20. 멘델의 제1법칙과 제2법칙

- 멘델의 제1법칙과 제2법칙

 

- 작물의 유전양식은 다음과 같다(2).

 

- 멘델(Mendel)의 법칙(2) (매우 중요한 내용이다!)

1. 멘델의 교배 실험과 가설(2)

ㄴ. 멘델의 가설

멘델은 자신의 실험 결과를 설명하기 위해 세 가지 가설을 설정하였다. 첫째, 유전형질(생식 세포 가운데 어버이의 형질을 자손에게 전하는 물질)은 유전자(단위인자)에 의하여 지배되고, 그 유전자는 개체 속에 쌍으로 존재한다. 둘째, 같은 개체 속에 서로 다른 2개의 유전자가 함께 있을 때(Aa, 이형접합체)에는 한 가지 형질만 나타나며, 나타나는 형질은 우성이고 나타나지 않는 형질은 열성이다. 셋째, 개체 속에 쌍으로 있는 2개의 유전자는 배우자(성숙한 반수체 생식 세포. 다른 세포와 접합하여 새로운 개체를 형성하는 세포로, 정자 또는 난자를 이른다)형성 과정에서 분리된다. 따라서, 배우자는 유전자를 하나씩만 가진다. 멘델은 ‘검정교배(test cross, 이형접합체와 열성친을 교배하는 것 또는 유전자형을 모르는 개체와 비슷한 표현형을 지닌, 유전자형을 알고 있는 개체와 교배시키는 일)’를 통해 개체 속에 2개의 유전자가 존재한다는 사실을 증명하였다.

 

ㄷ. 유전 용어

2배체 생물(n)의 세포핵에는 상동염색체(어버이로부터 각각 한 개씩 물려받은, 모양도 같고 크기도 같은 한 쌍의 염색체. 유전자가 같은 순서로 배열되어 있으며, 감수 제일 분열의 전기에 둘씩 붙어서 이가 염색체를 만든다)가 있다. 그러므로 개체마다 각 형질을 지배하는 유전자를 2개씩 가지며, 그중 하나는 ‘우성 대립유전자(dominant allele)’이고, 다른 하나는 ‘열성 대립유전자(recessive allele)’이다. 우성 및 열성 대립유전자는 상동염색체의 같은 유전자좌(locus, 염색체상의 유전자 위치)에 있으며, 대립유전자에 의하여 지배되는 형질을 ‘대립형질(allelomorph)’이라고 한다. 유전자의 관계를 말할 때 서로 다른 유전자좌에 있는 유전자들은 ‘비대립유전자(nonallele)’라고 한다.

 

유전자기호는 열성형질의 영어 명칭으로부터 짧게 따서 이탤릭체로 표기하되 우성 대립유전자는 대문자, 열성 대립유전자는 소문자로 쓴다. 완두의 종자 모양 유전자는 주름진 것이 열성이므로 열성 대립유전자를 w, 우성 대립유전자를 W로 쓰며, 대립유전자 쌍은 Ww 또는 W/w 로 나타낸다.

 

개체의 형질을 지배하는 대립유전자의 구성을 ‘유전자형(genotype, WW, Ww, ww)’, 서로 다른 대립유전자로 된 유전자형의 개체(Ww)를 ‘이형접합체(heterozygote)’라고 한다.

 

2. 멘델의 법칙

ㄱ. 분리의 법칙(멘델의 제 1 법칙)

완두의 종자 모양에 대한 단성잡종(F1, 멘델식 유전을 하는 특정한 한 쌍의 대립 형질 사이에서 생기는 잡종)은 이형접합체(Ww)이고, 이형접합체에서 감수분열(염색체의 수가 반으로 줄어드는 세포 분열. 생식 세포, 즉 난자나 정자가 형성될 때 일어나며, 감수 제일 분열과 감수 제이 분열의 과정을 거친다)에 의하여 배우자가 형성될 때 화분모세포와 배낭모세포는 모두 우성 대립유전자(W)와 열성 대립유전자(w)가 1:1로 분리한다. 그래서 F1의 화분과 배낭은 우성 대립유전자를 갖는 배우자와 열성 대립유전자를 갖는 배우자가 똑같은 비율로 형성된다.

 

그 결과 F2에서 유전자형은 WW : Ww : ww = 1/4 : 2/4 : 1/4의 비율로 생기고, 따라서 표현형은 둥근 종자(1/4WW + 2/4Ww)와 주름진 종자(1/4ww)가 3:1로 분리된다. 이러한 원리를 ‘분리의 법칙(law of segregation)’ 또는 ‘멘델의 제 1 법칙(Mendel’s first law)’이라고 한다. 다시 말하면, 멘델의 제 1 법칙은 감수분열을 할 때 대립유전자 쌍이 분리된다는 것이다.

멘델은 이형접합체(F1, Ww)를 열성친(ww)과 검정교배(Ww x ww)하였다. 그 결과 둥근 종자와 주름진 종자가 1:1로 나타났으며, 이는 우성 대립유전자와 열성 대립유전자가 분리하였기 때문이다. 따라서, 멘델은 한 개체 속에 우성, 열성 대립유전자가 함께 있으며 이 대립유전자들이 분리한다는 것을 증명할 수 있었다.

 

ㄴ. 독립의 법칙(멘델의 제 2 법칙)

완두의 종자 모양과 색깔에 대한 양성잡종(F1, WwGg)은 감수분열에 의하여 화분과 배낭 모두 WG, Wg, wG, wg의 4가지 배우자가 1/4씩 형성된다. 그리고 화분과 배낭의 4가지 배우자들이 자유롭게 수정하여 F2 유전자형은 9가지가 생기고, 이것이 4가지 표현형으로 나타나며 표현형 분리비는 9:3:3:1이다.

 

멘델은 이형접합체(F1, WwGg)를 열성친(wwgg)과 검정교배 하였으며, 4가지 표현형이 1:1:1:1로 분리되었다. 이는 두 쌍의 대립유전자 Ww와 Gg가 독립적으로 분리하여 자유 조합이 일어났음을 증명하는 것이며, 또한 Ww와 Gg는 서로 다른 상동염색체에 있다는 것을 말해준다.

 

이처럼 서로 다른 염색체에 있는 비대립유전자들이 독립적으로 분리하는 것을 ‘독립의 법칙(law of independence)’ 또는 ‘멘델의 제 2 법칙(Mendel’s second law)’이라고 한다. 멘델의 제 2 법칙은 같은 염색체에 연관된 비대립유전자에는 적용되지 않는다.