개념 한 쪽
멘델 유전법칙의 기본 틀을 바탕으로 자가수분과 여교잡이 집단 유전자형에 미치는 변화를 이해한다. 자식열세, 세대별 이형접합 비율의 감소, 다유전자 고정형 계산이 대표적 출제 요소가 된다.
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출제기준 단원 「멘델 유전법칙의 변형」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 자식열세 설명 판단 | 1 | 자가수정에 의한 열성 동형접합 증가와 생육 저하 관계를 묻는 문제 |
| F3 순종 비율 계산 | 1 | 2쌍 독립유전에서 F3 세대의 순종(동형접합) 비율을 계산하는 문제 |
| 고정형 수 계산 | 1 | n쌍 이형접합 잡종의 자손에서 고정될 수 있는 동형접합 유전자형 수를 묻는 문제 |
자가수정을 반복하면 유전자 풀이 순수화되어 열성 대립유전자가 동형접합 상태로 늘어나 불량 형질이 발현되어 생육 저하가 발생하는 현상을 자식열세라 한다. 이 현상은 주로 타가수정 작물에서 두드러지며, 이미 자가수정으로 순화된 작물에서는 거의 발생하지 않는다고 정리한다.
이형접합체(Aa)를 자가수분(자식)하면 자손의 유전자형 분리는 1AA : 2Aa : 1aa 비율로 나타나며, 이로부터 동형접합체(AA+aa)의 비율은 50%가 됨을 설명한다. 반복 자가수분을 거듭할수록 이형접합 비율은 매세대마다 절반으로 감소하며 N세대 후 이형접합자의 비율은 (1/2)^N으로 표현한다.
여교잡은 이형접합체와 열성 동형접합체를 교배하여 자손의 유전자형 분포를 검정하는 방식이다. 예컨대 AaBb(이형접합)과 aabb(열성 동형접합)을 교배하면, 부모의 유전자형 조합에 따라 AB형·Ab형·aB형·ab형에 해당하는 네 가지 유전자형이 동일한 비율로 나타나게 됨을 설명한다. 여교잡은 검정교잡의 원리를 직접적으로 적용하는 문제 유형이다.
다수 유전자의 고정형(모든 유전자가 동형접합 상태)이 될 수 있는 경우의 수는 독립유전 가정 하에서 2^n으로 계산한다. 예컨대 AaBbCcDd와 같은 4쌍의 이형접합에서는 고정될 수 있는 동형접합 유전자형 종류가 16가지임을 정리한다.
F3와 같은 특정 세대에서의 순종(동형접합) 비율과 같은 문제는 한 쌍 기준의 세대별 분리와 독립유전의 곱셈 원리를 결합하여 계산한다. 특히 2쌍 독립유전에서 F3 세대의 순종 비율이 9/16(56.25%)으로 주어지는 출제형태를 유의해야 한다.
예 1) 이형접합 Aa를 한 세대 자가수분하면 유전자형은 1AA:2Aa:1aa로 분리되므로 동형접합체 비율은 2/4=50%가 됨을 보인다. 따라서 Aa 자가수분 후의 동형접합 비율은 절반 이상이 아님을 확인한다.
예 2) AaBb인 이형접합체를 aabb와 여교잡하면 부모의 배우자 조합에 따라 AB·Ab·aB·ab에 해당하는 네 가지 유전자형이 같은 비율로 생성되는 사실을 보인다. 이 경우 여교잡 키워드를 보고 즉시 1:1:1:1 분리를 연상해야 함을 설명한다.
예 3) F1이 AaBb인 경우 F3 세대의 순종 비율을 구하는 전형적 계산은 한 쌍당 F3에서 순종 비율이 3/8임을 이용하여 두 쌍 독립시 전체 순종 비율이 9/16(56.25%)이 됨을 보인다.
자식성 작물에서 유전자 조성의 변화 요인이 없을 때 2쌍의 유전자가 관연하는 F3세대에서의 homo개체의 비율은 ? (단, 유전자가 독립적인 경우)
정답 ③ · 문제는 두 쌍의 독립 유전자가 있는 자식성 작물에서 F3세대의 동형접합자 비율을 묻고 있다. 한 쌍에 대해 F3에서의 homozygote 비율은 F2의 순종(1/2)은 그대로 순종으로, F2의 이형(1/2)은 F3에서 절반이 순종으로 고정되어 총 1/2+1/4=3/4?
독립 유전하는 2쌍 유전자의 F3세대에서 순종(homo) 비율은 (1/2)^n * (1 + 1/2^n) 공식 또는 단계별 계산으로 56.25%가 된다.
자식열세 현상의 설명으로 옳은 것은?
정답 ② · 자식열세(inbreeding depression)는 주로 타가수정 작물에서 자가수정을 계속적으로 진행할 때 나타나는 현상으로, 동형 접합체가 증가하면서 열성 유전자들이 발현되어 생육 저하, 수량 감소 등 불량 형질이 나타나는 것을 말합니다. 자가수정 작물은 이미 오랜 기간 자식을 거듭하여 열성 유전자가 정제된 상태이므로 자식열세가 거의 나타나지 않으며, 타가수정 작물에서만 두드러지게 발생합니다.
자가수정을 계속하면 열성 동형접합체가 증가하여 생육 저하 등 불량 형질이 나타나는 현상을 자식열세라 한다.
F1의 유전자 구성이 AaBbCcDd인 잡종의 자식 후대에서 고정될수 있는 유전자형의 종류수는 얼마나 되는가? (단, 모든 유전자는 독립유전한다.)
정답 ③ · 문항은 AaBbCcDd 유전자 구성을 가진 F1에서 자손 세대에 고정(동형접합)될 수 있는 유전자형의 수를 묻고 있다. 각 이형접합 유전자쌍이 독립적으로 동형접합 AA 또는 aa로 고정될 수 있으므로 가능한 동형접합 조합 수는 2의 n제곱으로 계산한다.
독립유전 시 자손의 고정형(동형접합) 종류는 2^n(유전자쌍 수)으로 계산한다.
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