¶ 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

암수의 생식 세포가 수정하도록 짝지어 주는 과정이다.

¶ 자가 교배

한 개체에서 만들어진 암수의 생식 세포끼리 수정시키는 것이다.

식물의 경우 수술의 꽃가루를 같은 개체에 있는 꽃의 암술에 붙이면 자가 교배가 가능하다.

¶ 대립 형질

한 형질에 대해 서로 대비되는 형질이다.

¶ 대립 형질 예시

• 완두의 색깔:
  황색 $\leftrightarrow \backslash leftrightarrow$ 녹색

• 완두의 모양:
  둥긂 $\leftrightarrow \backslash leftrightarrow$ 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.

$\mathrm{A}\mathrm{A}\backslash mathrm\{AA\}$, $\mathrm{A}\mathrm{a}\backslash mathrm\{Aa\}$, $\mathrm{a}\mathrm{a}\backslash mathrm\{aa\}$와 같이 주로 대문자와 소문자를 통해 나타내고,
언더바 $\mathrm{\_}\backslash \_$는 대문자와 소문자가 모두 올 수 있음을 나타낸다.
예를 들어, [$\mathrm{A}\mathrm{A}\backslash mathrm\{AA\}$와 $\mathrm{A}\mathrm{a}\backslash mathrm\{Aa\}$]는 $\mathrm{A}\mathrm{\_}\backslash mathrm\{A\backslash \_\}$로 간단히 나타낼 수 있다.

¶ 생식 세포의 유전자형

유전자형이 $\mathrm{A}\mathrm{a}\backslash mathrm\{Aa\}$인 개체가 감수 분열하여 생식 세포를 만들 때, 생식 세포가 가질 수 있는 유전자형의 경우의 수와 확률을 구해보자.

감수 $11$분열에서 $22$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 $22$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 $\mathrm{A}\backslash mathrm\{A\}$인 생식 세포 $22$개, $\mathrm{a}\backslash mathrm\{a\}$인 생식 세포 $22$개가 생성되므로 생식 세포의 유전자형은 $\mathrm{A}\backslash mathrm\{A\}$, $\mathrm{a}\backslash mathrm\{a\}$의 $22$가지이고,
유전자형이 $\mathrm{A}\backslash mathrm\{A\}$인 생식 세포가 형성될 확률은 ${\displaystyle \frac{2}{2+2}}={\displaystyle \frac{1}{2}}\backslash dfrac\{2\}\{2\; +\; 2\}\; =\; \backslash dfrac\{1\}\{2\}$,
유전자형이 $\mathrm{a}\backslash mathrm\{a\}$인 생식 세포가 형성될 확률은 ${\displaystyle \frac{2}{2+2}}={\displaystyle \frac{1}{2}}\backslash dfrac\{2\}\{2\; +\; 2\}\; =\; \backslash dfrac\{1\}\{2\}$이다.

초파리나 식물도 같은 방식으로 감수 분열이 일어나므로 생식 세포의 유전자형을 구하는 방법은 같다.

¶ 야생형과 정상형

야생형은 자연에서 가장 흔하게 발견되는 표현형 또는 유전자형이고,
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 $\mathrm{Y}\backslash mathrm\{Y\}$와 $\mathrm{y}\backslash mathrm\{y\}$에 의해 결정된다고 할 때,
유전자형이 $\mathrm{Y}\mathrm{Y}\backslash mathrm\{YY\}$, $\mathrm{Y}\mathrm{y}\backslash mathrm\{Yy\}$인 완두의 색깔은 황색이고,
유전자형이 $\mathrm{y}\mathrm{y}\backslash mathrm\{yy\}$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 $\mathrm{A}\backslash mathrm\{A\}$와 $\mathrm{a}\backslash mathrm\{a\}$에 의해 결정되고, 대문자로 나타내는 대립 유전자가 소문자로 나타내는 대립 유전자에 대해 완전 우성일 때, 유전자형에 따른 표현형은 아래와 같다:

• $\mathrm{A}\mathrm{A}\backslash mathrm\{AA\}$: 대립 유전자가 $\mathrm{A}\backslash mathrm\{A\}$밖에 없으므로 $\mathrm{A}\backslash mathrm\{A\}$에 해당하는 우성 표현형이 나타난다.
• $\mathrm{A}\mathrm{a}\backslash mathrm\{Aa\}$: 우성은 이형 접합일 때 표현형으로 드러나는 형질이므로 $\mathrm{A}\backslash mathrm\{A\}$에 해당하는 우성 표현형이 나타난다.
• $\mathrm{a}\mathrm{a}\backslash mathrm\{aa\}$: 대립 유전자가 $\mathrm{a}\backslash mathrm\{a\}$밖에 없으므로 $\mathrm{a}\backslash mathrm\{a\}$에 해당하는 열성 표현형이 나타난다.

¶ 우성과 열성 예시

• 완두의 모양:
  둥긂(우성) $\leftrightarrow \backslash leftrightarrow$ 주름짐(열성)
  
  완두의 모양은 대립 유전자 $\mathrm{R}\backslash mathrm\{R\}$과 $\mathrm{r}\backslash mathrm\{r\}$에 의해 결정된다고 할 때,
  유전자형이 $\mathrm{R}\mathrm{R}\backslash mathrm\{RR\}$, $\mathrm{R}\mathrm{r}\backslash mathrm\{Rr\}$인 완두의 모양은 우성 표현형인 둥긂이고,
  유전자형이 $\mathrm{r}\mathrm{r}\backslash mathrm\{rr\}$인 완두의 모양은 열성 표현형인 주름짐이다.

---

• 완두의 색깔:
  황색(우성) $\leftrightarrow \backslash leftrightarrow$ 녹색(열성)
  
  완두의 색깔은 대립 유전자 $\mathrm{Y}\backslash mathrm\{Y\}$와 $\mathrm{y}\backslash mathrm\{y\}$에 의해 결정된다고 할 때,
  유전자형이 $\mathrm{Y}\mathrm{Y}\backslash mathrm\{YY\}$, $\mathrm{Y}\mathrm{y}\backslash mathrm\{Yy\}$인 완두의 색깔은 우성 표현형인 황색이고,
  유전자형이 $\mathrm{y}\mathrm{y}\backslash mathrm\{yy\}$인 완두의 색깔은 열성 표현형인 녹색이다.
  

¶ 멘델의 유전 법칙

• 분리의 법칙:
  쌍을 이루는 두 대립 유전자는 생식 세포를 형성할 때 분리된다.

• 독립의 법칙:
  서로 다른 형질을 결정하는 대립 유전자 쌍은 독립적으로 분리된다.

---

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.

대립 유전자가 쌍을 이루지 못하는 경우 멘델의 유전 법칙이 적용되지 않는다.

¶ 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 $\mathrm{Y}\mathrm{Y}\backslash mathrm\{YY\}$, $\mathrm{y}\mathrm{y}\backslash mathrm\{yy\}$로 순종인 완두끼리 교배시켜 만든 자손 $11$대와 자손 $11$대끼리 교배시켜 만든 자손 $22$대의 표현형별 확률을 구해보자.

• 자손 $11$대$({\mathrm{F}}_1)(\backslash mathrm\{F\_\{1\}\})$:

유전자형이 $\mathrm{Y}\mathrm{Y}\backslash mathrm\{YY\}$인 개체의 생식 세포는 $\mathrm{Y}\backslash mathrm\{Y\}$만,
유전자형이 $\mathrm{y}\mathrm{y}\backslash mathrm\{yy\}$인 개체의 생식 세포는 $\mathrm{y}\backslash mathrm\{y\}$만 가지므로
두 생식 세포의 수정이 일어나면 $\mathrm{Y}\mathrm{y}\backslash mathrm\{Yy\}$의 유전자형을 갖는다.
따라서 자손 $11$대의 표현형은 모두 우성 표현형인 황색이다.

---

• 자손 $22$대$({\mathrm{F}}_2)(\backslash mathrm\{F\_\{2\}\})$:

유전자형이 $\mathrm{Y}\mathrm{y}\backslash mathrm\{Yy\}$인 개체의 생식 세포는 [$\mathrm{Y}\backslash mathrm\{Y\}$ 또는 $\mathrm{y}\backslash mathrm\{y\}$]를 가지며,
수정한 생식 세포가 [$\mathrm{Y}\backslash mathrm\{Y\}$ 또는 $\mathrm{y}\backslash mathrm\{y\}$]를 가질 확률은 ${\displaystyle \frac{1}{2}}\backslash dfrac\{1\}\{2\}$로 같으므로 자손 $22$대의 모든 경우를 나타내면 아래 그림과 같다.

그러므로 자손 $22$대의 표현형별 확률은 아래와 같다:

• 표현형이 우성 표현형인 황색$(\mathrm{Y}\mathrm{\_})(\backslash mathrm\{Y\backslash \_\})$일 확률은 ${\displaystyle \frac{3}{4}}\backslash dfrac\{3\}\{4\}$이다.
• 표현형이 열성 표현형인 녹색$(\mathrm{y}\mathrm{y})(\backslash mathrm\{yy\})$일 확률은 ${\displaystyle \frac{1}{4}}\backslash dfrac\{1\}\{4\}$이다.

¶ 두 형질에 대한 멘델의 유전 법칙 예시

다음은 완두의 유전 형질에 대한 자료이다.

유전자형이 $\mathrm{R}\mathrm{R}\mathrm{Y}\mathrm{Y}\backslash mathrm\{RRYY\}$, $\mathrm{r}\mathrm{r}\mathrm{y}\mathrm{y}\backslash mathrm\{rryy\}$로 순종인 완두끼리 교배시켜 만든 자손 $11$대와 자손 $11$대끼리 교배시켜 만든 자손 $22$대의 표현형별 확률을 구해보자.

• 자손 $11$대$({\mathrm{F}}_1)(\backslash mathrm\{F\_\{1\}\})$:

완두의 모양과 색깔을 결정하는 유전자는 서로 다른 상동 염색체에 존재한다.
따라서 완두의 모양과 색깔을 결정하는 대립 유전자 쌍은 독립적으로 분리된다.

유전자형이 $\mathrm{R}\mathrm{R}\mathrm{Y}\mathrm{Y}\backslash mathrm\{RRYY\}$인 개체의 생식 세포는 $\mathrm{R}\mathrm{Y}\backslash mathrm\{RY\}$만,
유전자형이 $\mathrm{r}\mathrm{r}\mathrm{y}\mathrm{y}\backslash mathrm\{rryy\}$인 개체의 생식 세포는 $\mathrm{r}\mathrm{y}\backslash mathrm\{ry\}$만 가지므로
두 생식 세포의 수정이 일어나면 $\mathrm{R}\mathrm{r}\mathrm{Y}\mathrm{y}\backslash mathrm\{RrYy\}$의 유전자형을 갖는다.
따라서 자손 $11$대의 표현형은 모두 우성 표현형인 [둥긂+황색]이다.

---

• 자손 $22$대$({\mathrm{F}}_2)(\backslash mathrm\{F\_\{2\}\})$:

유전자형이 $\mathrm{R}\mathrm{r}\mathrm{Y}\mathrm{y}\backslash mathrm\{RrYy\}$인 개체의 생식 세포는 [$\mathrm{R}\backslash mathrm\{R\}$ 또는 $\mathrm{r}\backslash mathrm\{r\}$]과 [$\mathrm{Y}\backslash mathrm\{Y\}$ 또는 $\mathrm{y}\backslash mathrm\{y\}$]를 가지며,
수정한 생식 세포가 [$\mathrm{R}\backslash mathrm\{R\}$ 또는 $\mathrm{r}\backslash mathrm\{r\}$]과 [$\mathrm{Y}\backslash mathrm\{Y\}$ 또는 $\mathrm{y}\backslash mathrm\{y\}$]를 가질 확률은 각각 ${\displaystyle \frac{1}{2}}\backslash dfrac\{1\}\{2\}$로 같으므로 자손 $22$대의 모든 경우를 나타내면 아래 그림과 같다.

그러므로 자손 $22$대의 표현형별 확률은 아래와 같다:

• 표현형이 [둥긂+황색]$(\mathrm{R}\mathrm{\_}\mathrm{Y}\mathrm{\_})(\backslash mathrm\{R\backslash \_Y\backslash \_\})$일 확률은 ${\displaystyle \frac{9}{16}}\backslash dfrac\{9\}\{16\}$이다.
• 표현형이 [둥긂+녹색]$(\mathrm{R}\mathrm{\_}\mathrm{y}\mathrm{y})(\backslash mathrm\{R\backslash \_yy\})$일 확률은 ${\displaystyle \frac{3}{16}}\backslash dfrac\{3\}\{16\}$이다.
• 표현형이 [주름짐+황색]$(\mathrm{r}\mathrm{r}\mathrm{Y}\mathrm{\_})(\backslash mathrm\{rrY\backslash \_\})$일 확률은 ${\displaystyle \frac{3}{16}}\backslash dfrac\{3\}\{16\}$이다.
• 표현형이 [주름짐+녹색]$(\mathrm{r}\mathrm{r}\mathrm{y}\mathrm{y})(\backslash mathrm\{rryy\})$일 확률은 ${\displaystyle \frac{1}{16}}\backslash dfrac\{1\}\{16\}$이다.

¶ 적용 문항

¶ 1번 문항

¶ 2번 문항