연속성

 연속성

1. 세포 분열

(1) 염색체

① 단백질과 DNA로 구성되어 있다.

② 간기에는 실모양의 염색사로 존재하다가 세포 분열이 시작되면서 응축하여 염색체가 된다.

③ 생물은 종에 따라 염색체의 수, 모양, 크기가 일정하다.

④ 세포에는 크기와 모양이 같은 염색체가 쌍으로 존재하는데 이를 상동 염색체라고 한다.

⑤ 핵상 : 핵 속의 염색체의 상태를 핵상이라고 하며 사람의 체세포의 핵상은 2n = 46이다.

 

(2) 세포 주기 : 세포 분열이 일어난 후부터 다음 분열이 일어날 때까지를 세포 주기라고 한다.

① G1기 : 세포 분열 후 DNA 합성을 준비하는 시기

② S기 : DNA가 합성되는 시기

③ G2기 : 세포 분열을 준비하는 시기

④ M기(분열기) : 세포 분열이 일어나는 시기(전기→중기→후기→말기)

☞ G1기, S기, G2기를 합쳐 간기라고 하며 세포 주기 중에서 간기가 가장 길다.

 

(3) 체세포 분열

 

① 핵분열

․ 전기 : 핵막과 인이 소실되고 염색사가 응축하여 염색체가 된다.

․ 중기 : 염색체가 적도면에 배열하고 방추사가 동원체에 결합한다. 염색체의 관찰이 가장 용이한 시기이다.

․ 후기 : 염색체가 양극으로 이동한다.

․ 말기 : 염색체가 염색사로 풀어지고 핵막과 인이 나타난다.

② 세포질 분열 : 핵분열 말기에 일어나기 시작하며 동물 세포는 세포질 만입, 식물 세포는 세포판의 형성으로 세포질이 나누어진다.

③ 체세포 분열시 DNA량의 변화

 

(4) 감수 분열

 

① 감수 분열의 의의

․생식 세포 형성 과정이며 염색체수가 반으로 줄어든다.(2n→n)

․세포 분열이 연속적으로 2회 진행되어 4개의 딸세포가 만들어진다.

․동물의 경우 정소와 난소, 식물의 경우 꽃밥, 밑씨 등에서 관찰이 가능

② 감수 분열 과정

㉠ 제 1 분열(이형 분열 : 2n→n)

․전기 : 상동 염색체가 서로 접합하여 2가 염색체가 형성된다.

․중기 : 2가 염색체가 적도면에 배열한다.

․후기 : 상동 염색체가 분리되어 양극으로 이동한다.

․말기 : 2개의 딸세포가 형성된다.

㉡ 제 2 분열(동형 분열 : n→n)

․제1 분열과 제2 분열 사이에 간기가 없이 염색체가 적도면에 배열된 후 체세포 분열과 동일하게 진행된다.

․4개의 딸세포가 형성된다.

③ 감수 분열시 DNA량의 변화

☞ 체세포 분열과 감수 분열의 비교

 

  장소 핵상의 변화 결과
체세포 분열 체세포 2n→2n 생장, 재생
감수 분열 생식 세포 2n→n 생식 세포 형성

 

(5) 생식 세포의 형성

① 동물의 생식 세포 형성

․정자의 형성 : 제1정모 세포로부터 4개의 정자가 형성된다.

․난자의 형성 : 제1 난모 세포로부터 1개의 난자와 3개의 극체가 형성되고 극체는 퇴화된다.

 

② 여성의 생식 주기 : 여포기→배란기→황체기→배란기

․여포기 : 뇌하수체에서 분비되는 여포자극 호르몬에 의해 여포가 발달하고 난자가 성숙한다. 발달된 여포에서는 에스트로겐이 분비된다.

․배란기 : 뇌하수체에서 분비되는 황체형성 호르몬에 의해 여포가 터지고 난자가 수란관으로 배출된다.

․황체기 : 배란 후 여포는 황체가 되며 황체에서는 프로게스테론을 분비한다.

․월경기 : 수정이 되지 않을 경우 황체가 퇴화하고 자궁벽이 파열된다.

 

③ 식물의 생식 세포 형성

 

․화분의 형성 과정

 

감수분열 핵분열 핵분열

제1화분 모세포 화분 생식핵 정핵 2개

화분관핵

․배낭의 형성 과정

감수분열 핵분열 3회

 

제1 배낭 모세포 배낭세포 배낭(난세포 1개, 극핵 2개,

조세포 2개, 반족세포 3개)

☞ 정자의 구조 ☞ 난소와 난자

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. 수정과 발생

(1) 수정 : 수배우자와 암배우자가 결합하는 것을 수정이라고 하며, 그 결과 단상(n)이었던 염색체가 복상(2n)으로 회복된다.

(2) 동물의 수정

정자가 난자에 접근→난자의 막에 수정 돌기의 형성→정자의 첨체로부터 효소 분비→난자의 막 분해→정자의 침입→수정막의 생성→정핵과 난핵의 융합

(3) 식물의 수정

① 속씨 식물의 수정(중복 수정)

정핵(n) + 난세포(n) → 배(2n)

정핵(n) + 극핵(n) 2개 → 배젖(3n)

② 겉씨 식물의 수정

정핵(n) + 난세포(n) → 배(2n)

배낭 세포(n) → 배젖(n)

 

(4) 발생의 일반 과정

① 발생 : 수정란이 성체로 되는 과정

 

② 일반 과정 : 수정란 → 2세포기 → 4세포기 → 8세포기 → 상실기 → 포배기 → 낭배기 → 신경배 → 기관 형성 → 성체

 

 

☞ 왜 1개의 정자만이 난자와 수정될까?

1개의 정자가 난자에 침입하자마자 먼저 난자의 막에 전기적인 변화가 생겨 다른 정자가 들어갈 수 없고 이어 수정막이 형성되면서 다른 정자는 들어갈 수 없게 된다.

 

(4) 난할

① 난할의 특징

․체세포 분열이다.

․초기에는 방향이 결정되어 있다.(경할→경할→위할)

․세포의 생장이 일어나지 않아 할구의 크기가 점점 작아진다.

․핵상과 DNA의 양은 일정하다.

② 난자의 종류에 따른 난할의 양상

③ 난할은 난황의 양과 분포에 따라 달라진다.

 

(5) 조직과 기관의 형성

① 낭배 운동 : 포배기 이후 세포 집단이 정해진 방향으로 이동하는 것

․낭배 운동이 일어나기 시작하는 위치를 원구, 그 결과 형성된 빈 공간을 원장이라고 한다.

․낭배 운동 결과 외배엽, 중배엽, 내배엽이 형성된다.

․선구 동물 : 원구가 입으로 변하는 동물

후구 동물 : 원구가 항문으로 되고 반대편에 입이 형성되는 동물

② 신경관 형성 : 원구 상순부는 외배엽으로 분화되고 그 위에 위치한 외배엽을 안쪽으로 함입시켜 신경관을 형성한다.

 

③ 기관의 분화

․외배엽 : 표피, 신경, 감각기

․중배엽 : 근육, 뼈, 척색, 순환, 배설, 생식기

․내배엽 : 소화기, 호흡기, 내분비선

④ 예정 배역도 : 배의 각 부분을 국소 생체 염색법으로 염색하여 배의 특정 부분이 어떤 기관으로 분화할 것인지를 조사하여 나타낸 그림

 

☞ 기관의 형성

 

(6) 발생의 기구

① 발생 운명이 결정되는 시기

․슈페만은 교환 이식 실험을 통해 도롱뇽의 배에서 낭배 초기와 낭배 후기 사이에 발생 운명이 결정됨을 밝혔다.

 

[낭배 초기]

 

 

 

 

 

 

[낭배 후기]

 

 

 

 

 

 

 

실험 결과의 분석

– 낭배 초기에는 발생 운명이 바뀌었으므로 발생 운명이 결정되지 않았다.

– 낭배 후기에는 발생 운명이 바뀌지 않았으므로 발생 운명이 결정되었다.

실험의 결론 : 발생 운명은 낭배 초기와 후기 사이에 결정된다.

 

② 형태 형성 요소 : 세포와 기관의 분화에 필수적인 세포질 요소

예) 회색 신월환(양서류의 수정란에서 나타나는 초승달 모양의 부분), 곤충의 생식질

 

③ 유도 작용 : 배의 한 부분이 다른 부분에 영향을 주어 분화를 일으키는 작용

․슈페만의 실험 : 낭배 초기의 배에서 원구 상순부를 떼어내서 다른 배의 난할강에 이식 → 2차배가 형성됨

 

․도롱뇽 눈의 발생 과정

 

 

 

3. 유전

(1) 멘델의 유전 법칙

① 우열의 법칙 : 대립 형질을 가진 순종의 두 개체를 교배할 경우, 자손 제 1대(F1)에서 우성 형질만 나타나는 현상

② 분리의 법칙 : F1을 자가 수분할 경우 F1에 나타나지 않던 형질이 F2에 일정한 비율로 분리되어 나타나는 현상

③ 독립의 법칙 : 두 쌍 이상의 대립 형질이 유전될 때, 각 대립 형질이 서로 영향을 주지 않고 독립적으로 유전되는 현상

 

☞ F2의 표현형은 둥글고 황색 : 둥글고 녹색 : 주름지고 황색 : 주름지고 녹색 = 9:3:3:1의 비율로 분리되며 둥근콩과 주름진 콩의 비율은 3:1이고 황색과 녹색의 비율도 3:1 이다.

 

④ 검정 교배 : 표현형을 알고 있는 상태에서 인자형을 알기 위해 열성 호모와 교배하는 것

 

 

☞ 둥근 완두콩의 인자형을 알기 위해 검정 교배하였더니 둥근 콩과 주름진 콩이 1:1의 비율로 나왔다. 이 때 둥근 완두콩의 인자형은 무엇인가?

 

답 : 둥근 완두콩의 인자형은 RR 또는 Rr이며 검정 교배는 열성 호모(rr)와 교배시키는 것이다.

만일 둥근콩의 인자형이 RR이라고 가정할 경우 RR X rr의 교배이므로 교배 결과 모두 둥근콩만 나타난다. 만일 둥근콩의 인자형이 Rr이라고 가정할 경우 Rr X rr의 교배이므로 둥근콩과 주름진 콩의 비율이 1:1의 비율로 나온다. 따라서 알아보고자 하는 둥근 완두콩의 인자형은 Rr임을 알 수 있다.

 

(2) 멘델 유전 법칙의 변형

① 중간 유전(불완전 우성) : 대립 유전자 사이의 우열 관계가 뚜렷하지 않아 중간 형질이 나타나는 현상. 표현형과 인자형의 비가 1:2:1이 된다. [예] 분꽃 유전

② 치사 유전자 : 개체를 죽게 하는 유전자이며 대개 열성 호모인 개체는 죽게 된다. [예] 생쥐의 털색 유전, 혈우병

황색쥐(Yy)와 황색쥐(Yy)를 교배할 경우 새끼의 털색은 황색쥐와 회색쥐가 2:1로 분리된다. 이것은 YY가 발생 도중에 죽기 때문이다. Y 유전자는 개체를 죽게 하기 때문에 치사 유전자라고 한다.

 

③ 복대립 유전자 : 3개 이상의 유전자가 대립 관계에 있는 것. [예] ABO 식 혈액형

④ 크세니아 : 꽃가루의 우성 형질이 당대의 배젖에 나타나는 현상 [예] 벼, 옥수수

 

⑤ 세포질 유전 : 유전 형질이 세포질에 있는 유전자에 의하여 나타나는 현상 [예] 분꽃의 잎색깔

 

 

(3) 염색체와 유전자

① 연관 : 하나의 염색체에 여러 유전자가 함께 들어있는 경우 이들 유전자는 서로 연관되어 있다고 한다.

② 교차 : 감수 분열 중 2가 염색체를 형성하고 있는 상태에서 상동 염색체 사이에 염색체의 일부가 서로 교환되는 현상

교차율 =

③ 염색체 지도 : “유전자 사이의 거리는 교차율에 비례한다”는 가정하에 3점 검정법을 이용하여 염색체 위에 유전자의 상대적 위치와 거리를 나타낸 것.

④ 성과 유전

․성의 결정 : 대부분 수정시 성염색체의 조합에 의해 결정된다.

․반성 유전 : 유전자가 성염색체상에 존재하여 성에 따라 나타나는 비율이 다른 유전 방식. [예] 색맹, 혈우병, 초파리의 흰눈

⑤ 돌연 변이

․유전자 돌연 변이 : 유전자(DNA)에 이상이 생겨 나타나는 돌연 변이

[예] 초파리의 흰눈, 알비노, 겸형 적혈구 빈혈증, 페닐케톤뇨증

․염색체 돌연 변이 : 염색체에 부분적으로 이상이 있거나 염색체의 수가 변화되어 나타나는 돌연 변이

[예] 다운 증후군, 터너 증후군, 씨없는 수박

☞ 교차율과 연관

 

교차율(%) 0 0<교차율<50 50
연관 완전 연관 불완전 연관 독립 유전

 

☞ 3점 검정법 : 연관된 세 유전자 사이의 교차율이 A~B : 4%, B~C : 8%, A~C : 12%일 때 염색체 지도를 작성하면 다음과 같다.

12%

A B C

4% 8%

☞ 성의 결정

① XY형 : ♀(2A + XX), ♂(2A + XY) [예] 사람, 초파리

② XO형 : ♀(2A + XX), ♂(2A + X) [예] 잠자리, 메뚜기

③ ZW형 : ♀(2A + ZW), ♂(2A + ZZ) [예] 누에, 딸기

④ ZO형 : ♀(2A + ZO), ♂(2A + ZZ) [예] 도마뱀, 닭

 

 

4. 유전자와 형질 발현

(1) DNA가 유전 물질이라는 증거

① 형질 전환 : 한 개체의 형질이 다른 개체의 유전 물질에 의해 바뀌는 현상 [예] 폐렴 쌍구균의 형질 전환

 

② 박테리오 파지의 증식 : 32P로 표지된 DNA를 갖는 박테리오 파지를 대장균에 감염시킴 → 대장균 속에 새로 생긴 파지에서만 32P가 검출된다.

③ 생식 세포의 DNA량은 체세포의 반으로 줄어든다.

④ DNA가 가장 많이 흡수하는 파장의 자외선에서 돌연변이가 가장 잘 유발된다.

 

(2) DNA의 분자 구조

① 뉴클레오티드 : 당(디옥시리보오스), 인산, 염기가 1:1:1의 비율로 결합되어 있다.

․염기의 종류 : 아데닌(A), 구아닌(G), 시토신(C), 티민(T)

② DNA의 구조 : DNA는 사다리가 꼬인 모양의 2중 나선 구조를 하고 있다. 염기들의 결합은 수소 결합으로 되어 잇으며, 분자 구조상 A는 T와, C는 G와 짝을 짓는데 이를 상보적 결합이라고 한다.

(3) DNA의 복제 : 2개의 가닥이 풀리면서 각각의 가닥에 상보적인 뉴클레오티드가 결합되어 복제되는 반보존적 복제를 한다.

 

 

(4) 유전 정보의 전달

① 1유전자 1효소설 : 하나의 유전자는 특정한 효소의 합성을 지배하고 이 효소에 의해 형질이 발현된다.

 

② 유전 정보의 전달 : DNA의 유전 정보가 RNA를 거쳐 단백질로 합성된다.

③ RNA의 종류

․mRNA(전령 RNA) : DNA 유전 정보를 간고 있는 RNA

․tRNA(운반 RNA) : 아미노산을 운반하는 RNA

․rRNA(리보솜 RNA) : 리보솜을 구성하는 RNA

④ RNA 전사

 

④ 단백질 합성

 

㉠ DNA 유전 정보에 의해 mRNA가 전사된다.

㉡ mRNA가 핵에서 세포질로 나와 리보솜에 부착된다.

㉢ 아미노산과 결합된 tRNA가 mRNA와 상보적으로 결합한다.

㉣ 아미노산 사이에 펩티드 결합이 일어난다.

㉤ 정지 코돈에 이르면 펩티드 결합이 중단되고 단백질 합성이 완료된다.

 

⑤ 형질 발현 조절 – 오페론설

형질 발현은 조절 유전자, 작동 유전자, 구조 유전자의 상호 작용으로 일어난다.

 

☞ 유전 암호

․트리플릿 코드 : DNA의 3개의 염기로 1개의 아미노산을 결정한다.

․코돈 : mRNA의 3염기 조합의 암호

․안티코돈 : 코돈에 대응하는 tRNA의 염기

 

☞ 다양한 돌연 변이

 

조상환

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