개념 한 쪽
멘델의 유전 개념은 우열의 법칙, 분리의 법칙 등 기초 원리를 제시한다는 점을 전제로 한다는 사실을 짚는다. 그러나 가축 유전형질에서는 불완전 우성, 보족 작용, 상위유전자 작용, 다면작용 등 멘델 법칙의 다양한 변형 사례가 출현한다는 점을 확인한다. 문제에서는 각 사례가 어떤 유전자 작용을 의미하는지 정의와 분리비를 통해 판별하도록 한다.
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출제기준 단원 「멘델의 유전」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 완전우성 판별 | 1 | 이형접합자와 동형접합자 표현형 비교로 완전우성을 가리기 |
| 비대립 유전자 상호작용 | 1 | 서로 다른 유전자가 결합하여 제3의 표현형을 만드는 보족 작용 식별 |
| 불완전 우성의 모순 검사 | 1 | F1의 중간형 발현으로 멘델 완전 우성 가설과의 모순 판정 |
완전우성은 이형접합자(Aa)가 우성 동형접합자(AA)와 동일한 표현형을 보일 때의 유전자 작용을 가리킨다. 즉 한 대립유전자가 다른 쌍의 발현을 완전히 억제하여 우성 형질만 발현되는 경우를 완전우성이라 명명한다. 이 정의는 Aa의 표현형이 AA와 같다는 관찰을 통해 판별한다.
불완전 우성은 두 대립유전자가 서로를 완전히 억제하지 못하여 이형접합자에서 부모 형질의 중간형이 발현되는 현상이다. 쇼트혼 육우의 R과 r처럼 RR과 rr을 교배했을 때 F1이 중간색(Rr)을 나타내는 사례가 불완전 우성의 전형적 예시로 제시된다. 이 경우 멘델의 완전 우성 가설과는 모순되는 결과로 해석한다.
비대립 유전자 간의 상호작용으로 제3의 표현형이 나타나는 현상은 보족 유전자 작용이라 지칭한다. 서로 다른 염색체상의 유전자가 결합하여 장미관·완두관과 달리 호두관 같은 고유한 표현형을 만드는 상황이 보족 작용의 전형적인 형태이다. 이 작용은 한 유전자의 단독 효과로 설명되지 않는 새로운 표현형의 출현 여부로 판별한다.
상위유전자 작용은 한 유전자가 다른 좌위의 발현을 억제하는 현상으로, 예컨대 색소 형성을 차단하는 좌위가 존재하면 그 좌위의 cc에서 다른 좌위의 색 발현이 모두 차단되어 알비노가 되는 방식으로 작동한다. 이로 인해 상위유전자 작용은 분리비가 9:3:4 형태로 나타나는 경우가 많다는 설명으로 연결한다.
유전자의 다면작용은 하나의 유전자가 혀 형태·피모·피부·혈액 등 여러 서로 다른 형질에 동시에 영향을 미치는 경우를 의미한다. 이 현상은 단일 유전자의 영향이 여러 형질에 걸쳐 나타나는 특징을 가짐을 강조한다. 또한 표현도는 특정 유전자의 발현 정도(강도)를 가리키며, 침투도는 발현 여부의 비율을 나타내는 개념으로 구분한다.
쇼트혼 육우의 사례에서 한 쪽 개체는 무각적색 유전자형(PPRR), 다른 쪽 개체는 유각백색형(pprr)을 교배했을 때 얻어진 F1이 조모색을 보이면 이는 불완전 우성으로 해석할 수 있다는 판단을 예로 든다. 이 관찰은 멘델의 완전 우성 가설과 모순된다는 결론으로 연결한다.
CcBb 교배에서 색소 발현 좌위(C)가 우성일 때만 B좌위의 검은색·갈색 차이가 드러나고 cc에서 알비노가 되는 상위유전자 작용 문제는 분리비 계산으로 해결한다는 예를 든다. C_일 확률 3/4와 cc 1/4를 이용하여 검은색:갈색:알비노의 분리비를 9:3:4로 도출하는 방법을 제시한다.
닭의 볏에서 R과 P 두 비대립 유전자가 모두 있으면 호두관이라는 제3의 표현형이 나오는 상황은 보족 유전자 작용의 전형적 식별 방법임을 예로 든다. '서로 다른 유전자 + 새로운 제3형질' 키워드로 보족 작용을 선택하도록 안내한다.
가축의 한 특정 형질이 단일 유전자 A의 지배를 받는다고 가정할 때 Aa의 표현형이 AA의 표현형과 같을 때 여기에 작용한 유전 현상은?
정답 ① · 문제는 한 유전자 형질에서 이형접합자(Aa)의 표현형이 우성 동형접합자(AA)와 동일할 때 어떤 유전현상이 작용하는지를 묻고 있다. 이 경우 우성 대립유전자가 열성 대립유전자를 완전히 지배하여 이형접합자에서 우성형질이 완전히 발현되는 상황으로 완전우성이 해당한다.
이형접합자(Aa)가 동형접합 우성(AA)과 동일한 표현형을 보일 때 작용하는 유전 현상은 완전우성이다.
닭의 볏 모양에 관여하는 유전자는 서로 다른 염색체 상에 존재하는 장미관 유전자(R)와 완두관 유전자(P)이다. 이들 유전자 모두를 1개 이상 가지고 있는 개체 (R-P-)는 장미관도 아니고 완두관도 아닌 호두관을 나타내게 된다. 이와 같이 몇 개의 비대립 유전자들이 하나의 형질에 관여하여 각기 고유의 표현형과는 전혀 다른 제 3의 표현형을 만들어 내는 유전 현상은?
정답 ① · 문제는 서로 다른 염색체에 있는 두 비대립 유전자가 결합하여 제3의 새로운 표현형을 만드는 유전현상을 묻고 있다. 서로 다른 유전자가 결합하여 원래 각 유전자의 표현형과는 다른 형질을 나타내는 현상은 보족 유전자 작용이라고 한다.
서로 다른 염색체의 비대립 유전자가 상호작용하여 제3의 표현형을 만드는 현상을 보족 유전자 작용이라 한다.
무각적색(PPRR)과 유가백색인 shorthorn종 육우를 교배하여 생산한 F1(PpRr)의 표현형이 무각 조모색으로 나타났다. 멘델이 세웠던 가설 중 어느 것에 모순되는가?
정답 ④ · 부모(P)는 무각적색(PPRR)과 유가백색(pprr)이고 F1이 무각 조모색(PpRr)이라는 것은, 무각(P)과 유가(p), 적색(R)과 백색(r)이 각각 독립적으로 작용하여 P와 R이 우성, p와 r이 열성으로 작용한다는 것을 보여줍니다. 그런데 F1이 적색과 백색의 중간형인 조모색을 나타났다는 것은 R과 r이 우열 관계가 아니라 불완전 우성 또는 공우성 관계임을 의미합니다.
불완전 우성 현상은 우열 관계가 아닌 중형 발현을 보이므로 멘델의 완전 우성 가설에 모순된다.
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