¶ 지식 정보
¶ 배우자
생식 세포 중 짝을 이루어 결합하는(합쳐지는) 세포이다.
¶ 암배우자와 수배우자
암배우자는 배우자 중 크기가 큰 배우자이고,
수배우자는 배우자 중 크기가 작은 배우자이다.
¶ 암컷과 수컷
암컷은 암배우자를 만드는 개체이고,
수컷은 수배우자를 만드는 개체이다.
¶ 암수
암컷과 수컷을 합쳐서 부르는 말이다.
¶ 자웅이체
사람과 같이 암배우자와 수배우자를 서로 다른 개체가 만드는 것이다.
¶ 자웅동체
완두와 같이 한 개체가 암배우자와 수배우자를 모두 만드는 것이다.
¶ 수정
암배우자와 수배우자가 결합하는 것이다.
¶ 교배
¶ 자가 교배
한 개체에서 만들어진 암수의 생식 세포끼리 수정시키는 것이다.
¶ 대립 형질
¶ 대립 형질 예시
-
완두의 색깔:
황색 녹색 -
완두의 모양:
둥긂 주름짐
¶ 대립 유전자
상동 염색체의 같은 위치에 존재하며, 대립 형질을 결정하는 유전자이다.
¶ 동형 접합과 이형 접합
동형 접합은 한 형질을 결정하는 대립 유전자의 구성이 서로 같은 상태이고,
이형 접합은 한 형질을 결정하는 대립 유전자의 구성이 서로 다른 상태이다.
¶ 동형 접합자(순종)와 이형 접합자(잡종)
동형 접합자(순종)는 대립 유전자가 동형 접합으로 구성된 개체이고,
이형 접합자(잡종)는 대립 유전자가 이형 접합으로 구성된 개체이다.
¶ 유전자형
개체가 갖고 있는 대립 유전자의 조합을 기호로 나타낸 것이다.
, , 와 같이 주로 대문자와 소문자를 통해 나타내고,
언더바 는 대문자와 소문자가 모두 올 수 있음을 나타낸다.
예를 들어, [와 ]는 로 간단히 나타낼 수 있다.
¶ 생식 세포의 유전자형
유전자형이 인 개체가 감수 분열하여 생식 세포를 만들 때, 생식 세포가 가질 수 있는 유전자형의 경우의 수와 확률을 구해보자.
감수 분열에서 가 염색체가 세포의 중앙에 무작위로 배열된 후, 분리되어 세포질 분열이 일어난다.
이 과정 동안 상동 염색체가 무작위로 분리되므로 이때 분리된 세포는 서로 다른 유전자형을 가질 수 있다.
감수 분열에서는 염색 분체가 분리되고 세포의 양쪽으로 이동하여 생식 세포가 생성된다.
한 염색체에서 두 염색 분체의 유전자는 같으므로 이때 분리된 세포는 각각 같은 유전자형을 갖는다.
감수 분열로 유전자형이 인 생식 세포 개, 인 생식 세포 개가 생성되므로 생식 세포의 유전자형은 , 의 가지이고,
유전자형이 인 생식 세포가 형성될 확률은 ,
유전자형이 인 생식 세포가 형성될 확률은 이다.
초파리나 식물도 같은 방식으로 감수 분열이 일어나므로 생식 세포의 유전자형을 구하는 방법은 같다.
¶ 야생형과 정상형
야생형은 자연에서 가장 흔하게 발견되는 표현형이고,
정상형은 정상적인 기능을 하는 표현형이다.
야생형의 유전자형을 나타낼 때, 유전자 기호에 를 붙이기도 한다.
¶ 표현형
유전자형에 의해 겉으로 드러나는 특성이다.
¶ 표현형 예시
완두의 색깔은 대립 유전자 와 에 의해 결정된다고 할 때,
유전자형이 , 인 완두의 색깔은 황색이고,
유전자형이 인 완두의 색깔은 녹색이다.
¶ 우성과 열성
우성은 이형 접합일 때 표현형으로 드러나는 형질이고,
열성은 이형 접합일 때 표현형으로 드러나지 않는 형질이다.
주로 우성 형질을 나타내는 대립 유전자는 대문자로, 열성 형질을 나타내는 대립 유전자는 소문자로 나타낸다.
¶ 완전 우성
우성과 열성이 명확하여 이형 접합 상태일 때 열성 형질의 표현형이 전혀 나타나지 않는 것이다.
어떤 형질이 대립 유전자 와 에 의해 결정되고, 대문자로 나타내는 대립 유전자가 소문자로 나타내는 대립 유전자에 대해 완전 우성일 때, 유전자형에 따른 표현형은 아래와 같다:
- : 대립 유전자가 밖에 없으므로 에 해당하는 우성 표현형이 나타난다.
- : 우성은 이형 접합일 때 표현형으로 드러나는 형질이므로 에 해당하는 우성 표현형이 나타난다.
- : 대립 유전자가 밖에 없으므로 에 해당하는 열성 표현형이 나타난다.
¶ 우성과 열성 예시
- 완두의 모양:
둥긂(우성) 주름짐(열성)
완두의 모양은 대립 유전자 과 에 의해 결정된다고 할 때,
유전자형이 , 인 완두의 모양은 우성 표현형인 둥긂이고,
유전자형이 인 완두의 모양은 열성 표현형인 주름짐이다.
- 완두의 색깔:
황색(우성) 녹색(열성)
완두의 색깔은 대립 유전자 와 에 의해 결정된다고 할 때,
유전자형이 , 인 완두의 색깔은 우성 표현형인 황색이고,
유전자형이 인 완두의 색깔은 열성 표현형인 녹색이다.
¶ 멘델의 유전 법칙
멘델의 유전 법칙이 적용되기 위한 조건은 아래와 같다:
- 한 형질은 한 쌍의 대립 유전자에 의해서만 결정되고, 대립 유전자 사이의 우열 관계가 명확하다(완전 우성).
- 서로 다른 형질을 결정하는 대립 유전자 쌍은 서로 다른 상동 염색체에 존재한다.
¶ 순종 교배와 잡종 교배
순종 교배는 동형 접합자(순종)끼리 교배시키는 것이고,
잡종 교배는 이형 접합자(잡종)끼리 교배시키는 것이다.
¶ 한 형질에 대한 멘델의 유전 법칙 예시
다음은 완두의 유전 형질에 대한 자료이다.
유전자형이 , 로 순종인 완두끼리 교배시켜 만든 자손 대와 자손 대끼리 교배시켜 만든 자손 대의 표현형별 확률을 구해보자.
- 자손 대:
유전자형이 인 개체의 생식 세포는 만,
유전자형이 인 개체의 생식 세포는 만 가지므로
두 생식 세포의 수정이 일어나면 의 유전자형을 갖는다.
따라서 자손 대의 표현형은 모두 우성 표현형인 황색이다.
- 자손 대:
유전자형이 인 개체의 생식 세포는 [ 또는 ]를 가지며,
수정한 생식 세포가 [ 또는 ]를 가질 확률은 로 같으므로 자손 대의 모든 경우를 나타내면 아래 그림과 같다.
¶ 두 형질에 대한 멘델의 유전 법칙 예시
다음은 완두의 유전 형질에 대한 자료이다.
| $\circ$ 완두의 모양은 대립 유전자 $\mathrm{R}$과 $\mathrm{r}$에 의해 결정되고, 우성 표현형은 둥긂, 열성 표현형은 주름짐이다. $\circ$ 완두의 색깔은 대립 유전자 $\mathrm{Y}$와 $\mathrm{y}$에 의해 결정되고, 우성 표현형은 황색, 열성 표현형은 녹색이다. $\circ$ 완두의 모양 대립 유전자와 색깔 대립 유전자는 서로 다른 상동 염색체에 존재한다. |
유전자형이 , 로 순종인 완두끼리 교배시켜 만든 자손 대와 자손 대끼리 교배시켜 만든 자손 대의 표현형별 확률을 구해보자.
- 자손 대:
완두의 모양과 색깔을 결정하는 유전자는 서로 다른 상동 염색체에 존재한다.
따라서 완두의 모양과 색깔을 결정하는 대립 유전자 쌍은 독립적으로 분리된다.
유전자형이 인 개체의 생식 세포는 만,
유전자형이 인 개체의 생식 세포는 만 가지므로
두 생식 세포의 수정이 일어나면 의 유전자형을 갖는다.
따라서 자손 대의 표현형은 모두 우성 표현형인 [둥긂+황색]이다.
- 자손 대:
유전자형이 인 개체의 생식 세포는 [ 또는 ]과 [ 또는 ]를 가지며,
수정한 생식 세포가 [ 또는 ]과 [ 또는 ]를 가질 확률은 각각 로 같으므로 자손 대의 모든 경우를 나타내면 아래 그림과 같다.
¶ 적용 문항
¶ 1번 문항
정답: $5$
(가)와 (나)를 결정하는 유전자는 서로 다른 상염색체에 있으므로 서로 다른 상동 염색체에 존재한다.
따라서 (가)와 (나)를 결정하는 대립 유전자 쌍은 독립적으로 분리된다.
유전자형이 인 의 생식 세포는 [ 또는 ]와 [ 또는 ]를 가지며,
수정한 생식 세포가 [ 또는 ]와 [ 또는 ]를 가질 확률은 각각 로 같으므로 을 자가 교배했을 때의 모든 경우를 나타내면 아래 그림과 같다.
- 표현형이 [(가)가 우성 형질+(나)가 우성 형질]일 확률은 이다.
- 표현형이 [(가)가 우성 형질+(나)가 열성 형질]일 확률은 이다.
- 표현형이 [(가)가 열성 형질+(나)가 우성 형질]일 확률은 이다.
- 표현형이 [(가)가 열성 형질+(나)가 열성 형질]일 확률은 이다.
의 표현형은 [(가)가 우성 형질+(나)가 우성 형질]이므로 과 표현형이 같으려면 와 같은 유전자형을 가져야 한다.
그러므로 을 자가 교배하여 자손을 얻을 때, 이 자손의 표현형이 과 같을 확률은 이다.
의 표현형은 [(가)가 우성 형질+(나)가 우성 형질]이므로 과 표현형이 같으려면 와 같은 유전자형을 가져야 한다.
(가)와 (나)를 결정하는 대립 유전자 쌍은 독립적으로 분리되므로 을 자가 교배하여 자손을 얻을 때,
이 자손의 표현형이 과 같을 확률은 표현형이 (가)가 우성 형질일 확률과 (나)가 우성 형질일 확률의 곱과 같다.
유전자형이 인 의 생식 세포는 [ 또는 ]를 가지며,
수정한 생식 세포가 [ 또는 ]를 가질 확률은 로 같으므로 모든 경우를 나타내면 아래 그림과 같다.
그러므로 (가)가 우성 형질일 때 가능한 유전자형은 , 이므로 (가)가 우성 형질일 확률은 이다.
유전자형이 인 의 생식 세포는 [ 또는 ]를 가지며,
수정한 생식 세포가 [ 또는 ]를 가질 확률은 로 같으므로 모든 경우를 나타내면 아래 그림과 같다.
그러므로 (나)가 우성 형질일 때 가능한 유전자형은 , 이므로 (나)가 우성 형질일 확률은 이다.
따라서 (가)가 우성 형질일 확률과 (나)가 우성 형질일 확률의 곱은 이므로
을 자가 교배하여 자손을 얻을 때, 이 자손의 표현형이 과 같을 확률은 이다.
따라서 정답은 번이다.
¶ 2번 문항
정답: $1$
ㄱ. 유전자형이 인 의 표현형은 붉은색 눈, 검은색 몸이고, 이는 [눈 색의 우성 형질+몸 색의 열성 형질]에 해당하므로
눈 색의 우성 형질은 붉은색 눈, 몸 색의 열성 형질은 검은색 몸이다.
유전자형이 인 의 표현형은 암갈색 눈, 회갈색 몸이고, 이는 [눈 색의 열성 형질+몸 색의 우성 형질]에 해당하므로
눈 색의 열성 형질은 암갈색 눈, 몸 색의 우성 형질은 회갈색 몸이다.
그러므로 붉은색 눈 대립 유전자는 암갈색 눈 대립 유전자에 대해 우성이다. (O)
ㄴ. 유전자형이 인 개체의 표현형은 [눈 색의 우성 형질+몸 색의 우성 형질]로 붉은색 눈, 회갈색 몸이다.
그러므로 유전자형이 인 개체의 표현형은 붉은색 눈, 검은색 몸인 과 다르다. (X)
ㄷ. 아래와 같이 두 형질의 확률을 한 번에 구하거나, 각 형질의 확률을 따로 구하여 푸는 방법이 있다.
초파리의 눈 색과 몸 색을 결정하는 유전자는 서로 다른 상염색체에 있으므로 서로 다른 상동 염색체에 존재한다.
따라서 초파리의 눈 색과 몸 색을 결정하는 대립 유전자 쌍은 독립적으로 분리된다.
유전자형이 인 의 생식 세포는 [ 또는 ]와 를 가지며, 수정한 생식 세포가 [ 또는 ]를 가질 확률은 로 같다.
유전자형이 인 의 생식 세포는 항상 와 를 가지므로 과 를 교배했을 때의 모든 경우를 나타내면 아래 그림과 같다.
눈 색과 몸 색 형질에 대한 유전자형이 이형 접합일 때의 유전자형은 이므로
과 를 교배하여 자손을 얻을 때, 이 자손이 눈 색과 몸 색 형질에 대한 유전자형을 이형 접합으로 가질 확률(유전자형이 일 확률)은 이다. (X)
눈 색과 몸 색 형질에 대한 유전자형이 이형 접합일 때의 유전자형은 이다.
눈 색과 몸 색을 결정하는 대립 유전자 쌍은 독립적으로 분리되므로 과 를 교배하여 자손을 얻을 때,
이 자손이 눈 색과 몸 색 형질에 대한 유전자형을 이형 접합으로 가질 확률(유전자형이 일 확률)은 유전자형이 일 확률과 일 확률의 곱과 같다.
유전자형이 인 의 생식 세포는 [ 또는 ]를 가지며, 수정한 생식 세포가 [ 또는 ]를 가질 확률은 로 같다.
유전자형이 인 의 생식 세포는 항상 를 가지므로 과 를 교배했을 때의 모든 경우를 나타내면 아래 그림과 같다.
유전자형이 인 의 생식 세포는 항상 를 갖고, 유전자형이 인 의 생식 세포는 항상 를 가지므로 과 를 교배했을 때의 모든 경우를 나타내면 아래 그림과 같다.
따라서 유전자형이 일 확률과 일 확률의 곱은 이므로
과 를 교배하여 자손을 얻을 때, 이 자손이 눈 색과 몸 색 형질에 대한 유전자형을 이형 접합으로 가질 확률(유전자형이 일 확률)은 이다. (X)
따라서 정답은 번이다.