III. 생명의 연속성

III. 생명의 연속성 유전자와 유전형질 , 유전물질의 개념을 설명하고 구분할

수 있다 . 유전정보가 어떤 경로를 거쳐 어떻게 발현되는지 알고

흐름을 이해한다 . 멘델의 법칙을 이해하고 일상에서 유전의 원리를 적용할

수 있다 . 생식과정에서 유전적 다양성이 어떻게 유지되는지를

이해하고 유전적 다양성이 지니는 의미를 이해한다 . 유전적 다양성을 토대로 한 현대의 진화설을 이해한다 .

1. 유전자와 염색체 유전자와 유전 형질의 관계를 설명할 수 있다 . 유전자와 염색체의 관계를 설명할 수 있다 .

III-3 생명의 연속성

유전자와 유전 형질

- 유전 형질 : 부모로부터 전달받은 유전자에 의해 나타나는 특징 예 ) ABO

식 혈액형 , 쌍꺼풀 , 귓불 , 키 , 피부색

- 대립 형질 : 유전 형질 중 구분이 명확한 형질 예 ) ABO 식 혈액형 , 쌍꺼

풀 , 귓불

- 유전자 (gene) : 유전 형질에 관한 정보를 저장하고 있는 DNA 상의 특정

염기 서열 부위 → 염기 서열에 따라 특정 단백질이 합성되어 형질이 발현됨

- 대립 유전자 : 하나의 형질에 관여하는 유전자 → 상동 염색체의 동일한

부위에 위치함 예 ) ABO 식 혈액형 : A 유전자 , B 유전자 , O 유전자

유전자와 염색체

- 염색사 : 분열하지 않는 세포의 핵에는 DNA 와 히스톤 단백질로 구성된 실 모양의 염색사가 존재한다 .

- 염색체 (cromosome) : 분열 중인 세포에는 염색사가 응축되어 막대 모양의 염색체로 존재한다 .

→ 분열 전에 DNA 가 복제되므로 염색체는 유전자 구성이 동일한 2 개의 염색 분체로 이루어져 있다 .

Ⅲ-3. 생명의 연속성


- 염색사 : 분열하지 않는 세포의 핵에는 DNA 와 히스톤 단백질로 구성된 실 모양의 염색사가 존재한다 .

- 염색체 (cromosome) : 분열 중인 세포에는 염색사가 응축되어 막대 모양의 염색체로 존재한다 .

→ 분열 전에 DNA 가 복제되므로 염색체는 유전자 구성이 동일한 2 개의 염색 분체로 이루어져 있다 .


뉴클레오솜


- 히스톤단백질 : DNA 를 응축시키는 역할

- 뉴클레오솜 (nucleosome) : 히스톤 단백질과 DNA 단백질의 복합체


사람의 염색체 ( 체세포 : 2n=46, 생식 세포 : n=23)

- 상동 염색체 : 부계와 모계로부터 하나씩 전달 , 같은 형질에 대한 대립 유전자가 위치함 → 23 쌍

- 상염색체 : 남녀 공통으로 가지는 염색체 → 22 쌍 (1~22 번 염색체 )

- 성염색체 : 남녀에 따라 다르게 가지는 염색체 → 1 쌍 ( 남자 =XY, 여자 =XX )


사람의 성 결정


대립 유전자 : 하나의 형질에 관여하는 유전자 → 상동 염색체의 동일한 부위에 위치함

유전자형과 표현형- 유전자형 : 대립 유전자 조합 예 ) AA, Aa, aa- 표현형 : 드러난 형질 예 ) 긴 날개 , 흔적 날개

- 순종 : homo

- 잡종 : hetero


- 확인 문제 -

1. 유전자란 무엇인가 ?

2. 염색체는 어떤 물질로 구성되어 있는가 ?

3. 어떤 형질에 대한 유전자형이 Aa 인 경우 대립 유전자는 각각 누구로부터 물려받은 것인가 ?

4. 쌍꺼풀과 분리형 귓불의 대립 형질은 각각 무엇인가 ?


• 유전자 – DNA 염기서열중의 일부 , 유전형질을 발현하는데 관여하 는 부분 , 단백질로 발현되는 정보를 포함하는 부분

• 염색체 – DNA 와 히스톤단백질 , 그리고 다양한 효소와 단백질을 포함한 골격으로 구성

2. 유전자에서 단백질까지

DNA 의 구조와 DNA, 유전자 , 염색체의 관계를 설명할 수 있다 .

유전 암호가 단백질을 구성하는 아미노산의 정보를 가지고 있음을 설명할 수 있다 .

DNA 의 유전 정보에 따라 단백질이 합성되는 원리를 설명할 수 있다 .

DNA 의 구조와 유전자의 기능

유전 암호 - 전사 - DNA 트리플렛 코드 (triplet code): 염기 3 개로 구성된

유전 암호 (43=64 종류 )

→ 단백질을 구성하는 특정 아미노산을 지정 → mRNA 코돈으로 전사됨

→ 전사 : 두 가닥의 DNA 를 풀고 그 중 한 가닥을 주형으로 , 한가닥의 mRNA 를 합성하는 과정 → mRNA 의 염기서열은 DNA 와 상보적임 → 핵속에서 진행되며 생성된 mRNA 는 세포질로 이동


A U T A G C

C G

mRNA 가닥

유전 암호 – 번역- mRNA 의 정보에 따라 세포질의 리보솜에서 단백질이 합성되는

과정

- mRNA 코돈 (codon) : DNA 의 트리플릿 코드에 따라 전사된 염기 3 개로 구성된 유전 암호 (43=64 종류 )

→ 단백질을 구성하는 특정 아미노산으로 번역됨- tRNA 가 아미노산을 운반해 와서 펩타이드 결합에 의해 단백질이 합성됨

모든 생물에서 유전 암호 체계와 번역 체계가 동일하다 .


DNA 의 유전 암호대로 단백질이 합성되어 형질이 발현된다 .

rRNA - 리보솜에 들어있는 RNA, 단백질 합성을 돕는

역할 , 세포전체 RNA 중 가장 많음


단백질 합성 과정

핵

유전

암호

Codon

table

세포의 구조

* 리보솜 : 세포질 속의 작은 알갱이 모양 , RNA 와 단백질로 구성

유전자 돌연변이

- 유전자 돌연변이 : DNA 상의 염기 서열에 변화가 생겨

자손에게 전달되는 현상 예 ) 낫 모양 적혈구 - 빈혈증


확인 문제

1. 그림 90 에서 유전 암호 GAA 는 어떤 아미노산을 지정하는지 찾아보자 .

2. CCC 의 두 번째 염기인 C 가 A 로 바뀌는 경우와 세 번째 염기인 C 가 A 로 바뀌는 경우 각각 어떤 결과가 초래될까 ?

3. 개인의 DNA 정보가 악용될 수 있는 사례를 조사하여 발표해 보자 .


글루탐산 , 유전암호의 중복성

유전정보만으로 개인의 능력 , 미래의 건강상태를 예측하여…

3. 유전자의 전달 멘델 법칙을 설명할 수 있다 .

부모의 유전자가 자손에게 전달되는 원리를 설명할 수 있다 .

한 가지 유전 형질이 자손에게 전달되는 원리

1. 우열 관계 : 우열이 분명한 형질의 경우 잡종 ( 이형 접합 ) 에서는 우성 형질만 표현 → 자손 1 대에 나타나는 형질이 우성

2. 분리의 법칙 : 한 쌍의 대립 유전자는 생식 세포 형성 시 분리되어 서로 다른 생식 세포로 전달 → 자손 2 대에서 우성 : 열성 = 3 : 1 로 나타남


우성과 열성

한 가지 유전 형질이 자손에게 전달되는 원리 - 보라색 꽃 유전자 P 와 흰색 꽃 유전자 p 는 대립유전자이며

감수분열시 생식세포로 나뉘어 들어감


두 가지 유전 형질이 자손에게 전달되는 원리 ( 완두의 모양과

색 )

순종의 둥글고 노란완두 (RRYY) x 순종의 주름지고 녹색완두

(rryy)

- 독립의 법칙 : 서로 다른 염색체에 존재하는 유전자는 생식

세포 형성시 독립적으로 전달됨 → 자손 1 대 (RrYy) 의 생식 세포의 유전자형의 비

RY : Ry : rY : ry = 1 : 1 : 1 : 1 → 자손 2 대에서 표현형의 비 9 : 3 : 3 : 1


독립의법칙


완두의 모양과 색깔의 유전자는 서로 독립적

두 가지 유전 형질이 자손에게 전달되는 원리

- 연관 유전 : 같은 염색체에 존재하는 유전자는 생식 세포 형성 시 함께 전달됨 → 자손 1 대의 생식 세포의 유전자형의 비가 1 : 1 → 자손 2 대에서 표현형의 비가 9 : 3 : 3 : 1 로 나타나지 않는다 .


확인 문제1. 분리형 귓불을 가진 부부 사이에서 부착형 귓불을 가진 자녀가

나올 수 있는가 ? 그렇게 생각한 까닭을 유전자 기호를 사용하여 설명해 보자 .

2. 유전자형이 RrYy 인 자손 1 대에서 만들어지는 생식 세포의 유전자형을 모두 써 보자 . ( 단 , 유전자 R 와 Y 는 서로 다른 상동 염색체에 존재한다 .

3. 완두의 모양과 색깔이 서로 독립적으로 유전되는 까닭을 유전자와 염색체의 관계를 이용하여 설명해 보자 .


4. 유전적 다양성 감수 분열 과정과 그 의미를 설명할 수 있다 . 생식 세포의 유전적 다양성이 증가하는 원리를 설명할 수 있다 . 자손의 형질이 다양하게 나타나는 이유를 설명할 수 있다 .

감수 분열 ( 생식 세포 분열 )

- 분열 전 ( 간기 ) : DNA 복제 → DNA 량 2 배로 증가 , 염색체

수 동일

- 감수 1 분열 ( 이형 분열 ) : 2 가 염색체 형성 , 상동 염색체 분리 → 염색체 수 반감 (2n→n), DNA 량 반감

- 감수 2 분열 ( 동형 분열 ) : 염색 분체의 분리 → 염색체 수 동일 (n → n), DNA 량 반감

감수분열의 의의 : 염색체 수와 DNA 량이 반감된 생식 세포를

형성하므로 수정을 통해 태어난 자손의 염색체 수와 DNA 량이

부모와 같게 유지된다 . → 세대를 거듭하더라도 종의 염색체

수와 DNA 량이 일정하게 유지된다 .

핵 1 개당 DNA 량의 변화 ( 염색체수의 변화 )

D N A 복 제D N A 복 제

염색체수의 상대적변화

DNA 량 , 염색체수감소

DNA 량 감소

유전적 다양성

- 상동 염색체의 무작위 분리 : 감수 1 분열 때 상동 염색체가 무작위 로 분리되므로 생식 세포의 유전자 조합이 다양해진다 .

체세포의 염색체 수가 2n 인 경우 생식 세포의 염색체 조합 수는 2n

예 ) 사람의 생식 세포의 염색체 조합 수 : 223 → 약 840 만


유전적 다양성

- 정자와 난자의 무작위 수정 : 수정을 통해 상동 염색체가

무작위로 결합하므로 수정란의 염색체 조합이 다양해진다 .

예 ) 사람의 수정란의 염색체 조합 수 : 223Ⅹ223 = 약 70 조

유성 생식이 종족 보존에 유리한 까닭은 ?


유성 생식은 감수 분열 과정에서 상동 염색체의 무작위

분리와 수정을 통한 상동 염색체의 무작위 결합에 의해

자손의 유전자 구성이 다양하다 .

→ 환경 변화에 대처하여 종족을

보존하는 데 유리하다 .

유전적 다양성 – 연관과 교차 연관과 연관군- 연관 : 같은 염색체에 존재하는 유전자들은 독립적으로

분리되지 않고 생식 세포에 함께 전달된다 .

- 연관군 : 같은 염색체에 존재하는 유전자들의 무리 → 연관군 수 : 생식 세포에 들어 있는 염색체 수 (n)


감수

분열시의

연관


유전적 다양성 - 연관과 교차

- 교차 : 감수 1 분열 시 상동 염색체가 접합하여 2 가 염색체를

형성했을 때 상동 염색체를 이루는 염색 분체 사이에 대응부가

교환되어 새로운 연관군을 형성하게 되는 일 → 생식 세포의 유전자 구성을 다양하게 함 → 교차는 대립 유전자가 교환되는 일이므로 돌연변이가 아님

- 돌연변이 : 유전자의 염기가 바뀌는 현상


독립

유전과

연관

유전


확인 문제

1. 정자와 난자에 포함된 유전 물질이 체세포의 절반인 까닭은 무엇인가 ?

2. 생식 세포의 유전적 다양성을 증가시키는 방법 2가지를 써 보자 .

3. 감수 분열이 일어날 때 염색체가 정상적으로 분리되지 않으면 어떤 결과가 초래될지 생각하여 써 보자 .


5. 유전적 다양성과 현대의 진화 생물의 진화를 현대 종합설로 설명할 수 있다 .

유전자풀을 변화시키는 여러 요인을 예를 들어 설명할 수 있다 .

현대 종합설

- 진화의 단위 : 집단 → 한 지역에 서식하는 같은 종의 무리

- 진화의 정의 : 집단의 유전자풀의 유전자 빈도가 변화되는 현상 예 ) 돌연변이 , 이주 , 격리 , 유전적 부동 , 자연선택 , 인위 선택

유전자풀 (gene pool) : 집단의 모든 개체가 가지고 있는 대립 유전자 전체


돌연변이나 이주를 통해 유전적 변이를 가진 개체가 집단에

축적되고 , 격리나 유전적 부동에 의해 집단이 서로 다른

환경에서 자연 선택이나 인위 선택을 받게 되어 각각 다른

방향으로 진화되어 종이 분화된다 .

http://blog.daum.net/samariagyojung/16884435

집단을 이루는 개체들 집단의 유전자풀

집단 : 한 지역에 살고 있는 같은 종의 생물종으로 이루어진 개체군

유전자풀의 변화 요인 → 진화의 요인

- 돌연변이 : DNA 의 염기 서열의 변화로 새로운 대립 유전자 출현 예 ) 낫 모양 적혈구 빈혈증 , 항생제 내성 세균

- 이주 : 다른 집단으로부터 개체가 이입하거나 다른 집단으로 이출 예 ) 외래종 유입 , 귀화 생물

- 격리 : 같은 종이 지리적 또는 생식적으로 격리되는 현상 → 유전자 교환 중단 예 ) 갈라파고스 군도의 핀치 새



- 유전적 부동 ( 浮動 genetic drift ): 우연한 사건에 의해 특정 개체만 살아남거나 이주하여 새로운 집단을 형성하는 현상 → 병목현상 , 창시자효과

→ 소규모 고립된 집단에서 일어나기 쉽다 . 예 ) 홍수 , 산불

- 인위 선택 : 인간이 필요한 형질을 선택적으로 교배시키는 현상 예 ) 가축이나 농작물의 품종 개량

- 자연선택 : 환경에 잘 적응된 개체는 살아남고 ( 적자생존 ), 적응하지 못한 개체는 살아남지 못하는 현상 ( 자연 도태 )

예 ) 공업 암화


닥스훈트 - 인위선택



진화와 유전적 특성

- 최근에 공통 조상에서 분화된 종일수록 유연관계가 가깝다 .- 유연관계가 가까울수록 DNA 의 염기 서열이 유사하다 . → 단백질의 아미노산 서열이 유사하다 .


확인 문제

1. 유전자풀이란 무엇을 의미하는가 ?

2. 유전자풀을 변화시키는 요인에는 무엇이 있는가 ?

3. 민족마다 여러 유전병에 대한 발생 빈도가 다르다 . 특정 유전 질환을 예로 들어 여러 민족에서 나타나는 환자 비율을 조사하고 , 이러한 차이가 발생한 까닭을 설명해 보자 .


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III. 생명의 연속성