유종학정리

[이사천]

1• 멘델의 유전 법칙

• 기본 유전 법칙

• 우열의 법칙

• 분리의 법칙

• 독립의 법칙

멘델의 유전 법칙

멘델의 유전 법칙에는 우열의 법칙, 분리의 법칙, 독립의 법칙이 있다. 멘델의 유전 법칙은 멘델이라는 사람이 찾아낸 유전 법칙으로, 완두콩을 교배하는 실험을 통해 찾아냈다. 기본적으로는 멘델의 유전 법칙이 무엇을 뜻하는지와 함께, 예시를 들어 설명하려고 한다.

기본 유전 원리

멘델의 유전 법칙을 설명하기 전에, 유전 원리를 설명해야 아래 내용들이 쉽게 설명된다. 축산 기사 교재에는 나오지 않고, 중학교 교과서에 나오는 내용이니, 이 점 참고하기 바란다.

먼저, 이 내용을 설명하기 위해서는, 1개의 유전자 쌍은 1개의 형질을 결정한다는 사실을 알아야 한다. (실제로는 아니지만, 이해를 위해 우선 이렇게 정의한다.) 예를 들어, A라는 유전자는 털색을 결정한다거나, B라는 유전자는 뿔의 유무를 결정한다거나, 이런 식이다.

그리고 이 유전자는 염색체의 위에 있다. 사람은 물론, 가축에서도 같은 번호의 염색체를 2개 가지고 있다. 같은 번호의 염색체는 같은 종류의 유전자를 가진다. 다만 하나의 염색체는 어미로부터, 하나의 염색체는 아비로부터 받기 때문에 유전자의 종류는 부모의 것을 따른다.

같은 번호의 염색체 위에 있는 유전자는 서로 같은 종류이기 때문에, 동일한 알파벳을 쓴다. 다만, 우성의 경우에는 대문자를, 열성의 경우에는 소문자를 쓴다. 또한. 동일한 유전자를 가지게 되는 경우 (AA, aa)를 순종이라고 하고, 다른 유전자를 가지게 되는 경우(Aa)를 잡종이라고 한다.

우열의 법칙

우열의 법칙이란, 우성인 형질을 가진 개체와 열성인 형질의 개체를 교배했을 때, 자손에게서 우성 형질만 나타나고 열성 형질은 숨어서 표현되지 않는 현상이다.

우성이란, 우성 순종인 개체와 열성 순종인 개체를 교배시켜 자손을 얻을 때, 자손에게서 나타나는 형질을 우성이라고 하고, 나타나지 않는 형질을 열성이라고 한다.

이 역시 예시를 통해 설명하려고 한다. 우성의 순종(AA)과 열성의 순종(aa)인 개체를 교배하면, 하나의 형질을 가진 개체가 나올 것이다. 왜냐하면, 우성의 순종은 자손에게 넘겨줄 유전자가 A 밖에 없고, 열성의 순종은 1대 자손에게 넘겨줄 유전자가 a 밖에 없다. 따라서, 두 개체가 교배를 하여 1대 자손을 만들면, 그 자손의 유전자는 무조건 Aa가 나오게 된다.

이때에 나타나는 형질이 우성인 것이다. 아래 그림에서 그 경우를 확인할 수 있다.

우열의 법칙과 분리의 법칙

아래 그림에서 흰색의 개체와 붉은색의 개체를 교배하였더니 1대 자손이 모두 붉은색의 개체가 나타났다. 이를 통해, 붉은색이 우성임을 알 수 있다는 원리이다. 하단의 표는 분리의 법칙과 관련된 내용이니 바로 살펴보자.

분리의 법칙

분리의 법칙이란, 앞선 우열의 법칙에서 만든 1대 자손을 서로 교배하였을 때, 우성과 열성이 3:1의 비율로 나타난다는 현상이다. 이 역시도 위의 그림을 통해 확인할 수 있다.

1대 자손은 유전자를 Aa로 가지고 있다. 각 유전자가 자손에게 전달될 확률은 1/2로 같은데, 이를 계산해보면, AA : Aa : aa의 비율이 1:2:1이 나타나게 된다. 이를 다시 형질로 말하면, 우성인 형질의 자손과 열성인 형질의 자손의 비율이 3:1로 나타난다는 것이다.

독립의 법칙

독립의 법칙은 두 쌍 이상의 유전자가 동시에 유전될 때, 각각 서로 간섭하지 않고 우열의 법칙과 분리의 법칙을 따르는 현상을 말한다. 즉, 서로 독립적으로 유전되는 현상을 말한다. 

독립의 법칙을 개별적으로 묻는 문제가 자주 출제되진 않지만, 하나의 형질에서 나타나는 비율은 3:1, 두 개의 형질에서 나타나는 비율은 9:3:3:1 정도로만 알고 있어도 문제를 푸는데 어려움은 없을 것이다,

2.유전자의 구조와 기능

유전자는 DNA의 일부분을 말한다. DNA는 뉴클레오타이드가 굉장히 많이 연결되어 이루어져 있다. 유전자는 이 DNA 중에서 유전 정보를 가지고 있는 구역을 일컫는다.

DNA는 뉴클레오타이드라고 하는 물질을 기본 단위로 한다. 뉴클레오타이드는 인산+당+염기로 이루어져 있다. 이 때, DNA를 구성하는 당은 디옥시리보스이고, 염기는 아데닌(A), 구아닌(G), 사이토신(C), 타이민(티민, T)으로 이루어져 있다. 이 부분에서는 인산, 당, 염기의 비율이 1:1:1이라는 점을 반드시 기억해야 한다.

RNA 역시 뉴클레오타이드라고 하는 물질을 기본 단위로 한다. 그러나 RNA를 구성하는 당은 리보스이고, 염기는 아데닌(A), 구아닌(G), 사이토신(C), 우라실(유라실, U)으로 이루어져 있다.

인산과 당은 공유 결합, 염기와 염기는 수소 결합으로 이루어져 있다. 타이민(T)는 아데닌(A)과 결합하고, 구아닌(G)은 사이토신(C)와 결합한다. 이렇게 반드시 정해진 염기와 결합해야하는 것을 상보적 결합이라고 한다.

DNA는 이중 나선 구조로, 인산+당+염기로 이루어진 뉴클레오타이드가 두 줄 연결되어 있는 모양을 가지고 있다. 이들 염기 중, 아데닌과 구아닌은 퓨린, 사이토신과 티민, 우라실은 피리미딘 염기로 분류된다.

DNA는 이중 나선 구조로 이루어져 있기 때문에, 자연적인 분해나 효소에 의한 분해에 잘 견딜 수 있다. 또한 손상되어도 반대쪽의 상보적인 결합으로 이루어진 가닥을 이용해 복구가 가능하다.

RNA는 단일 가닥 구조로, 인상+당+염기로 이루어진 뉴클레오타이드가 한 가닥만 있는 모양이다. RNA는 주로 DNA의 유전정보를 전사하여, 핵 밖의 리보솜과 결합하여 단백질을 만드는 역할을 한다.

RNA는 단일 가닥 구조로 이루어져있기 때문에, 자연적인 분해나 효소에 의한 분해로부터 잘 견디지 못한다. 불안정한 구조를 가지고 있어 회복이 거의 불가능하다.

사람의 몸에는 46개의 유전자가 있다. 이들 중 44개의 유전자는 남녀가 공통으로 가지고 있는 상염색체이다. 남자에게는 XY, 여자에게는 XX로 나타나는 염색체는 성염색체이다. 이를 통해 성별을 구분할 수 있다.

DNA는 생명체를 구성하는 단백질을 만들 수 있는 유전 정보를 가지고 있다. 세포(모세포)가 분열할 때 DNA가 복제된 후, 새롭게 만들어진 세포(딸세포)로 같은 유전정보를 전달해준다. DNA는 유전 물질의 저장, RNA는 유전 정보를 발현할 때 (단백질을 합성할 때) 사용된다.

유전자의 발현 과정

DNA로부터 mRNA가 만들어지고, mRNA로부터 단백질이 만들어지는 과정을 중심 이론(Central Dogma)라고 한다. 이렇게 만들어진 단백질에 의해 형질이 나타나는 과정을 형질 발현이라고 한다. 

핵 속의 DNA로부터 만들어진 RNA를 mRNA라고 한다. 그리고 DNA로부터 mRNA를 만드는 과정을 전사(Transcription)라고 한다. 이 과정에서 전사 요소(Transcription Factor)에 의해 mRNA가 만들어진다.

이렇게 만들어진 mRNA가 세포 밖의 리보솜과 결합하여 단백질이 만들어지는 과정을 번역(Translation)이라고 한다.

일반적인 생물학에선 이보다 더 어려운 내용, 혹은 분자적인 수준까지의 공부를 요하나, 축산 기사를 위한 공부는 여기까지만 해도 충분하다.

염색체의 구조와 기능

염색체는 유전 물질이 실타래처럼 뭉쳐진 모양을 일컫는다. 세포 분열이 일어나지 않을 때에는 유전 물질은 가느다란 실 모양의 염색사의 형태로 존재한다. 세포 분열이 일어나기 시작하면서 유전물질은 이동에 용이한 형태를 갖추기 위해 뭉쳐지게 된다.

염색체는 막대 모양으로 이루어져있으며, 유전 정보를 가진 물질이 가장 많이 존재한다. X 모양으로 이루어져있다.

염색체는  DNA와 히스톤 단백질로 이루어져있다. DNA가 히스톤 단백질을 두바퀴 반 감고 있는 형태를 뉴클레오솜이라고 한다. 각 뉴클레오솜은 DNA로 연결되어 있고, 이들이 뭉쳐 염색사가 만들어진다. 염색사가 뭉쳐지면 염색체를 만든다.

염색체에는 유전정보를 가지고 있는 부분인 엑손(Exon)과. 유전 정보가 아닌 부분인 인트론(Intron)으로 이루어져있다.

2.염색체구조

염색체의 구조는 막대기 2개를 겹쳐 놓은 X자 모양이다. 먼저 염색체 하나의 구조를 보자면, 두 막대기가 교차하는 부분을 동원체(Centromere)라고 한다. 이 부위에는 세포 분열 시 방추사가 부착된다.

막대기 구조의 양 끝쪽 일부를 텔로미어(Telomere)라고 한다.  이 부위는 유전 물질이 복제되면서 DNA 일부가 소실되는데, 이때 이 부분이 소실되며 유전 정보의 손실을 막는 역할을 한다.

동원체를 기준으로, 왼쪽 부분과 오른쪽 부분은 서로 같은 유전 정보를 가지고 있다. 따라서, 이 두 부분을 서로 자매 분체라고 한다. 자매 분체에는 같은 위치에 같은 유전자가 있다.

염색체의 구조

사람과 가축에게는 한 염색체가 2개씩 있다. 하나는 어미로부터, 하나는 아비로부터 받은 염색체이다. 이런 염색체들의 관계를 상동 염색체라고 한다. 서로 같은 염색체라는 뜻이다.

핵형 분석

위 그림은 하나의 세포에서 찾을 수 있는 염색체들을 모두 나열 한 다음, 어떤 규칙(패턴)이나, 크기를 보고 분리한 것이다. 이렇게 상동 염색체를 분류하는 과정을 핵형 분석이라고 한다. 축산 기사에는 이런 내용까지는 없으나, 염색체의 구조를 설명하기 위해 기본적으로 필요한 내용이라 설명해 보았다.

지금 위 그림에서 볼 수 있듯, 1이라고 적혀있는 염색체가 2개씩 있다. 이는 1번 염색체가 2개 있다는 것을 의미한다. 이것들 중 하나는 어미로부터, 하나는 아비로부터 받은 것이다. 아래쪽 숫자가 잘렸지만, 21번 염색체가 3개인 것은 사람에게서 나타나는 질병(다윈 증후군)이니 넘어가도록 하자.

축산기사 책에서 n에 대한 개념을 설명하지 않아 한 번 짚고 넘어가려고 한다. 가축마다 가지고 있는 유전자의 개수가 모두 다르다. 그래서 책만 보고 공부하는 사람들은 이 부분이 잘 이해가 안 될 수 있다.

사람의 경우를 예시로 들어보자. 사람의 세포 1개에는 46개의 염색체가 있다. 위 그림처럼, 23개의 염색체가 각각 2개씩 있는 모양인 것이다. 이럴 때 같은 염색체가 2개씩 있다는 의미로 2n이라고 표시한다. 이렇게 표시하는 것을 핵상이라고 한다. 이 경우에선 "핵상이 2n이다"라고 표현할 수 있는 것이다.

생식 세포(정자, 난자)의 경우에는 정자와 난자가 만나 하나의 수정란을 만드는데, 이 수정란의 염색체 개수도 46개여야 한다. 그렇기 위해서는 정자에 23개의 염색체와 난자에 23개의 염색체가 만나 46개의 염색체가 되어야 할 것이다. 정자와 난자의 경우에는 1번부터 23번까지의 염색체가 1개씩 존재해야 한다. 이럴 때 염색체가 1개씩 있다는 의미로 n이라고 표시한다. 위에서의 예시와 마찬가지로, "핵상이 n이다"라는 말로 표현할 수 있다.

사람의 세포의 경우, 2n=46의 형태로 존재한다고 표시할 수 있다. 그럼 이는, 사람은 염색체가 1-23번까지 있고, 이 염색체들이 각각 2개씩 존재한다는 의미이다. 사람의 생식 세포에서는 n=23으로 표현할 수 있다.

축산 기사 시험에서 주로 나오는 내용으로는, 닭의 핵상이 2n=78, 소의 핵상이 2n=60, 돼지의 핵상이 2n=38이다. 염색체가 많다고 해서 진화가 더 많이 된 생물이 아니다는 뜻이다. 세포의 핵상을 확인했으니, 생식세포의 핵상도 이제는 알 수 있다.

다음 포스팅에서는 세포 분열에 대한 내용을 작성하려고 한다. 세포 분열에서는 각 단계에서 어떤 변화가 일어나는지에 대해 알아야 한다. 특히 감수분열에서는, 전기를 보다 상세하게 나누는데 이것이 좀 까다로운 편이다. 모든 내용을 정리하진 않고, 외워야 할 핵심 내용을 위주로 살펴보려고 한다.

세포 분열

세포 분열은 하나의 세포가 둘로 나뉘는 것을 말한다. 세포 분열에는 체세포 분열(유사 분열)과 감수 분열이 있다. 체세포 분열은 분열 결과로 동일한 유전 물질을 가지는 세포가 2개 만들어지고, 감수분열은 분열 결과로 염색체의 개수가 절반 줄어든 세포가 4개 만들어진다. 이전 포스팅에서 세포의 핵상과 관련된 내용을 작성했으니 확인하길 바란다.

[ 가축육종학 ] 염색체의 구조

체세포 분열

체세포 분열은 유사 분열이라고도 한다. 앞서 말했듯이, 세포 분열의 결과로 동일한 유전 물질을 가지는 세포가 2개 만들어진다. 즉, 동일한 세포가 2개 만들어진다. 생물이 생장할 때나, 상처 부위가 재생할 때 일어나는 세포 분열이다. 체세포 분열은 핵분열과 세포질 분열로 나뉜다.

핵분열과 세포질 분열을 설명하기에 앞서, 세포의 구조에 대해 간단히만 설명하려고 한다. 아래 그림에서 나타나있는 보라색 원을 핵이라고 한다. 세포의 핵심이 되는 부분이다. 이 안에 유전 물질이 들어있다. 평상시에는 염색사의 형태로 존재하다가, 세포 분열을 준비하는 과정에서 염색체로 응축된다.

세포질은 세포에서 핵을 제외한 나머지 부분들을 말한다. 세포질 분열이라는 것은, 핵 외의 다른 부분들이 나뉘어 각자 다른 세포로 들어가는 것을 말한다. 세포 분열의 준비 과정에서 아래 그림에 보이는 많은 부분들이 2배가 되고, 세포질 분열이 되며 각각의 세포에 절반씩 들어가게 된다. 우리가 이 단계에서 알아야 할 것은, 보라색은 핵이고, 그 외의 나머지는 세포질이라는 것만 알아도 축산 기사 수준의 세포 분열을 이해할 수 있다.

세포의 구조

3.체세포분열

먼저, 핵분열은 간기와 분열기로 나뉜다. 분열기는 세포의 핵이 분열하는 시기를 뜻하고, 간기는 분열기와 분열기의 사이를 뜻한다. 간기는 세포가 분열하기 위한 준비를 하는 시기다. 유전 물질의 양을 2배로 늘리고, 세포 내부의 물질들을 2배로 늘리고, 염색사 형태로 존재하는 유전 물질은 염색체의 형태로 만드는 과정이다.

분열기는 염색체가 서로 다른 2개의 세포로 나뉘어 들어가는 시기이다. 분열기는 전기 - 중기 - 후기 - 말기로 나뉜다. 각 시기별 특징을 아는 것이 중요하다.

먼저 전기에서는 핵을 감싸고 있는 막인 핵막이 사라진다. 이로 인해 핵 안에 들어있던 염색체가 나타난다. 중심체(Centrosome)로부터 나온 방추사라고 하는 얇은 실이 염색체의 동원체에 부착된다.

중기에서는 염색체들이 세포의 중앙(적도면)에 배열된다. 모든 염색체가 세포의 중앙에 위치하기 때문에, 염색체를 관찰하기 쉽다. 중심체가 세포의 양 끝으로 이동하게 된다.

후기에서는 염색체가 방추사에 의해 양 끝으로 끌려가게 된다. 이때, 막대기 2개를 겹쳐놓은 X 모양이 각 끝으로 1개씩 이동한다. 염색분체가 분리되어 양 끝으로 이동하게 된다.

말기에는 전기에서 사라졌던 핵막이 다시 등장하고, 염색체 형태로 존재하던 유전 물질이 염색사 형태로 존재하게 된다. 이렇게 되면 원래의 세포(모세포)와 같은 유전 물질을 가지는 세포(딸세포)가 2개 생기게 된다. 이후 세포질 분열이 시작된다.

말기가 끝날 무렵에 세포질 분열이 일어나게 된다. 세포의 중앙에서 밖에서 안으로 잘리게 된다. 이렇게 세포질이 분열되면 유사 분열이 끝나게 된다.

체세포 분열 모식도

체세포가 분열을 준비하는 과정에서는 핵막이 존재하고 있다. 이 상태에서 유전물질이 2배로 늘어나고, 세포의 구성 물질이 2배로 늘어나는 과정이다. (간기)

핵분열이 시작되면, 세포의 핵막이 사라지고, 염색체가 등장한다. 중심체에서 방추사가 염색체의 동원체로 부착된다. (전기)

염색체가 세포의 중앙에 위치하고. 중심체가 세포의 양 끝으로 이동한다. (중기)

방추사가 짧아지며 염색체가 양 끝으로 이동한다. (후기)

이동한 염색체가 염색사의 형태로 풀어지며, 핵막이 등장한다. 세포의 중심부터 세포질의 분열이 시작된다. (말기)

세포질 분열이 완료되면 모세포와 동일한 딸세포 2개가 만들어진다. (완료)

이와 같은 과정을 통해 체세포 분열이 일어난다

4. 감수 분열

감수 분열은 생식 세포를 만들기 위한 분열이다. 생식 세포가 만들어질 때는 체세포 분열과 달리, 만들어진 딸세포에는 모세포가 가지고 있는 유전자의 절반만 전달된다. 또한 감수 분열은 2번의 분열을 하게 된다.

감수 분열의 대부분은 체세포 분열과 유사하다. 체세포 분열에 대해 자세히 모른다면, 아래 링크되어 있는 포스팅을 통해 확인하길 바란다.

[ 가축육종학 ] 체세포 분열

제1감수분열

감수 분열의 첫 번째 분열을 제1감수분열이라고 한다. 제1감수분열에는 간기 - 전기 - 중기 - 후기 - 말기로 이루어진다. 이는 체세포 분열과 유사하다. 다만, 감수분열은 2번의 분열을 연달아하기 때문에, 제1감수분열의 전기는 2번의 분열을 준비한다.

전기는 체세포 분열과 유사하게, 방추사가 형성되고 핵막이 사라진다. 다만 감수 분열에서 나타나는 큰 특징은, 상동염색체가 서로 달라붙어 2가 염색체라고 하는 것을 만든다. 2가 염색체는, 상동염색체 2개가 붙어있는 모양이다. XX모양으로 이루어져 있으며, 상동염색체들의 동원체가 각각 붙어 있는 모양이다.

제1감수분열의 전기에서 2가염색체가 만들어지기 때문에, 이의 세부 단계에 대해서 알고 넘어가야 한다. 제1감수분열의 전기는 세사기 - 접합기 - 태사기 - 복사기 - 이동기로 이루어져 있다.

세사기는 염색사가 관찰되는 시기이다. 세사라는 것이 미세한 실이라는 뜻이다.

접합기는 삼동염색체가 서로 접합하는 시기이다. 이때, 2가 염색체를 형성한다.

태사기는 2가 염색체가 온전히 만들어져, XX모양을 띄는 시기이다. 태사라는 것이 굵은 실이라는 뜻이다. 이때, 염색체 간 서로의 유전 정보가 바뀌는 교차가 일어난다.

복사기는 2가 염색체의 일부가 분리되는 시기이다. 앞선 태사기에서 교차가 일어났다면, 교차된 부위가 X자 모양으로 보이기 시작한다. 이때의 교차되어 나타난 X자 모양을 키아즈마라고 한다.

이동기는 상동염색체가 완전히 분리되어, 세포의 중앙으로 이동하는 시기를 말한다.

이후의 감수분열은 체세포분열과 유사하다. 중기에서는 2가 염색체가 세포의 중앙으로 배열된다. 이후 후기에는 2가 염색체에 부착된 방추사가 짧아지며 양끝으로 이동한다. 말기에는 핵막이 다시 나타나고, 방추사가 사라지며, 세포질 분열이 일어나기 시작한다.

제1감수분열의 결과로 세포 하나당 같은 번호의 염색체를 1개씩 가지게 된다. 이를 표현할 때, "핵상이 n이 되었다."라고 표현한다. 핵상과 관련된 내용은 아래 자세히 설명하려고 한다. 핵상에 대해 자세히 모른다면 아래 링크된 포스팅을 확인해 보길 바란다.

[ 가축육종학 ] 염색체의 구조

제1감수분열 전기에서, 상동염색체가 접합되며 2가 염색체를 만들었다. 이후 2가 염색체가 분리되며, 상동염색체가 각각 세포의 반대쪽 끝을 향해 가게 된다. 이렇게 만들어진 세포에는 염색체 번호당 1개의 염색체만 존재하게 된다. 분열 이전의 세포에서는 같은 번호의 염색체를 2개씩 가지고 있었으나(2n), 분열 이후에는 같은 번호의 염색체를 1개만 가지게 된다(n).

따라서, 제1감수분열의 결과로 세포의 핵상이 2n에서 n으로 바뀌었다고 할 수 있다. 연이어 일어나는 제2감수분열의 결과에 대해서도 알아보도록 하자.

제2감수분열

제2감수분열은 체세포 분열과 대부분이 유사하다. 제2감수분열 역시 전기 - 중기 - 후기 - 말기로 이루어진다. 이때는 제1감수분열에 연이어 일어나기 때문에 간기가 존재하지 않는다.

전기에서는 제1감수분열에서 나타났던 핵막이 다시 사라지기 시작한다. 전기의 세포에서는 상동염색체 쌍 중 하나만 가진다.

중기에서는 상동염색체들이 세포의 중앙에 배열된다. 방추사를 방출하며 염색체의 동원체에 부착된다.

후기에서는 상동염색체가 분리된다. 방추사에 의해 세포의 양 끝으로 이동한다. 이때를 상동염색체가 분리된다고도 표현하지만, 자매분체가 각각의 딸세포로 이동하는 시기이기 때문에, 자매분체의 분리, 혹은 염색분체의 분리라고도 한다.

말기에는 염색체가 염색사로 풀어지며, 사라졌던 핵막이 다시 나타나게 된다. 이 과정까지 모두 마치면 생식세포가 만들어진다.

결과

감수분열의 결과로 1개의 모세포가 2번 연달아 분열하며 4개의 딸세포를 만든다. 딸세포들의 염색체 개수는 모세포의 절반이며, 이후 성숙 과정을 거치며 수정할 수 있는 능력을 기르게 된다.

5• 대립유전자

• 대립유전자 간의 상호 작용

• 불완전우성

• 부분우성

• 공우성

• 복대립유전자

대립유전자

대립유전자는 같은 번호의 염색체에 위치하는 같은 유전자를 말한다. 예를 들어, 3번 염색체에 A라는 유전자가 있고, 다른 3번 염색체에 a라는 유전자가 있다면, 이 두 유전자의 관계를 대립유전자라고 한다.

이 포스팅에서의 내용은 앞선 유전자, 염색체, 멘델의 유전 법칙을 모두 알고 있다는 가정 하에 습득이 가능한 내용이다. 아직 이 내용을 잘 모른다면, 앞선 포스팅들을 확인하길 바란다.

대립유전자 간의 상호 작용불완전우성

불완전우성이란, 우성이 뚜렷하지 않아, 우성 형질과 열성 형질의 중간 정도의 형질을 나타내는 것을 불완전우성이라고 한다. 이에 해당하는 형질은 닭의 역우, 닭의 모관과 비모관, 닭의 갈색란과 백색란, 각모와 무각모, 육우인 쇼트혼 종의 피모색 유전이 불완전우성에 해당된다. 불완전우성은 중간 유전이라고 하기도 한다.

부분우성

부분우성이란, 대립되는 형질에 있어서 부분적으로 서로 우성으로 작용하는 것을 말한다. 이에 해당하는 형질은 안달루이산 종의 병아리 색이다.

안달루시안 종의 병아리는 청색 병아리가 일반적인데, 청색 병아리끼리 교배하면 흑색 : 청색 : 백색의 병아리가 1 : 2 : 1의 비율로 나타난다. 이렇게 나온 흑색 병아리와 백색 병아리를 교배하면 다시 청색 병아리가 나온다.

즉, 흑색과 백색은 서로가 부분우성인 관계이기 때문에 이런 형질이 나타나는 것이다.

공우성

공우성은 하나의 유전자가 둘 이상의 우성 대립유전자를 가지는 현상이다. 공우성은 공동우성이라고 하기도 한다. 이에 대한 형질은 사람의 혈액형이다. 혈액형에서 A 유전자와 B 유전자를 모두 가지는 사람의 혈액형은 AB형으로 나타난다.

또한 다른 털색을 가지는 부모로부터 태어난 송아지나 고양이의 경우에서도 찾아볼 수 있다. 이 경우에는 털 색이 섞여서 나타나는데, 이것은 특정한 영역에서 우성으로 작용하기 때문에 나타나는 현상이다.

복대립유전자

복대립유전자는 동일한 유전자의 위치에 3개 이상의 유전자가 있을 때, 한 유전자가 다른 유전자들과 우열 관계에 있는 것을 복대립유전자라고 한다. 복대립유전자들은 서로 같은 형질을 결정하기 때문에 작용이 비슷하다.

복대립유전자의 대표적인 예는 사람의 혈액형이다. 사람의 혈액형의 경우, 우열 관계가 A = B > O이다. 이 때문에 AA, AO의 유전자를 가지는 사람인 A형, BB, BO의 유전자를 가지는 사람은 B형, AB의 유전자를 가지는 사람은 AB형, OO의 유전자를 가지는 사람은 O형이다.

가축의 형질 중에서는 복대립유전자에 해당하는 예시는 면양의 뿔 유무, 닭의 우모색, 누에의 반문 등이 있다.

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이번 게시글의 내용에서 다룬 내용들은, 전체적으로 개괄적인 내용이다. 대립유전자의 상호 작용에는 어떤 것이 있는지, 그것들에 대한 예시에는 무엇이 있는지 알아두기만 해두어도 된다. 이후에 나올 비대립유전자의 상호 작용, 유전자의 특수 작용까지 공부하다보면 헷갈리는 내용들이 많아진다. 따라서 기출문제를 확인하며 유전자의 상호 작용에선 어떤 형질이 자주 나오는지 확인하며 시험을 준비하면 좋을 것이다. 해당되는 내용들을 위주로 공부하면 된다.

다음 게시글에서는 비대립유전자의 상호작용에 대한 내용을 다루려고 한다. 이번 게시글에서 적은 대립유전자의 상호 작용과 헷갈리지 않게 정리를 해두는 것이 중요하다. 앞서 언급한 대립유전자의 상호 작용, 비대립유전자의 상호작용, 유전자의 특수 작용과 관련된 문제는 많아야 2-3문제 나오니, 너무 어렵다면 가볍게 넘어가도 괜찮을 것이라고 생각된다.

6•비대립유전자

비대립유전자 간의 상호 작용

• 보족유전자

• 상위유전자

• 변경유전자

• 동의유전자

• 억제유전자

• 마치며

비대립유전자 간의 상호 작용

이번 포스팅에서 살펴볼 내용은 비대립유전자 간의 상호 작용이다. 비대립유전자란, 대립유전자가 아니라는 뜻이다. 대립유전자는, 같은 유전자에서 동일한 위치(좌위)에 있는 유전자를 뜻하는 말이다.

본격적인 내용에 들어가기에 앞서, 유전 용어에 대해서 간략히 다시 정리해본 포스팅도 확인해보기 바란다.

[ 축산 공부 ] 유전 용어

지난 포스팅에서 대립유전자의 상호 작용에 대한 내용을 살펴봤으니, 아직 이 내용을 모른다면 포스팅을 읽고 오는 것을 추천한다.

대립유전자의 상호 작용에서 암기 포인트는, 어떤 형질이 대립유전자의 상호 작용에 포함되는지를 암기하는 것이였다. 비대립유전자의 상호 작용에서는 어떤 형질이 비대립유전자의 상호 작용에 포함되는지와 함께, 추가로 그 형질의 표현형의 비율이 어떻게 나타나는지도 알아두어야 한다.

보족유전자

보족유전자는 2쌍 이상의 유전자가 독립적으로 유전되면서, 동시에 유전자들끼리 기능적으로 협동하여 부모에게서 없는 새로운 형질이 나타나도록 하는 유전자를 말한다.

보족유전자에 해당하는 형질로는 닭의 호두관, 야생우색, 집토끼와 생쥐의 모색이 있다. 이에 대한 자손의 형질 비율은 9 : 3 : 3 : 1, 9 :7, 9 : 3 : 4 등으로 나타난다. 보통 문제에서는 닭의 호두관에 대한 내용이 많이 나온다.

앞서 닭의 호두관이라고만 말했으나, 정확한 내용은 닭의 벼슬 모양과 관련된 유전자에서 나타나는 형질이다. 닭의 벼슬 모양은 호두관, 완두관, 장미관, 홑볏의 4개의 형질로 나타난다. 이 중 호두관을 결정하는 유전자를 P > p, 장미관을 결정하는 유전자를 R > r이라고 한다.

위에 적은 P > p는, 호두관을 결정하는 대립유전자가 P와 p가 있다는 것을 뜻한다. 부등호 표시는, P가 p에 대해 우성이라는 뜻을 가르킨다. R > r도 마찬가지이다. 이 경우는 두(Pea)와 장미(Rose)의 영단어 첫 알파벳에서 가져온 것이다.

닭의 완두관 형질은 가지는 개체의 유전자형은 rrPP이다. 닭의 장미관 형질을 가지는 개체의 유전자형은 RRpp이다. 이 둘을 교배하면 자손 1대의 유전자형은 RrPp가 되고, 이 때 나타나는 형질은 호두관이다. 자손 1대와 동일한 유전자형을 가지는 개체와 교배하면, 9 : 3 : 3 :1의 비율이 나타난다.

직관적으로 알아보기 위해 아래 표를 통해 작성해보려고 한다.

닭의 완두관 형질 유전자형과 표현형 비

멘델의 유전 법칙 중 독립의 법칙과 같은 유전자형의 비율을 가지는데, 독립의 법칙은 2가지 형질에 대한 것이였고, 닭의 완두관 형질은 한 가지 형질에 대해 서로 다른 두 유전자의 유전자형을 나타낸다. 이 두 유전자는 같은 형질에 관여하지만 대립 관계에 있지는 않다.

상위유전자

상위유전자란, 한 유전자가 다른 유전자의 형질 발현을 뒤덮으며 발현을 억제시키는 유전자를 말한다. 발현을 억제시키는 유전자를 상위유전자, 발현이 억제되는 유전자를 하위유전자라고 한다.

상위 유전자는 열성유전자가 발현을 억제시키는 열성상위와, 우성유전자가 발현을 억제시키는 우성상위로 나뉜다. 열성상위에는 생쥐의 털색, 우성상위에는 닭의 우모색 형질이 이를 나타낸다.

생쥐의 털색의 경우, B > b이며, B_(BB,Bb, 우성 형질)는 검은색, bb는 갈색의 형질을 나타낸다. 반면 유전자 C는 C > c이며, C_(CC, Cc, 우성)는 정상, cc는 알비노 형질을 나타낸다. 알비노는 모든 피부와 털의 색이 백색을 띄는 형질이다.

이 형질의 경우도 위와 같이 표를 작성하려고 한다.

생쥐의 털색 형질 유전자형과 표현형 비

이 경우는 B의 유전자형과 관계없이, cc의 유전자형을 가지면 항상 알비노가 되는 특징이 있다. 따라서 C 유전자에 대한 형질이 열성이면, B의 유전자형과 관계없이 알비노 형질을 띄기 때문에 열성상위 유전형질이라고 할 수 있다.

변경유전자

변경유전자는 혼자서는 형질 발현을 할 수 없으나, 특정 표현형을 발현시키는 유전자와 공존할 때 그 작용을 변경시켜 표현형을 변화시키는 유전자를 말한다. 변경유전자는 한 개일수도 있고 여러 개일 수도 있으며, 특정 유전자형일 때만 변경이 뚜렷하게 일어난다.

변경 유전자는 양적 변경유전자와 질적 변경유전자로 나뉘는데, 양적 변경유전자는 특정 형질의 양을 변화시키는 유전자, 질적 변경유전자는 특정 형질의 형태를 바꾸는 유전자로만 이해하고 넘어가도 된다.

동의유전자

동의유전자는 유전자 작용이 비슷해 동일한 형질을 나타내는 독립적인 유전자들을 칭하는 말이다. 동의유전자에는 중복유전자, 복다유전자, 중다유전자가 있다.

중복유전자는 동의유전자인 두 쌍이 특정한 형질에 대해서 같은 방향으로 작용하지만, 누적적인 효과가 없는 경우를 뜻한다. 중복유전자의 경우 역시 표를 통해서 나타내고자 한다.

중복유전자에 해당하는 두 유전자를  G > g, L > l 라고 가정, 두 유전자 모두 생물의 꼬리 길이에 대한 형질을 조절하며, 우성의 경우 꼬리 길이가 긴 특성, 열성의 경우 꼬리의 길이가 짧은 특성이라고 가정한다.

중복유전자는 같은 방향으로 작용하지만 누적적인 효과가 없기 때문에, G에 대한 유전자형이나 L에 대한 유전자형 중에서 우성 유전자를 하나라도 가지고 있으면 꼬리가 긴 형질이 나타날 것이다.

반면  G에 대한 유전자형이나 L에 대한 유전자형 모두 열성인 경우에는 꼬리가 짧은 개체가 나타날 것이다. 이에 대한 내용을 표를 통해 정리해보았다.

동의유전자의 유전자형과 표현형 비

중다유전자는 양적 형질의 유전에 관여하며, 같은 방향으로 작용하는 유전자수가 매우 많지만 그 영향력이 작아 유전자에 의한 효과보다 주변 환경에 의한 형질의 변화가 큰 유전자들을 칭하는 용어다.

복다유전자는 여러 유전자들이 나타내는 형질이 누적되어 형질의 표현 정도가 달라지는 유전자를 칭하는 말이다. 중다유전자와 복다유전자는 개념적으로만 알고 넘어가도 좋다.

억제유전자

억제유전자는 비대립 관계에 있는 두 쌍의 유전자가 한 형질에 관여할 때, 한 유전자가 형질 발현에는 영향을 주지 않지만 다른 유전자의 발현을 억제하는 유전자를 부르는 말이다. 억제당하는 유전자는 피억제유전자라고 부른다.

억제유전자와 피억제유전자는 각각 독립적으로 유전하기 때문에, 13 : 2나 12 : 3 : 1의 표현형 분리비를 나타낸다. 억제유전자의 예시로는 닭의 품종 중 하나인 레그혼(Leghorn) 종과 와이언도트(Wyandotte) 종의 교배에서 찾아볼 수 있다.