농업유전학 멘델의 유전법칙(제 1 법칙, 제 2 법칙)에 대해 설명하라
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hwp멘델의 유전법칙(제 1 법칙, 제 2 법칙)에 대해 설명하라.
1.서론
유전자란 생명체의 형질을 결정하고 기능을 조절할 뿐만 아니라 개체의 성장과정을 지배하고 수명에도 영향을 미치는 것이다. 따라서, 유전학은 모든 생명체의 생존과 생활에 중요한 역할을 담당한다. 이러한 유전학은 농업, 의학, 약학, 미생물학 등 다양한 분야에서 응용된다고 말할 수 있다. 그 중 유전학이 가장 유용하게 응용되는 분야가 바로 식물과 동물이라고 한다. 이처럼, 오늘날의 재배식물이나 사육되는 가축은 모두 야생종이 순화된 것으로 오랫동안 육종과정을 통해 개량을 거듭하여 왔다고 볼수 있는 것이다. 따라서 이상 본론에서 멘델의 유전법칙(제 1 법칙, 제 2 법칙)에 대해 설명하여라.
2. 본론
멘델의 유전법칙
멘델의 유전법칙은 그레고어 멘델이 완두콩을 이용한 7년의 실험을 정리하여 1865년에서 1866년 사이에 발표한 유전학의 법칙으로 말한다. 이러한 멘델의 유전법칙은 발표 초기 그리 큰 관심을 받지 않았으나, 20세기 초 재발견된 후 큰 영향력을 발휘한 것으로 볼 수 있다. 그리고 1915년 토머스 헌트 모건이 보페리-서튼 유전자 이론과 함께 멘델의 유전법칙을 유전학의 기본적인 법칙으로 제시하였고, 이로써 고전 유전학이 완성되었다고 한다.
제 1법칙 : 분리의 법칙
멘델 유전법칙의 교배실험으로 f1세대와 f2세대의 형질을 조사해본 결과로는 1쌍의 대립유전자를 가지고 있다고 한다.이러한 대립형질은 일반적으로 우성 대립 유전자는 대문자(A)로 열성대립유전자는 소문자(a)로 표시한다. 그리고 양친세대의 개체는 상동염색체 상에 각각 1개의 유전자를 가지므로 AA 혹은 aa인 유전자를 구성한다. 그러므로 AA인 개체에서는 A유전자를 aa인 개체에서는 a유전자를 갖는 배우자(gamete)가 생긴다. 두 배우자가 수정하면 Aa인 유전자를 갖는 F1이 생긴다. 이 개체에서는 A유전자의 작용이 나타나서 우성형질이 생기지만 a 유전자는 A 유전자의 영향 때문에 형질을 발현시키지 못한다. 유전형질을 AA, Aa, aa, 와 같이 유전자로 표시한 경우를 유전자형(genotype)이라고 하고 실제로 나타난 형질대로 표기한 것을 표현형(phenotype)이라고 한다. 그러므로 AA와 Aa는 서로 유전자형은 다르지만 표현형은 같다.
AA 및 aa와 같이 상동염색체 상에 같은 유전자를 갖는 경우를 동형(homo), Aa처럼 서로 다른 대립유전자를 갖는 경우를 이형(hetero)조합이라고 한다. 1쌍의 대립유전자에 대해서 잡종인 Aa 개체를 단성잡종(monohybrid) 또는 1유전자잡종이라고 한다.
F1개체를 자가수정해서 F2를 얻을 때, Aa개체로부터 2종류의 배우자(A와 a)가 1:1의 비율로 생기므로 F2의 유전자형은 AA : Aa : aa가 1 : 2 : 1의 비율로 되고 표현형은 우성(AA, Aa)과 열성(aa)이 3:1의 비로 나타난다(그림1) 이렇게 해서 배우자가 생길 때 대립유전자는 분리하여 각각의 배우자에 분배되며 그 결과 잡종의 자손에 유전형질이 분리되어 나타나는 것을 분리의 법칙이라고 한다.
제 2 법칙
멘델은 2쌍의 대립형질을 갖고 있는 완두 사이의 교배실험도 실시하였다. 이때 양친(RRYY, rryy)의 교배에서 얻어지는 F1(RrYy)개체를 양성잡종 또는 2유전자 잡종이라고 하며 이 잡종 개체에는 2종류의 형질에 대해 모두 우성인 형질만 나타냈다. 여기서 멘델의 실험을 다시 살펴보자.
완두 종자가 둥글고 떡잎이 황색인 것(RRYY)과 종자가 주름지고 떡잎이 녹색인 것(rryy)을 양친으로 해서 교배하면, F1개체에서 모든 종자는 둥글고 떡잎은 황색으로 나타난다. F2에서는 종자가 둥글고 떡잎이 황색인 것이 315개, 종자가 둥글고 떡잎이 녹색인 것이 108개, 종자가 주름지고 떡잎이 황색인 것 101개, 종자가 주름지고 떡잎이 녹색인 것 32개가 얻어졌다.
이들의 비는 약 9 : 3 : 3 : 1이다. 이 비율은 그림2에서처럼 F1으로부터 자웅배우자가 모두 1RY : 1Ry : 1rY : 1ry의 비율로 생기고 이 배우자가 자유롭게 수정했을 때 얻어지는 F2의 표현형분리비는 (1RRYY + 2 RRYy + 2 RrYY+ 4 RrYy) : ( 1RRyy + 2 Rryy ) : ( 1rrYY + 2rrYy ) : (1rryy) 즉 9 : 3 : 3 : 1에 일치한다.(표1)
이 실험결과에서 종자의 모양만 또는 떡잎의 색에 대해서만 F2의 분리비를 계산해보면 모두 우성과 열성이 3:1로 분리되어 2가지 유전형질이 제각기 독립해서 유전하는 것을 알 수 있다. 이와 같이 복수의 대립유전자는 서로 독립적으로 배우자에 분배되며 잡종의 자손에 대립형질은 독립적으로 발현된다. 이러한 현상을 독립의 법칙이라고 한다.
3) 유전자와 대립유전자
Benjamin A. Pierce, 『유전학의 이해』, 라이프사이언스, 2017.
박순직, 남영우, 『농업유전학』, 한국방송통신대학교출판문화원, 2003.
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