III. 생명의 연속성

1. 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.

2. 1. 유전자와 염색체 • 유전자와 유전 형질의 관계를 설명할 수 있다. • 유전자와 염색체의 관계를 설명할 수 있다. • 유전자와 유전 형질 - 유전 형질 : 부모로부터 전달받은 유전자에 의해 나타나는 특징 예) ABO식 혈액형, 쌍꺼풀, 귓불, 키, 피부색 - 대립 형질 : 유전 형질 중 구분이 명확한 형질 예) ABO식 혈액형, 쌍꺼풀, 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) ABO식 혈액형: A 유전자, B 유전자, O 유전자

3. 유전자와 염색체 - 염색사: 분열하지 않는 세포의 핵에는 DNA와 히스톤 단백질로 구성된 실 모양의 염색사가 존재한다. - 염색체 (cromosome): 분열 중인 세포에는 염색사가 응축되어 막대 모양의 염색체로 존재한다. → 분열 전에 DNA가 복제되므로 염색체는 유전자 구성이 동일한 2개의 염색분체로 이루어져 있다. Ⅲ-3. 생명의 연속성

4. 유전자와 염색체 - 염색사: 분열하지 않는 세포의 핵에는 DNA와 히스톤 단백질로 구성된 실 모양의 염색사가 존재한다. - 염색체 (cromosome): 분열 중인 세포에는 염색사가 응축되어 막대 모양의 염색체로 존재한다. → 분열 전에 DNA가 복제되므로 염색체는 유전자 구성이 동일한 2개의 염색분체로 이루어져 있다. Ⅲ-3. 생명의 연속성 뉴클레오솜

5. 유전자와 염색체 - 히스톤단백질: DNA를 응축시키는 역할 - 뉴클레오솜(nucleosome) : 히스톤 단백질과 DNA 단백질의 복합체 Ⅲ-3. 생명의 연속성

6. 사람의 염색체(체세포 : 2n=46, 생식 세포 : n=23) - 상동 염색체 : 부계와 모계로부터 하나씩 전달, 같은 형질에 대한 대립 유전자가 위치함 → 23쌍 -상염색체:남녀 공통으로 가지는 염색체 → 22쌍 (1~22번 염색체 ) - 성염색체: 남녀에 따라 다르게 가지는 염색체 → 1쌍 ( 남자=XY, 여자=XX ) Ⅲ-3. 생명의 연속성

7. 사람의 성 결정 Ⅲ-3. 생명의 연속성

8. 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 Ⅲ-3. 생명의 연속성

9. - 확인 문제 - Ⅲ-3. 생명의 연속성 • 유전자 – DNA염기서열중의 일부, 유전형질을 발현하는데 관여하 는 부분, 단백질로 발현되는 정보를 포함하는 부분 • 염색체 – DNA와 히스톤단백질, 그리고 다양한 효소와 단백질을 포함한 골격으로 구성 1. 유전자란 무엇인가? 2. 염색체는 어떤 물질로 구성되어 있는가? 3. 어떤 형질에 대한 유전자형이 Aa인 경우 대립 유전자는 각각 누구로부터 물려받은 것인가? 4. 쌍꺼풀과 분리형 귓불의 대립 형질은 각각 무엇인가?

10. 2. 유전자에서 단백질까지 • DNA의 구조와 DNA, 유전자, 염색체의 관계를 설명할 수 있다. • 유전 암호가 단백질을 구성하는 아미노산의 정보를 가지고 있음을 설명할 수 있다. • DNA의 유전 정보에 따라 단백질이 합성되는 원리를 설명할 수 있다.

11. DNA의 구조와 유전자의 기능

12. 유전 암호 - 전사 - DNA 트리플렛 코드(triplet code): 염기 3개로 구성된 유전 암호 (43=64종류) → 단백질을 구성하는 특정 아미노산을 지정 → mRNA 코돈으로전사됨 → 전사: 두 가닥의 DNA를 풀고 그 중 한 가닥을 주형으로,한가닥의mRNA를 합성하는 과정 → mRNA의 염기서열은 DNA와 상보적임 → 핵속에서 진행되며 생성된 mRNA는 세포질로 이동 Ⅲ-3. 생명의 연속성

13. mRNA 가닥

14. 유전 암호– 번역 - mRNA의 정보에 따라 세포질의 리보솜에서 단백질이 합성되는 과정 - mRNA 코돈(codon) : DNA의 트리플릿 코드에 따라 전사된 염기 3개로 구성된 유전 암호 (43=64종류) → 단백질을 구성하는 특정 아미노산으로 번역됨 - tRNA가 아미노산을 운반해 와서 펩타이드 결합에 의해 단백질이 합성됨 모든 생물에서 유전 암호 체계와 번역 체계가 동일하다. Ⅲ-3. 생명의 연속성

15. DNA의 유전 암호대로 단백질이 합성되어 형질이 발현된다. rRNA- 리보솜에 들어있는 RNA, 단백질합성을 돕는 역할, 세포전체 RNA중 가장 많음 Ⅲ-3. 생명의 연속성 • 단백질 합성 과정

16. 핵

17. 유전 암호 Codon table

18. 세포의 구조 * 리보솜 : 세포질 속의 작은 알갱이 모양, RNA와 단백질로 구성

19. 유전자 돌연변이 • -유전자 돌연변이: DNA 상의 염기 서열에 변화가 생겨 자손에게 • 전달되는 현상예) 낫 모양 적혈구 - 빈혈증 Ⅲ-3. 생명의 연속성

20. 확인 문제 Ⅲ-3. 생명의 연속성 글루탐산, 유전암호의 중복성 유전정보만으로 개인의 능력, 미래의 건강상태를 예측하여… 1. 그림 90에서 유전 암호 GAA는 어떤 아미노산을 지정하는지 찾아보자. 2. CCC의 두 번째 염기인 C가 A로 바뀌는 경우와 세 번째 염기인 C가 A로 바뀌는 경우 각각 어떤 결과가 초래될까? 3. 개인의 DNA 정보가 악용될 수 있는 사례를 조사하여 발표해 보자.

21. 멘델 법칙을 설명할 수 있다. • 부모의 유전자가 자손에게 전달되는 원리를 설명할 수 있다. 3. 유전자의 전달 Ⅲ-3. 생명의 연속성 • 한 가지 유전 형질이 자손에게 전달되는 원리 • 1.우열 관계 : 우열이 분명한 형질의 경우 잡종(이형 접합)에서는 • 우성 형질만 표현→ 자손 1대에 나타나는 형질이 우성 • 2. 분리의 법칙 : 한 쌍의 대립 유전자는 생식 세포 형성 시 분리되어 • 서로 다른 생식 세포로 전달 • → 자손 2대에서 우성 : 열성 = 3 : 1 로 나타남

22. 우성과 열성

23. 한 가지 유전 형질이 자손에게 전달되는 원리 • - 보라색 꽃 유전자 P와 흰색 꽃 유전자 p는 대립유전자이며 • 감수분열시 생식세포로 나뉘어 들어감 Ⅲ-3. 생명의 연속성

24. 두 가지 유전 형질이 자손에게 전달되는 원리(완두의모양과 색) • 순종의 둥글고 노란완두(RRYY) x 순종의 주름지고 녹색완두(rryy) • -독립의 법칙 : 서로 다른 염색체에 존재하는 유전자는 생식 세포 형성시독립적으로 전달됨 • → 자손 1대(RrYy)의 생식 세포의 유전자형의 비 • RY : Ry : rY : ry =1 : 1 : 1 : 1 • → 자손 2대에서 표현형의 비 9 : 3 : 3 : 1 Ⅲ-3. 생명의 연속성

25. 독립의 • 법칙 Ⅲ-3. 생명의 연속성 완두의 모양과 색깔의 유전자는 서로 독립적

26. 두 가지 유전 형질이 자손에게 전달되는 원리 • -연관 유전 : 같은 염색체에 존재하는 유전자는 생식 세포 형성 시 • 함께 전달됨 • → 자손 1대의 생식 세포의 유전자형의 비가 1 : 1 • → 자손 2대에서 표현형의 비가 9 : 3 : 3 : 1로나타나지 않는다. Ⅲ-3. 생명의 연속성

27. 확인 문제 Ⅲ-3. 생명의 연속성 1. 분리형 귓불을 가진 부부 사이에서 부착형 귓불을 가진 자녀가 나올 수 있는가? 그렇게 생각한 까닭을 유전자 기호를 사용하여 설명해 보자. 2. 유전자형이 RrYy인 자손 1대에서 만들어지는 생식 세포의 유전자형을 모두 써 보자. (단, 유전자 R와 Y는 서로 다른 상동 염색체에 존재한다. 3. 완두의 모양과 색깔이 서로 독립적으로 유전되는 까닭을 유전자와 염색체의 관계를 이용하여 설명해 보자.

28. 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 → DNA량 2배로 증가, 염색체 수 동일 • -감수 1분열(이형 분열) : 2가 염색체 형성, 상동 염색체 분리 • → 염색체 수 반감(2n→n), DNA량 반감 • - 감수 2분열(동형 분열) : 염색 분체의 분리 • → 염색체 수 동일(n → n), DNA량 반감

29. 핵 1개당 DNA량의 변화 ( 염색체수의 변화) DNA량, 염색체수감소 DNA량 감소 D N A 복 제 D N A 복 제 염색체수의 상대적변화

30. 유전적 다양성 • - 상동 염색체의 무작위 분리: 감수 1분열 때 상동 염색체가 무작위 • 로 분리되므로 생식 세포의 유전자 조합이 다양해진다. • 체세포의 염색체 수가 2n인 경우 생식 세포의 염색체 조합 수는 2n예) 사람의 생식 세포의 염색체 조합 수: 223 → 약 840만 Ⅲ-3. 생명의 연속성

31. 유전적 다양성 • - 정자와 난자의 무작위 수정 : 수정을 통해 상동 염색체가 무작위로 결합하므로 수정란의 염색체 조합이 다양해진다. • 예) 사람의 수정란의 염색체 조합 수 : 223Ⅹ223 = 약 70조 • 유성 생식이 종족 보존에 유리한 까닭은? Ⅲ-3. 생명의 연속성

32. Ⅲ-3. 생명의 연속성 • 유전적 다양성 – 연관과 교차 • 연관과 연관군 • - 연관 : 같은 염색체에 존재하는 유전자들은 독립적으로 분리되지 않고 생식 세포에 함께 전달된다. • - 연관군: 같은 염색체에 존재하는 유전자들의 무리 • → 연관군수 :생식 세포에 들어 있는 염색체 수(n)

33. 감수 분열시의 연관 Ⅲ-3. 생명의 연속성

34. Ⅲ-3. 생명의 연속성 • 유전적 다양성 - 연관과 교차 • -교차 : 감수 1분열 시 상동 염색체가 접합하여 2가 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

35. 독립 유전과 연관 유전 Ⅲ-3. 생명의 연속성

36. 확인 문제 Ⅲ-3. 생명의 연속성 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.

37. 5. 유전적 다양성과 현대의 진화 Ⅲ-3. 생명의 연속성 • 생물의 진화를 현대 종합설로 설명할 수 있다. • 유전자풀을변화시키는 여러 요인을 예를 들어 설명할 수 있다. • 현대 종합설 • -진화의 단위 : 집단 → 한 지역에 서식하는 같은 종의 무리 • -진화의 정의 : 집단의 유전자풀의유전자 빈도가 변화되는 현상 • 예) 돌연변이, 이주, 격리, 유전적 부동, 자연선택, 인위 선택 • 유전자풀(gene pool): 집단의 모든 개체가 가지고 있는 대립 유전자 전체

38. 집단을 이루는 개체들 집단의 유전자풀 집단 : 한 지역에 살고 있는 같은 종의 생물종으로 이루어진 개체군

39. Ⅲ-3. 생명의 연속성 • 유전자풀의 변화 요인→ 진화의 요인 • -돌연변이 : DNA의 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

40. 유전자풀의 변화 요인→ 진화의 요인 • -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 Ⅲ-3. 생명의 연속성

41. 닥스훈트- 인위선택

42. Ⅲ-3. 생명의 연속성 • 유전자풀의 변화 요인→ 진화의 요인

43. 진화와 유전적 특성 • -최근에 공통 조상에서 분화된 종일수록 유연관계가 가깝다. • - 유연관계가 가까울수록 DNA의 염기 서열이 유사하다. • → 단백질의 아미노산 서열이 유사하다. Ⅲ-3. 생명의 연속성

44. 확인 문제 Ⅲ-3. 생명의 연속성 1. 유전자풀이란 무엇을 의미하는가? 2. 유전자풀을 변화시키는 요인에는무엇이 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.