장 좋은 방법 중 하나이다. 초등학교 교육과정에 있어서는 다양한 종류의 학습교구들이 존재하며 이를 적극 활용한 수업을 하지만 고등 교육과정으로 넘어가면서 학습교구를 이용한 수업을 잘 하지 않는다.
고등 교육과정으로 넘어가면서 학습교구를 이용한 수업을 잘 하지 않는 첫 번째 이유는 학생이 성장해서 학생들이 글과 그림만으로도 이해할 수 있을 것이라고 생각한다는 점, 두 번째 이유는 점점 어려운 개념을 다루게 되면서 학습교구의 구조를 설계하는 것이 어려워지기 때문이다.
실제 고등학교의 수업을 들으며 많은 학생들이 특정 개념을 이해하지 못한 채로 수업시간을 보내기도 하고 해당 과목에 대한 흥미를 잃게 되는 경우가 많다. 보편적으로는 학습교구가 어린 학생들을 위해서 주로 사용되지만 어떤 면에서는 고등학교 수업에 있어서 더 큰 역할을 수행할 수 있는 이유이다.
고등학교 교과의 '단백질 합성 과정'은 고등교육과정 중에서 사용하는 용어가 전문적이며 그 과정이 복잡하여 많은 학생들이 이해하기 어려워하는 부분 중 하나이다.
본 발명은 단백질 합성 과정에 있어서 사용되는 생물학적 구성 요소들을 입체 구조화하는 동시에 각 구성요소들의 상호작용을 나타낼 수 있는 결합 방식을 고려하여 학생들이 직접 조작 가능한 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 설명을 위해 교사가 보여주는 학습 교구만이 아니라, 학생 참여 중심 수업에서 활용할 수 있는, 단체별, 개인별 직접 조작이 가능한 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 한 가지의 설명 방식만으로는 학생들마다 다른 이해도와 기본 지식에 맞춘 수업을 진행할 수가 없기 때문에 학생에 수준에 맞는 단계별 설명을 할 수 있도록 기본지식에서부터 심화지식까지 설명할 수 있는 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구를 제공하는 것이다.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 리보솜 소단위체 블록; 상기 리보솜 소단위체 블록 상부에 결합되며, 상부에서 하부로 관통된 제1홀을 포함하는 리보솜 대단위체 블록; 상기 리보솜 소단위체 블록 및 상기 리보솜 대단위체 블록 사이에 삽입되어 개재되며, 적어도 하나의 코돈이 형상화된 제2홀을 포함하는 mRNA 블록; 하단에 상기 리보솜 대단위체 블록의 제1홀에 삽입되며, 상기 mRNA 블록의 제2홀에 결합되도록 하단에 안티 코돈이 형상화된 제1돌기 및 상단에서 상부로 연장된 제2돌기를 포함하는 tRNA 블록; 및 하단에 상기 tRNA 블록의 제2돌기가 삽입되는 제3홀, 상단에서 상부로 연장된 제3돌기, 안티 코돈 명칭을 안내하는 안티 코돈 명칭 안내부 및 아미노산 명칭을 안내하는 아미노산 명칭 안내부를 포함하는 아미노산 블록; 을 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 tRNA 블록의 제2돌기와 상기 아미노산 블록의 제3돌기의 직경은 동일할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 아미노산 블록은 제1 아미노산 블록 및 상기 제1 아미노산 블록 상에 적층되는 제2아미노산 블록을 포함하고, 상기 제1 아미노산 블록의 제3돌기는 상기 제2 아미노산 블록의 제3홀에 삽입될 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 리보솜 소단위체 블록은 상기 mRNA 블록이 삽입되고, 슬라이딩 되기 위한 안내홈을 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 tRNA 블록의 내부에 배치된 RFID 태그를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 tRNA 블록은 상기 RFID 태그가 삽입되는 RFID 태그 삽입홈을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 단백질 합성 과정에 있어서 사용되는 생물학적 구성 요소들을 입체 구조화하는 동시에 각 구성요소들의 상호작용을 나타낼 수 있는 결합 방식을 고려하여 학생들이 직접 조작 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 설명을 위해 교사가 보여주는 학습 교구만이 아니라, 학생 참여 중심 수업에서 활용할 수 있는, 단체별, 개인별 직접 조작이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 한 가지의 설명 방식만으로는 학생들마다 다른 이해도와 기본 지식에 맞춘 수업을 진행할 수가 없기 때문에 학생에 수준에 맞는 단계별 설명을 할 수 있도록 기본지식에서부터 심화지식까지 설명할 수 있다.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구를 나타내는 이미지이고,
도 2는 도 1의 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구에서 리보솜 소단위체 블록을 나타내는 사시도이고,
도 3은 도 1의 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구에서 리보솜 대단위체 블록을 나타내는 사시도이고,
도 4는 도 1의 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구에서 mRNA 블록을 나타내는 사시도이고,
도 5는 도 1의 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구에서 tRNA 블록을 나타내는 사시도이고,
도 6은 도 1의 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구에서 RFID 태그를 나타내는 이미지이고,
도 7은 도 1의 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구에서 tRNA 블록에 RFID 태그가 결합된 상태를 나타내는 이미지이고,
도 8은 도 1의 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구에서 아미노산 블록을 나타내는 사시도이고,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구를 이용해 유전자 발현 과정을 학습하는 과정을 나타낸 예시 이미지이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시 예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명 시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구를 나타내는 이미지이고, 도 2는 도 1의 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구에서 리보솜 소단위체 블록을 나타내는 사시도이고, 도 3은 도 1의 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구에서 리보솜 대단위체 블록을 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 1의 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구에서 mRNA 블록을 나타내는 사시도이고, 도 5는 도 1의 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구에서 tRNA 블록을 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 1의 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구에서 RFID 태그를 나타내는 이미지이고, 도 7은 도 1의 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구에서 tRNA 블록에 RFID 태그가 결합된 상태를 나타내는 이미지이고, 도 8은 도 1의 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구에서 아미노산 블록을 나타내는 사시도이다.
도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구(1)는 리보솜 소단위체 블록(10), 리보솜 대단위체 블록(20), mRNA 블록(30), tRNA 블록(40), 아미노산 블록(50) 및 RFID 태그(60)를 포함할 수 있다.
한편, 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구(1)의 각 리보솜 소단위체 블록(10), 리보솜 대단위체 블록(20), mRNA 블록(30), tRNA 블록(40), 아미노산 블록(50)은 금형 또는 3D 프린터 등으로 제작될 수 있다.
여기서, 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구(1)의 각 블록이 3D 프린터로 제작되는 경우, 각 교육 지자체 또는 사용자에게 3D 모델링 파일로 제공될 수 있다.
리보솜 소단위체 블록(10)은 판형의 몸체(11), 몸체(11)의 양측 단부 영역에서 상부로 돌출된 결합돌기(12) 및 tRNA 블록(40)이 삽입되고 슬라이딩 되기 위한 안내홈(13)을 포함한다.
한편, 유전자 발현 과정에서 리보솜은 크고 작은 두 개의 소단위체(subunit)로 구성되어 있다. 진핵생물은 세포질에서 리보솜의 두 소단위체를 구성하는 단백질을 생성하고, 이 단백질과 리보솜RNA(ribosomal RNA)를 핵에서 결합시켜 소단위체들을 형성한다. 이렇게 생성된 각각의 소단위체는 세포질에서 결합하여 리보솜을 형성한다. 입자의 지름은 15∼30nm이고 완전한 리보솜의 침강계수는 미생물에서 약 70S, 동물에서는 80S 정도이다. 침강계수는 스웨덴의 스베드베리(Theodor Svedberg)가 리보솜의 분리를 위해 초고속원심분리법을 통하여 개발한 것으로 자신의 이름 첫 글자를 따 'S'를 침강계수로 표시하였다. 마그네슘 이온의 농도를 낮추면 대장균인 경우 30S와 50S, 진핵생물의 경우 40S, 60S의 두 개의 소단위체로 나뉜다. 각각의 소단위체는 더 작은 소단위체로 나뉘며, 대장균의 30S는 16S, 50S는 23S의 RNA를 각 1분자씩 보유한다. 이밖에 50S 입자에 5S의 RNA가 존재하며, 1968년 영국의 생화학자 생어(Frederick Sanger)에 의하여 그 염기 배열순서가 밝혀졌다.
리보솜은 RNA와 결합하기 위하여 4개의 결합부위(site)를 갖는다. 작은 소단위체는 mRNA와 결합하는 부위를 갖고 있으며 이 외에도 tRNA와 결합하기 위한 세 부위, 각각 A-site(Aminoacyl-tRNA binding site), P-site(Peptidyl-tRNA binding site), E-site(exit)를 갖는다. 작은 소단위체(small subunit)는 tRNA를 mRNA의 코돈(codon)과 결합시키는 역할을 하며 한 개의 RNA와 33개 정도의 단백질로 구성되어 있고, 분자량은 1400kDa 정도이다. 큰 소단위체(large subunit)는 3개의 RNA와 49개 정도의 단백질로 구성되며, 분자량은 2800kDa정도이다. 크고 작은 두 소단위체는 mRNA의 5'-말단 근처의 시작점에서 단백질 합성을 시작한다. 1969년에는 30S입자를 RNA와 21종의 단백질 성분으로 분해시켜, 일정한 조건 하에서 다시 원래의 생물 활성을 지닌 입자로 구성하는 데 성공하였다.
리보솜은 작은 소단위체(30S)에서 mRNA와 결합하고, 그 유전정보를 아미노아실화된 tRNA를 사용하여 뉴클레오티드 서열을 아미노산 서열로 번역한다. 한번에 코돈 하나씩을 번역하여 정확한 아미노산은 폴리펩티드 사슬 말단에 붙인다. 단백질 합성이 끝나면 두 소단위체는 분리된다.
리보솜 대단위체 블록(20)은 리보솜 소단위체 블록(10) 상부에 결합된다.
리보솜 대단위체 블록(20)은 반원통 형상의 몸체(21), 몸체(21)를 상부에서 하부까지 관통되어 형성된 제1홀(22), 제1홀(22)의 일측에서 높이 방향으로 형성되며 tRNA 블록(40)의 삽입을 안내해주는 안내부(23), 몸체(21)의 배치 방향을 안내해주는 배치 방향 안내부(24), 리보솜 대단위체의 결합부위(site)를 안내해주는 결합 사이트 안내부(25), 몸체(21)에 내부에 배치된 RFID 태그(미도시)의 위치를 안내해주는 RFID 태그 위치 안내부(26)를 포함할 수 있다.
여기서, 결합 사이트 안내부(25)는 아미노산과 결합한 tRNA가 들어오는 쪽을 A 사이트, 폴리펩타이드가 신장되는 P 사이트, 아미노산과 분리된 tRNA가 빠져나가는 쪽을 E 사이트를 포함할 수 있고, 각 결합 사이트는 몸체(21)에서 양각 또는 음각되어 사용자가 시각적으로 확인할 수 있는 것이 바람직하다.
여기서, 제1홀(22) 내부에서 각 결합 사이트의 위치에 대응되도록 tRNA 블록(40)이 삽입될 수 있으며, tRNA 블록(40)은 안내부(23)의 안내를 받아 제1홀(22)에 삽입될 수 있다.
여기서, 안내부(23)의 형성 개수는 결합 사이트 안내부(25)의 각 결합 사이트의 개수에 대응된다.
또한, 안내부(23)는 높이 방향으로 형성될 뿐만 아니라 길이방향으로도 형성되어, tRNA 블록(40)의 상하 이동 및 좌우 이동을 안내할 수 있다.
또한, 도시하지 않았지만, 몸체(21)의 하면(27)에는 리보솜 소단위체 블록(10)의 결합돌기(12)가 결합하기 위한 결합홀(미도시)이 형성된다.
mRNA 블록(30)은 리보솜 소단위체 블록(10)의 안내홈(13)에 삽입되어 슬라이딩 될 수 있다.
또한, 이웃한 mRNA 블록(30)을 연결하여 mRNA 블록(30)의 길이를 연장할 수 있다.
mRNA 블록(30)은 로드 형상의 몸체(31), 몸체(31)를 상부에서 하부까지 관통되어 형성되며 코돈이 형상화된 제2홀(32), 제2홀(32)을 3개씩 그룹으로 하여 제2홀(32) 그룹을 구분해주는 경계부(33), 몸체(31)의 배치 방향을 안내해주는 배치 방향 안내부(34), 몸체(31)의 일단에서 길이 방향으로 연장되어 이웃하는 mRNA 블록(30)과 체결되는 제1연결부(35) 및 몸체(31)의 타단에서 길이 방향으로 연장되어 이웃하는 mRNA 블록(30)의 제1연결부(35)와 체결되는 제2연결부(36)를 포함한다.
한편, 유전자 발현 과정에서 mRNA는 DNA의 정보를 직접적으로 받는 DNA이다.
한편, mRNA에는 3개의 염기쌍이 1개의 아미노산을 지정하게 되고 이 정보를 코돈이라고 한다.
tRNA 블록(40)은 리보솜 대단위체 블록(20)의 제1홀(22)에 삽입되며, 하단이 mRNA 블록(30)에 결합될 수 있다.
tRNA 블록(40)은 직육면체 형상을 같은 몸체(41), 몸체(41)의 일측에서 외부로 연장되어 형성된 슬라이딩부(42), 몸체(41)의 상단에서 소정 깊이를 갖도록 형성된 삽입홈(43), RFID 태그(60)가 삽입되기 위해 몸체(41)의 상단에서 소정 깊이를 갖도록 형성된 RFID 태그 삽입홈(44), 몸체(41)의 타측에 형성되어 안티 코돈을 안내해주는 안티 코돈 안내부(45), 몸체(41)의 하단에서 하부로 연장되며 안티 코돈이 형상화된 제1돌기(46) 및 삽입홈(43)에서 삽입되며 몸체(41)의 상부로 연장되는 제2돌기(47)를 포함한다.
여기서, 제2돌기(47)는 몸체(41)에 일체로 형성될 수 있으며, 3D 프린터 또는 금형으로 제작 시 제품 불량을 줄이기 위해 tRNA 블록(40)의 몸체(41)와 제2돌기(47)를 분리하는 것이 바람직하다.
여기서, 안티 코돈 안내부(45)는 각각의 제1돌기(46)에 대응되는 염기 4종류인 A, U, C, G가 음각 또는 양각으로 각인되어 있어, 학습 시 사용자가 식별하기 용이하다.
한편, 유전자 발현 과정에서 tRNA는 mRNA로부터 폴리펩타이드(단백질)를 합성하는 데 작용하는 DNA이다.
한편, 아미노산을 운반하는 역할을 하는 tRNA는 mRNA의 코돈에 상보적으로 결합하는 안티 코돈이 있어 mRNA의 코돈에 맞는 종류의 아미노산을 리보솜으로 운반할 수 있게 된다. 리보솜은 대단위체와 소단위체로 나뉘어져 있는데 mRNA와 tRNA와 결합을 하여 완전한 리보솜을 형성하게 된다. 리보솜은 아미노산을 펩타이드 결합이라는 결합을 형성하여 서로 연결시켜 단백질을 합성하는 역할을 수행하게 된다.
RFID 태그(60)는 RFID 태그 삽입홈(44)에 삽입되어 몸체(41) 내부에 배치될 수 있다.
한편, 각각의 블록에는 블록의 고유한 ID를 지닌 RFID 태그(60)가 장착되어 있어서 학생들이 교구를 사용하기 전 또는 사용하는 동안에 해당 블록을 스마트폰을 통해 스캔하면 해당 블록의 개념에 대한 정보를 애니메이션, 삽화, 강의 등의 다양한 매체를 통해 학습할 수 있다. 또한 RFID 리딩(NFC) 기능뿐만 아니라 어플리케이션의 자체 기능으로서 학습도우미 시스템, 교구 사용자 간의 네트워크 형성을 통한 다양한 활동이 가능하다.
또한, 도시하지 않았지만, 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구(1)와 같이 사용되는 앱을 함께 제공할 수 있다.
앱은 각각의 블록 내부에 내장된 RFID 태그를 인식하여 각 구성요소에 대한 정보를 애니메이션, 설명문 등의 다양한 설명 방식으로 설명해주는 NFC기능을 제공하며, 단백질 합성 과정 교구의 심화 단계에 해당하는 트리플렛 코드를 나타내는 표를 제공하여 더 깊이 있는 활동을 할 수 있으며, 혼자서 교구를 사용할 경우 교구의 사용법 및 관련 개념을 쉽게 따라하며 배울 수 있도록 하는 강의를 제공할 수 있고, 제작자-사용자 간의 네트워크 형성을 통해 교구에 대한 보완의견 등을 빠르게 수렴하고 사용자-사용자 간의 질의응답(멘토링), 토의 등을 활성화하여 더욱 효과적인 학습활동을 가능하게 할 수 있다.
아미노산 블록(50)은 구형의 몸체(51), 몸체(51)의 하단에서 소정 깊이를 갖도록 형성되며 tRNA 블록(40)의 제2돌기(47)가 삽입되는 제2홀(52), 몸체(51)의 상단에서 상부로 연장된 제3돌기(53), 몸체(51)의 일측에 형성되며 안티 코돈 명칭을 안내하는 안티 코돈 명칭 안내부(54) 및 몸체(51)의 타측에 형성되며 아미노산 명칭을 안내하는 아미노산 명칭 안내부(55)를 포함한다.
여기서, 아미노산 블록(50)은 복수의 아미노산 블록(50)이 적층되어 배치될 수 있으며, 아미노산 블록(50)의 제3돌기(53)의 직경은 tRNA 블록(40)의 제2돌기(47)의 직경과 동일한 것이 바람직하다.
즉, 아미노산 블록(50)은 제1아미노산 블록 및 제1아미노산 블록 상에 적층되는 제2아미노산 블록을 포함할 수 있으며, 제1아미노산 블록의 제3돌기는 제2아미노산 블록의 제3홀에 삽입될 수 있다.
한편, 아미노산은 염기성인 아미노기(-NH2)와 산성인 카르복시기(-COOH)를 모두 가지고 있는 화합물이다. 대부분이 무색의 결정이며 물에 잘 녹는다. 아미노산은 대표적인 양성 전해질로서, 단백질을 구성하는 중요 성분이다. 단백질을 산이나 효소(펩신, 트립신, 에렙신)로 가수 분해시키면 여러 종류의 아미노산이 되며, 이 중 아미노기와 카르복시기가 동일한 탄소 원자에 결합된 것을 α-아미노산이라고 한다.
유전자 발현 과정에서 동물체에 함유된 아미노산은 대부분이 a- 아미노산이다. 이러한 아미노산들이 일정한 순서에 의하여 결합하여 단백질을 형성한다. 아미노산이 결합할 때에는 물 분자가 빠져나가 축합하여 -CO-NH- 결합이 생긴다. 이 결합을 펩티드 결합 또는 아미드 결합이라고 한다. 우리가 섭취한 단백질은 위와 소장에서 가수 분해 효소에 의하여 점점 작은 크기로 가수 분해되고 아미노산으로 분해되어 체내에 흡수된다. 이렇게 흡수된 아미노산은 유전자 정보에 의하여 일정한 순서로 재배열하여 우리 몸을 구성하는 단백질로 합성된다.
단백질은 아미노산(amino acid)이라고 하는 비교적 단순한 분자들이 연결되어 만들어진 복잡한 분자로, 대체적으로 분자량이 매우 큰 편이다. 단백질을 이루고 있는 아미노산에는 약 20 종류가 있는데, 이 아미노산들이 화학결합을 통해 서로 연결되어 폴리펩티드(polypeptide)를 만든다. 이때 아미노산들의 결합을 펩티드결합이라 하며, 이러한 펩티드결합이 여러(poly-)개 존재한다는 뜻에서 폴리펩티드라 부른다. 넓은 의미에서 단백질도 폴리펩티드라 할 수 있으며, 일반적으로는 분자량이 비교적 작으면 폴리펩티드라 하고, 분자량이 매우 크면 단백질이라고 한다.
다음은 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구를 이용해 유전자 발현 과정을 학습하는 과정을 설명한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구를 이용해 유전자 발현 과정을 학습하는 과정을 나타낸 예시 이미지이다.
우선, 리보솜 소단위체 블록과 개시 코돈이 있는 mRNA 블록을 결합하고 리보솜 소단위체 블록 위 P사이트에 개시 코돈에 맞는 개시 tRNA 블록을 삽입한다.
리보솜 대단위체 블록에는 tRNA 블록이 들어올 수 있는 장소(사이트)가 있는데 아미노산 블록과 결합한 tRNA 블록이 들어오는 쪽을 A 사이트, 폴리펩타이드가 신장되는 P 사이트, 아미노산과 분리된 tRNA가 빠져나가는 쪽을 E 사이트라고 한다.
리보솜 소단위체 블록에 mRNA 블록을 삽입하여 결합하고, 개시 코돈이 확인되면 리보솜 대단위체 블록의 A사이트에 메싸이오닌(단백질 합성의 시작을 알리는 물질)인 아미노산 블록과 결합한 tRNA 블록이 삽입되면서 단백질 합성 과정이 시작된다.
폴리펩타이드를 달고 있는 P 사이트의 tRNA 블록이 코돈에 붙어있으며, A 사이트에 있는 mRNA 블록의 코돈과 상보성을 갖는 안티 코돈을 가진 tRNA 블록이 새로운 아미노산 블록을 가져와 결합한다.
P 사이트에 있는 기존의 폴리펩타이드와 A 사이트에 있는 새로운 tRNA 블록의 아미노산 블록 사이에 펩타이드 결합이 형성되고, 이때, 아미노아실 결합이 P 사이트의 tRNA 블록에서 새로운 폴리펩타이드 쪽으로 옮겨간다.
P 사이트에서 자유로워진 tRNA 블록은 E 사이트로 이동하고 빠져나가고, mRNA 블록이 한 칸 움직일 수 있게 되고 코돈이 바뀐다.
A 사이트의 폴리펩타이드-tRNA 중합분자가 P 사이트로 옮겨가면서 A사이트가 비워지고, 비워진 A 사이트에는 바뀐 코돈과 상보적인 tRNA 블록이 새롭게 결합된다. 위 과정이 계속 반복되면서 폴리펩타이드 사슬이 길어진다.
이후, 종료 코돈에 종결 tRNA 블록이 결합되면 합성되던 폴리펩타이드가 떨어져 나가면서 단백질 합성이 종료된다.
단백질 합성이 종료된 후, 완성된 단백질블록을 빼내고 모든 블록들을 해체할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
1 : 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구
10 : 리보솜 소단위체 블록 20: 리보솜 대단위체 블록
30 : mRNA 블록 40: tRNA 블록
50: 아미노산 블록

Claims (6)

  1. 리보솜 소단위체 블록;
    상기 리보솜 소단위체 블록 상부에 결합되며, 상부에서 하부로 관통된 제1홀을 포함하는 리보솜 대단위체 블록;
    상기 리보솜 소단위체 블록 및 상기 리보솜 대단위체 블록 사이에 삽입되어 개재되며, 적어도 하나의 코돈이 형상화된 제2홀을 포함하는 mRNA 블록;
    하단에 상기 리보솜 대단위체 블록의 제1홀에 삽입되며, 상기 mRNA 블록의 제2홀에 결합되도록 하단에 안티 코돈이 형상화된 제1돌기 및 상단에서 상부로 연장된 제2돌기를 포함하는 tRNA 블록; 및
    하단에 상기 tRNA 블록의 제2돌기가 삽입되는 제3홀, 상단에서 상부로 연장된 제3돌기, 안티 코돈 명칭을 안내하는 안티 코돈 명칭 안내부 및 아미노산 명칭을 안내하는 아미노산 명칭 안내부를 포함하는 아미노산 블록; 을 포함하는 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 tRNA 블록의 제2돌기와 상기 아미노산 블록의 제3돌기의 직경은 동일한 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 아미노산 블록은
    제1 아미노산 블록 및 상기 제1 아미노산 블록 상에 적층되는 제2아미노산 블록을 포함하고,
    상기 제1 아미노산 블록의 제3돌기는 상기 제2 아미노산 블록의 제3홀에 삽입되는 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 리보솜 소단위체 블록은 상기 mRNA 블록이 삽입되고, 슬라이딩 되기 위한 안내홈을 포함하는 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 tRNA 블록의 내부에 배치된 RFID 태그를 더 포함하는 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 tRNA 블록은 상기 RFID 태그가 삽입되는 RFID 태그 삽입홈을 포함하는 유전자 발현 과정 이해를 위한 학습 교구.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR910005136Y1 (ko) * 1989-08-22 1991-07-20 우영용 단백질 합성과정 설명기
KR100954204B1 (ko) * 2009-08-07 2010-04-21 주식회사 신생 학습용 세포 구조모형 교구
KR20150102867A (ko) * 2015-08-19 2015-09-08 이수윤 보드게임(DNA 큐브)을 활용한 생명현상의 중심원리(Central Dogma) 학습

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