[칼럼] 제한효소 풀이 가이드

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 안녕하세요! 본체만채입니다. 처음으로 써보는 생2 킬러 유형별 분석 칼럼입니다. 첫 번째 유형은 제한효소로 시작하겠습니다. 그나마 가장 재밌(?)게 시작해볼 수 있는 주제이고, 기출문제의 양이 많지 않아 이 주제를 첫 번째로 뽑게 되었습니다.

 제한효소 문제는 21학년도 수능에서 처음으로 등장하였고, 22학년도 수능부터는 위의 사진과 같이 비어있는 염기를 모두 채우는 형식으로 나오고 있습니다. 23, 24 수능에 모두 출제되었던 유형이니, 아마 앞으로도 수능에선 제한효소 문제가 나올 가능성이 높을 것입니다. 오늘 제가 집중해볼 문항은, 22수능에 처음 등장했던 염기를 채우는 형식의 제한효소 문항입니다. 가볍게 실전개념/표기 방법을 정리하고, 저와 함께 기출문제들을 살펴봅시다. 

[1] 표기법

 제한효소는 위의 사진과 같이, 일자의 형태로 잘리는 경우가 있고, 사선의 형태로 잘리는 경우도 있습니다. 사선의 형태로 잘리는 경우를 ‘점착성 말단’, 일자의 형태로 잘리는 경우를 ‘평활성 말단’이라고 표현합니다. 그리고 보시면 알겠지만, 360도 거꾸로 뒤집어도 원래의 형태를 그대로 유지하는 점대칭 구조를 가지는데, 이를 ‘회문 구조’라고 부릅니다.

 제한효소의 ‘점대칭’이라는 특성 때문에, 우리는 문제를 풀 때는 두 서열 중 한 쪽만 관찰해도 괜찮습니다. 반대쪽의 상황은 어차피 점대칭으로 똑같기 때문이죠. 또, 점착성 말단이냐, 비점착성 말단이냐와 상관없이 잘리는 부분을 표현할 때 아래의 그림과 같이 가운데 (세 번째와 네 번째 사이)에 가볍게 잘리는 표시를 할 것입니다.

[2] Setting

 저는 제한효소 문제들을 풀기 전에, 필요한 조건들을 정리하여 세팅하고 출발합니다. 먼저, 귀찮더라도 염기 서열을 5개의 단위로 잘라주세요. 조각의 개수를 세야 하기 때문에 염기서열을 따라가야 하는데, 매번 세는 것은 굉장히 비효율적입니다. 염기서열은 아래의 두 그림처럼 그냥 문제 위에 표기하셔도 되고, 아니면 세로 염기 틀을 다 만들어주셔도 괜찮습니다.

(그냥 문제 위에 표시하는 경우)

(따로 새로 그리는 경우)

 그리고 표에 정리되어 있는 조각의 수를 2로 나누어 밑에 다시 적어주세요. 2로 나누는 이유는 앞에서도 말씀드렸지만 우리는 염기쌍 전체가 아닌, 한쪽의 염기만 관찰해주면 되기 때문이죠. 최종적으로 우리는 이 조각들의 순서를 맞춰야 하는데, 우리는 아래의 그림처럼, 이 순서를 표의 위에 붉은색으로 작성할 것입니다.

[3] 첫 단추

 제한효소 문제는 첫 단추를 잘 꿰면, 그 뒤에는 모순을 따지며 조각들을 그저 채워주시면 됩니다. 이 첫 단추로 사용되는 조건에는 지금까지 평가원 및 교육청에 출제된 문제들 기준으로는 크게 두 가지가 있었고, 모든 문제가 이 조건들로 시작했습니다.

 (1) 하나의 제한효소로 잘랐을 때, 크기가 6보다 작은 조각

 하나의 제한효소로 잘랐을 때 크기가 6보다 작은 조각은, 반드시 염기서열의 왼쪽 끝, 또는 오른쪽 끝에 있어야 합니다. 그 이유는 간단합니다. 가운데에 올 수 없기 때문이죠. 같은 제한효소 인식부위가 연속으로 두 개 놓여있다 하더라도 만들어질 수 있는 최소 크기의 조각은 6입니다. 다만 다른 제한효소로 잘랐을 때 크기가 6보다 작은 조각은 충분히 가운데에서도 만들어질 수 있으니, 주의해주세요!!

 (2) 부분과 전체를 통한 관계의 파악

 위 사진처럼, 하나의 제한효소가 사용된 시험관과, 같은 종류의 제한효소를 다른 제한효소와 섞어서 사용한 시험관의 조각 조건을 함께 제시하는 경우가 있습니다. 이 경우에는 해당 조건들을 엮어, 조각들이 어떤 순서로 배치되었는지 순서를 잡아볼 수 있습니다. 위의 자료의 경우에는 2번 시험관, 4번 시험관의 P와 X에 대해 각각 나타나있는 조건을 5번 시험관에서 P와 X를 함께 나타낸 자료와 연관지어 해석해주셔야 합니다.

 2번 시험관은 7, 13, 20의 세 조각으로 쪼개지고, 4번 시험관은 18, 22의 두 조각으로 쪼개지며 5번 시험관은 7, 9, 11, 13의 네 조각으로 쪼개집니다. 5번 시험관의 9와 11을 합쳐 20을 만들 수 있고, 18의 조각은 7과 11, 22의 조각은 9와 13을 합쳐 만들어집니다. 이 조건들을 조합하면, 5번 시험관의 네 조각이 7/11/9/13, 또는 이를 뒤집어 13/9/11/7의 순으로 배치되어야 함을 알 수 있죠. 이렇게 부분-전체의 관계를 통해 파악한 정보가 첫 단추가 되는 조건으로 사용되기도 합니다.

 이렇게 첫 단추를 잘 꿰고 나면, 이후에는 표에 있는 정보들을 사용하며 조각들을 채워주시면 됩니다. 첫 단추를 어떻게 꿰며 시작하는지, 저와 함께 기출문제들을 풀어보며 살펴봅시다. 기출문제의 문제지는 첨부된 pdf 파일에 있습니다. 필요하시다면 출력하여 풀어보시길 권합니다. 난이도 순서대로 배치하였으니, 순서대로 풀어보시고 함께 살펴보면 좋겠습니다.

 문제에 표시한 내용의 색깔이 다른 것은, 각각의 Step별로 알아낼 수 있는 조건을 다른 색깔로 나타낸 것입니다. 문제 풀기 전 세팅 단계는 검은색, 첫 단계는 붉은색, 두 번째 단계는 푸른색, 이후의 단계는 보라색과 녹색으로 표시했습니다. 각 Step에서 어떤 조건이 결정되는지 살펴보시면 좋을 것 같습니다.

231018의 시작조건은 6보다 작은, 2번 시험관과 3번 시험관의 두 조각이였습니다. 여기서 출발하여 나머지 조건들을 활용해 풀어주시면 정답을 쉽게 구할 수 있습니다.

211020의 시작조건 역시나 6보다 작은, (가) 제한효소와 (다) 제한효소에 대한 조건이였고요. 이 조건을 헤쳐나간 후에 모순을 찾기 위해 케이스 분류를 해줬어야 했고, 이 과정만 잘 넘으면 정답을 구할 수 있었습니다.

지난번 수능의 16번 문제입니다. 이 문제의 경우에는 1번, 2번, 4번 시험관의 정보를 엮어 부분과 전체의 관계를 봐주시는게 시작조건이였습니다. 케이스가 두 가지가 나오는데, 이 두 가지 케이스를 끌고가다 보면 Step 2에서 후자의 케이스가 소거됩니다.

230918입니다. 이 문제는 앞의 문제에 비해 비어있는 염기의 수가 훨씬 작습니다. 그럼에도 불구하고 조건이 많기에, 시간은 어느정도 사용했어야 했구요. 시작조건은 2, 3, 5번째 시험관 조건을 엮어서 두 가지의 케이스를 나누셨어야 합니다. 위의 문제와 마찬가지로, 이 두 케이스를 그대로 끌고가며 결정하다 보면 하나의 케이스가 소거됐구요.

231115입니다. 각각의 제한효소들도 제시하지 않아서, 결정해야 하는 조건이 굉장히 많았습니다. 역시나 부분과 전체의 관계를 활용하며 시작하셨어야 했는데, 이 조건을 파악하고 나서도 따져보아야 할 것들이 굉장히 많은 시간이 오래 걸리는 문제입니다.

221115입니다. 이 유형의 시작이기도 하구요. 2, 4, 5번 시험관을 엮으면 부분-전체의 관계에 의해 케이스가 하나로 결정됩니다. 이 부분만 잘 넘는다면 그렇게 어렵지 않게 케이스가 결정됩니다.

 오늘 이렇게 함께 제한효소에 대한 실전개념, 그리고 주요 기출문항들을 함께 살펴봤습니다. 투과목의 수요는 많지 않겠지만, 원하는 사람이 0이 되는 날까지 최선을 다해서 도와드리겠습니다. 다음 주제로 보고싶으신 내용들을 댓글에 남겨주시면 또 이렇게 준비해서 오겠습니다!! :)