206 각론

초등학교

3~4학년군

•동물의한살이

•식물의한살이

이미배운내용

고등학교

과학

고등학교

생명과학Ⅰ

•생명의진화

•세포와생명의연속성

다음에배울내용

•생물의생장

•생식세포의형성

•유전자와염색체

•생식의종류

•사람의생식기관

•사람의발생

이번에배울내용

▶단원의개관

학생들은 초등학교 3~4학년군에서 동물이 태어나서 어린 시절을

거치고성장하여자손을남기고죽을때까지의과정인동물의한살이

뿐만아니라식물이싹을틔우고자라꽃을피우고열매를맺어다시

씨를만들기까지의식물의한살이를학습하였다. 이와같은식물과동

물의한살이를통해생물이자라고, 그생명의연속성이유지된다는사

실을배웠다.

이단원에서는생물이세포분열을통해성장하고번식하는생명현

상을다룬다. 생물의생식방법인무성생식과유성생식의차이점을

비교하고, 염색체의행동을중심으로체세포분열과생식세포분열을

비교함으로써 염색체와 유전자의 관계를 학습한다. 나아가 생식세포

가만나형성된수정란이개체로발생하는것을사람의발생과정을통

해학습한다.

▶단원학습위계

206~249지도서4단원 2012.8.20 9:1 PM 페이지206 DK

Ⅳ생식과발생 207

1⃞ 체세포분열과생식세포분열을관찰하기에앞서광학현미경의사

용법을충분히익히도록한다.

2⃞새로운자손이만들어지고자라는생식과발생과정에서체세포분

열과 생식세포 분열이 갖는 기능과 그 의의에 중점을 두어 지도

한다.

3⃞체세포분열이정확하게조절되지않으면서계속분열이일어날경

우어떤결과가초래될지생각해보게한후, 암과연관지어설명

한다.

4⃞생식세포들의유전물질이서로다른이유와이들의수정에의해만

들어진 자손들의 특징이 모두 다른 이유를 생각해 보도록 지도

한다.

5⃞세포분열에서염색체의이동을연속적으로이해할수있도록체세

포 분열과 생식세포 분열에 대한 동영상 자료를 활용하여 지도

한다.

6⃞단세포생물과다세포생물에서체세포분열이갖는의의가다르다

는사실을설명해준다.

7⃞유전과관련된심화내용은다루지않고유전형질과유전자, 유전

자와염색체, DNA와염색체의관계만을다루어학생들의이해를

돕는다.

8⃞생식의종류에서는학생들에게사전조사를하도록하여수업시간

에이에대한특징, 장점과단점등을서로발표하고토론하는학생중

심의활동이이루어지도록하여창의·인성이배양되도록지도한다.

9⃞성의중요성을강조하며학생들이진지한자세로학습할수있는분

위기를만들고, 토의학습등을통해능동적으로학습할수있도록

하여생식에대한지식은물론성에대한건전한가치관을가지도록

지도한다.

[10]사람의발생과정에서는수정에서분만에이르기까지주요발생시

기별로 태아발육의특징을 다양한자료를 통해학습할수 있도록

지도한다.

[11]임신과정에서모체의상태가태아에미치는영향을조사하도록하

여생명탄생과정에서모체의역할이중요하다는것을이해하도록

지도한다.

■학습내용성취기준

(가) 무성생식과유성생식의차이점을이해한다.

(나) 체세포분열과생식세포분열의특징을염색체의행동을중심

으로비교한다.

(다) 염색체와유전자의관계를이해한다.

(라) 생식세포가 만나 형성된 수정란으로부터 사람이 발생되는 과

정을이해한다.

■탐구활동

(가) 효모의출아관찰하기

(나) 체세포분열관찰하기

(다) 생식세포분열관찰하기

■참고도서_교사용

1. 생명－생물의과학 9판(̀2012), David Sadava 외 3저, 강해묵외 10역, 라이프사이언스

2. 발생생물학 9판(̀2011), Scott F. Gilbert 저, 강해묵역, 라이프사이언스

3. 생명과학 8판(̀2008), Campbell 저, 전상학역, 바이오사이언스

■읽을책_학생용

1. 아름다운우리의성(아우성문고 1)̀(1997), 구성애저, 석탑

2. 헤르트비히가들려주는성과사랑이야기(̀2011), 이흥우저, 자음과모음

■시청각자료_internet

1. 아가사랑: http://www.agasarang.org

2. 임산부닷컴: http://www.imsanboo.com

3. 태아의발생과정: MizMedi Hospital & iMiz Corp.‘MyAngel Application’

참고

자료

▶교육과정

▶단원지도상의유의점

206~249지도서4단원 2012.8.20 9:1 PM 페이지207 DK

208 각론

1⃞생물의생장1~2

/15차시

•체세포분열

•탐구활동: 양파의체세포분열

•체세포분열의과정

•체세포분열의의의

•보충·심화:̀ 생명을위협하는암!

2⃞생식세포의형성3~4

/15차시

•생식세포분열

•탐구활동: 호밀이삭의생식세포분열

•생식세포의분열과정과의의

2⃞사람의생식기관9~10

/15차시

•남자의생식기관

•여자의생식기관

•정자와난자의구조

3⃞유전자와염색체5~6

/15차시

•유전자와염색체

•염색체와세포분열

•과학자료실: 사람의염색체구성

3⃞사람의발생11~14

/15차시

•수정과임신

•태아의발생

•태아와모체의물질교환

•출산

•보충·심화:̀ 남자와여자는어떻게결정되는것일까?

•STEAM: 탈리도마이드의비극

1⃞생식의종류7~8

/15차시

•무성생식

•탐구활동: 효모의출아

•무성생식의종류

•유성생식

•과학자료실: 식물의조직배양

▶단원지도계획

Ⅳ-1

세포

분열과

염색체

Ⅳ-2

생식과

사람의

발생

8

6

1대단원마무리15

/15차시

•개념정리하기

•개념적용하기

•개념응용하기

학습내용및활동소단원명 시수 차시대단원명

206~249지도서4단원 2012.8.20 9:1 PM 페이지208 DK

Ⅳ생식과발생 209

168~173 210~215

평가내용및방법교수·학습방법 지도서쪽교과서쪽

•양파뿌리를이용한체세포분열의관찰실험에서각분열단계를제대로관찰했는지실

험보고서및발표법으로평가한다.

•실험절차에대한이해도및실험수행능력을관찰및실험보고서법으로평가한다.

관찰

토의

184~189 224~229

•무성생식과유성생식의차이점을이해하고있는지선다형, 서술형, 발표법으로평가한다.

•무성생식의특징과종류를이해하고있는지발표및토론법으로평가한다.

•효모의출아관찰실험에서효모의특징과생식방법을정확하게관찰했는지실험보고서

및발표법으로평가한다.

•실험절차에대한이해도및실험수행능력을관찰및실험보고서법으로평가한다.

자료관찰해석

발표및토의

194~201 234~241

•수정과임신과정을차례대로설명할수있는지서술형및발표법으로평가한다.

•태아의발생과정을기관발달과정과연결하여설명할수있는지서술형및발표법으로

평가한다.

•모체가태아에미치는영향과관련하여산모가임신중에주의해야할사항에대하여자

료조사, 발표및토론법으로평가한다.

자료해석

발표및토의

관찰

토의

•호밀이삭을이용한생식세포분열의관찰실험에서각분열단계를제대로관찰했는지

실험보고서및발표법으로평가한다.

•실험절차에대한이해도및실험수행능력을관찰및실험보고서법으로평가한다.

174~177 216~219

자료해석

발표및토의

•남자와여자의생식기관의구조와기능, 그리고정자와난자의기능을이해하고있는지

선다형이나서술형, 발표법으로평가한다.

•여성의생식주기를월경및배란등의여러현상과관련지어이해하고있는지선다형이

나서술형, 발표법으로평가한다.

190~193 230~233

자료해석

발표및토의

•유전자와염색체의관계를이해하고있는지선다형이나서술형, 발표법으로평가한다.

•체세포분열과생식세포분열과정에서염색체의이동을비교하여설명할수있는지서술

형으로평가한다.

178~181 220~223

평가 242~245202~205•수행평가로제시할수있다.

206~249지도서4단원 2012.8.20 9:1 PM 페이지209 DK

210 각론

생물의 생장1-1

⑴양파 뿌리를 이용한 체세포 분열 관찰을

통해 체세포 분열 과정에서 염색체의 이

동을안다.

⑵생물의생장이일어나는이유를체세포분

열과관련지어이해한다.

학습 내용 안내

학습 전개

도입 글을 읽고 알에서 병아리를 거쳐 어미

닭으로발달하는과정이일어나는이유를생

각하게한다.

사람을 비롯한 여러 생물의 생장이 체세

포 분열과 어떤 관련이 있는지 발표하게

한다.

양파 뿌리를 이용한 체세포 분열 과정을

관찰하고, 각 과정에서 염색체의 이동을

포함한 여러특징을 설명하게 한다.

코끼리의몸이쥐보다큰이유

코끼리의몸이쥐보다큰것은코끼리의세

포가 쥐의 세포보다크기 때문이 아니라, 코

끼리를구성하는세포수가쥐의세포수보다

많기때문이다. 일반적으로세포의크기는세

포의종류에따라다르지만그생물체의크기

와는무관하다. 예를들어간세포는사람에서

소, 말, 쥐에이르기까지거의비슷하다.

실험전준비과정

⑴양파 뿌리의 고정 잘라낸양파뿌리끝의세포분열진행을중단시키고살아있을때와

비슷한상태로고정하기위하여에탄올과아세트산용액이 3 : 1로섞인혼합액에넣어보

관한다.

⑵해리 과정 양파뿌리를거즈에싸서 60æ의묽은염산에 7∼8분간넣어세포벽을제거

하고조직을연하게하여세포가쉽게분리될수있도록한다.

실험과정

⑴염색 아세트산카민용액을이용하여핵을염색한다.

⑵분리및압착 세포들이겹쳐지지않도록한겹으로얇게편다.

양파뿌리의체세포분열

양파뿌리끝의세포를관찰하면간기상태에있는세포를가장많이관찰할수있다. 그이유

는간기에소요되는시간이가장길기때문이다. 따라서관찰되는세포의수는각시기가진행

되는시간에어느정도비례한다고볼수있으며, 중기의세포는염색체를관찰하기에적합하다.

•필수세포생물학(̀2000), Alberts 저, 박상

대역, 교보문고

•생명과학WHY(2009), 허순봉저, 예림당

찾아보기

206~249지도서4단원 2012.8.20 9:1 PM 페이지210 DK

Ⅳ생식과발생 211

결과1 예시_

전기: 핵막과 인이 사라지고, 염색체가 나

타난다.

중기: 방추사가동원체에부착된염색체가

적도면에배열된다.

후기: 염색 분체가 방추사에 의해 양극으

로이동한다.

말기: 염색체가풀려염색사로되고, 두개

의딸핵이나타난다.

2 둥근 모양의 핵을 가진 세포는 간기의 세

포이다. 핵이없는세포에서는굵은실또

는막대기모양의염색체가관찰된다.

목표1 체세포분열을관찰하는방법에대하여설명할수있다.

2 체세포분열을관찰하고, 각분열시기의특징을설명할수있다.

해석 창의·인성

1 뿌리끝에체세포분열이왕성하게일어나

는생장점이있기때문이다.

2 막대기모양의구조물은방추사에의해양

극으로끌려간다.

(_400)

원리설명유전물질인 DNA가들어있는염색체는아세트산카민용액에의해염색되기때문에세포

가분열하는과정에서염색체의이동을자세히관찰할수있다.

유의점1 교사는수업이시작되기전에양파뿌리를해리된상태로준비한다.

2 실험전준비과정에서알코올램프를이용하여묽은염산을가열할때보안경과마스크를착

용한다.

3 실험과정에서해부침을치켜들지않는다.

관찰(동영상)탐구 활동

|̀ `평가기준표|

평가문항점수( )

상 중 하

1. 양파의 뿌리 끝을 제대

로잘랐는가?

2.뿌리 끝을 잘게 찢어 현

미경표본을만들었는가?

1. 핵이나염색체에염색이

충분히잘되었는가?

2. 분열 중인 세포를 제대

로 그리고, 그 특징을

기록하였는가?

과정

결과

해석

1. 실험에서양파의뿌리끝

을사용한이유에대하여

옳게설명하고있는가?

2. 체세포 분열에서 염색

체의 이동에 대하여 옳

게설명하고있는가?

전기

212 각론

Gº기

신경세포나골격근육세포와같이더이

상 분열하지 않는 세포들은 G¡기에 멈추어

있는데, 이시기를Gº기라고한다. 하지만일

시적으로 Gº기로 들어간 세포는 세포 주기

조절신호를받아다시분열할수있다. Gº기

상태인 간세포의 경우, 간이 손상되면 세포

분열을촉진하는신호를받게되고다시정상

세포주기로돌아간다.

관련 지식

세포의표면적과부피의비교

페놀프탈레인 용액을 첨가하여 만든 크기

가다른두도막의한천을묽은수산화나트

륨용액에담가두었다. 1분후꺼내어단면

을잘라보았더니붉게물든부분이아래그

림과 같이 나타났다. 이 결과로부터 세포는

부피당표면적이넓을수록물질교환에유리

하다는것을알수있다.

세포분열의필요성

만약세포가분열하지않고계속커지면세

포의부피가증가하는것에비해표면적의크

기가상대적으로작아지므로세포표면을통

한단위부피당물질의출입량이감소하게된

다. 따라서세포에 필요한 물질의흡수와 세

포내에서생성된노폐물의배출이효율적으

로이루어지려면세포가일정크기이상으로

자랐을때분열해야한다.

2

2

1

1

세포의표면적과부피의비교

한변의

길이1 cm 2 cm 4 cm

부피 1 cm‹ 8 cm‹

24 cm¤`

3

64 cm‹

표면적 6 cm¤ 96 cm¤

표면적

부피6 1.5

부피에대한표면적의비

심화학습 세포주기

세포에서실제로세포가분열하는시기를분열기, 분열기와분열기사이의시기를간

기라고한다. 이처럼세포분열은분열기와간기가되풀이되는데, 간기의시작(G¡기)에

서분열기(M기)의끝까지를세포주기(cell cycle)라고한다.

⑴간기 간기는세포주기의 90 %를차지한다. 이시기를현미경으로관찰하면핵

이보이고아무런변화가없는듯하지만, 세포주기중물질대사가가장활발하고세

포가가장많이생장하는시기이다. 간기는G¡기, S기, G™기로구분된다.

① G¡기: 세포 분열후 DNA 합성이일어나기전까지의기간이다. 세포 분열을마친

세포가세포의생장에필요한효소와세포를구성하는단백질을합성하고미토콘드

리아나리보솜등의세포내소기관들의수가증가하면서세포가커지는시기이다.

② S기: DNA가복제되는시기이다. 이 시기에는핵속의모든 DNA가복제되므로

S기가끝날때에는각염색체에DNA 분자가 2개씩존재하게된다.

③ G™기: DNA가복제된후세포분열을준비하는시기로서, 방추사를구성하는단백

질을비롯하여세포분열에필수적인단백질을합성한다.

206~249지도서4단원 2012.8.20 9:1 PM 페이지212 DK

Ⅳ생식과발생 213

⑵분열기(M기) 분열기는 G™기에 이어서 일어나며, 세포 분열이 실제로 일어나는

시기로서, 간기에비해걸리는시간이매우짧다. 염색체의특징에따라전기, 중기,

후기, 말기로구분한다. 두개의딸핵을만드는핵분열이먼저일어나고, 이어서세

포질분열이일어나두개의딸세포가형성된다. 이과정에서간기에복제된 DNA

가딸세포로고르게나누어져들어간다.

핵분열

⑴전기 세포가분열할준비를끝내면핵

막과 인이 사라지고, 염색사는 점점 꼬이

고응축되어두개의염색분체로이루어

진염색체가된다. 또, 방추사라고하는단

백질섬유가염색체의동원체에연결된다.

⑵중기 염색체는 세포의 중앙(적도면)에

배열된다.

⑶후기 중앙에 배열되었던 염색 분체가

동원체에 연결된 방추사에 의해 각각 독

립된 염색체로 분리되어 양극으로 이동

한다.

⑷말기 세포의양극에모인염색체는다

시실모양으로풀려염색사로되며, 핵막

과인이다시나타난다.

세포질분열

핵분열이끝나면이어서세포질이둘로나

누어지는세포질분열이일어난다. 분열결과

생성된딸세포는자라서다시새로운분열을

시작한다.

⑴식물 세포 적도면의 중앙에서부터 바

깥쪽으로세포판이형성되어세포가둘로

나누어진다.

⑵동물 세포 세포막의중앙부분이바깥

쪽에서 안쪽으로 점점 함입되어 세포가

둘로나누어진다.

여러생물의세포주기에걸리는시간

생물

세포

주기

대장균강낭콩

(뿌리)

쥐

(배양

세포)

사람

(배양

세포)

G¡기 0.25 12 8 14

S기 0.16 6 7 5

G™기 0.07 8 4 5

M기 0.02 2 1 1

계 0.5 28 20 25

(단위: 시간)

M`

S`

G™`

G¡`Gº`

세포주기

206~249지도서4단원 2012.8.20 9:2 PM 페이지213 DK

214 각론

혈구세포의분화

골수에들어있는다재다능한줄기세포는

체세포분열을하여림프성줄기세포와골수

성 줄기 세포로 분화된다. 림프성 줄기 세포

에서는 B 림프구 및 T 림프구가 만들어진

다. 반면, 골수성줄기세포에서는적혈구, 혈

소판, 그 밖에도 다양한 종류의백혈구가 만

들어진다.

관련 지식

체세포분열과식물의생장

⑴길이 생장 뿌리나 줄기 끝의 생장점에서 체세포 분열에 의해 길이가 자라는 것으로서,

생장점에서는세포분열이왕성하게일어나세포수가급격하게늘어나고그위쪽에는분열

된세포가길게생장하는부위가있다.

⑵부피 생장 줄기나 뿌리에 있는 형성층에서 체세포 분열에 의해 굵게 자라는 것으로서,

형성층은쌍떡잎식물에만있어서외떡잎식물은부피생장이불가능하다.

동물의생장곡선

⑴ S자형 생장 곡선 어릴때에는생장이더디게일어나다가어느시기가되면활발한물질

대사로급속히생장하고, 안정기에도달하면노폐물축적, 세포물질의대사능력감퇴로인

하여생장이중지된다.

⑵계단형생장곡선 곤충류나갑각류와같이생장중탈바꿈이나탈피를하는동물은몸이

딱딱한외골격으로싸여있어탈피를하는시기에만한꺼번에자라는데, 이러한과정이반

복적으로일어난다. 그러므로생장과정을그래프로나타내면계단형이된다.

B` T`

혈구세포의분화

사춘기때에는생장속도가빠르지만, 어

릴때와성인시기에는생장속도가느리

기때문에 `생장곡선이S자형이된다.

자·기·주·도·학·습

▶개념확인하기

❶핵분열은 염색체의 행동을 중심으로

전기-중기-후기-말기의 네 시기로

구분된다.

❷사람의 몸을 구성하는 체세포가 세포

분열을 통해 그 수를 늘리기 때문에

사람의생장이일어난다.

▶생활속문제해결하기

상처가 난 경우 손상된 세포를 대신할

수있는새로운세포가체세포분열을통

해만들어지기때문에상처가아문다.

206~249지도서4단원 2012.8.20 9:2 PM 페이지214 DK

Ⅳ생식과발생 215

종양(̀tumor)

몸속세포의대부분은성장인자와같은세포밖의신호를받으면분열한다. 이러한세포의

수명은영원한것이아니라어느정도분열하면더이상분열하지못하고죽게된다. 그런데세

포의정상적인생장이나상처에의한재생과는무관하게비정상적으로세포분열이일어나면

종양이된다.

⑴양성 종양 세포가기원한원래의조직과유사하고천천히자라며, 처음생겨난곳에머

무르는종양이다. 예를들어지방종(lipoma)은겨드랑이에서생긴후, 그곳에머무는지방

세포의양성종양이다. 양성종양은암은아니지만, 기관에침범하여그기능을저해할가능

성이있을경우반드시제거해야한다.

⑵악성 종양 세포가 기원한 원래의 조직과 다르게 보이며, 빠른 속도로 증식하여 주변의

세포들을죽이면서생명을위협하는종양이다. 악성종양세포의핵은다양한크기와모습

을가지는등대개그구조가불규칙하다. 주변조직에침투하고, 혈액이나림프를따라이

동하여몸의다른부위로전이된다. 또한악성종양세포는몸의다른부위에정착하여분열

과성장을함으로써새로운종양을형성하는데, 악성종양을암이라고도한다.

암세포와세포주기

생물의몸을이루는세포는일정한세포

주기를가지며, 분화하고성장한뒤소멸된

다. 암세포의분열도정상세포와마찬가지

로 G¡기, S기, G™기, M기와같은세포주

기를 거친다. 정상 세포는 손상을 입었을

때나세포주기를완수할수없을때세포

주기를정지시키는조절시스템이있다. 그

러나대부분의암세포는이러한조절시스

템에문제가생겨세포주기가정지되지않

는다.

정상세포는배양접시와같이단단한표

면에 부착시키면 분열을 시작하여 세포가

한층을이룰때까지분열을계속하다가세

포끼리접촉하면분열을멈춘다. 그러나암

세포는세포주기를조절하는시스템에이

상이생겨세포끼리겹쳐져도무한정증식

한다.

정상세포의세포분열

암세포의세포분열

206~249지도서4단원 2012.8.20 9:2 PM 페이지215 DK

216 각론

생식세포의 형성1-2

⑴호밀이삭을이용한생식세포분열을관찰

하여생식세포인꽃가루가만들어지는과

정을 염색체의 이동과 관련지어 이해

한다.

⑵생식세포분열이일어나는이유를생물종

의유지와관련지어이해한다.

학습 내용 안내

학습 전개

도입글을읽고정자와난자의기능을생각

하게 한 후, 생식세포가 갖는 염색체 수가

체세포와같다면그자손이갖는염색체수

는 어떻게 달라지며, 나아가 생물종이 유지

될수있을지에대해생각하게한다.

생식세포가 갖는 염색체 수가 절반으로

줄어드는 이유를 생식세포 분열과 관련지

어 발표시키고, 나아가 한 부모로부터 나

온 자손들의 특징이 서로 다른 이유를 발

표하게한다.

호밀 이삭을 이용한 생식세포 분열 과정

을 관찰하고, 각 과정에서 염색체의 이동

과여러특징을관찰하게한다.

•생명 과학 길라잡이(2004), LEWIS 저, 강

성만역, 라이프사이언스

•생명의 이해(2011), George B. Johnson

저, 김옥용외 2역, 교보문고

찾아보기

몽정과초경

정액이 배출되는 현상을 사정이라고 하는

데, 특히 잠잘 때 일어나는 사정을몽정이라

고 한다. 여자의 경우 처음 경험하는월경을

초경이라고한다.

관련 지식

목표1 생식세포분열과정을관찰하고, 각단계의특징을설명할수있다.

2 꽃가루가갖는염색체수가줄어드는이유를염색체이동과관련하여설명할수있다.

원리설명생식세포분열시기의호밀이삭을고정하면분열중인많은세포를관찰할수있다.

유의점1 교사는수업전에분열하고있는이삭을고정시킨것을학생들에게나누어준다. 그렇지않

을경우분열전의이삭이나분열이끝나꽃가루만들어있는이삭을고정시킨것으로실험

한학생은생식세포분열과정을관찰할수없다.

2 탐구를진행하기전에호밀이삭에서홑이삭을떼어내고, 홑이삭에서꽃밥을분리하는과정

에대하여구체적으로설명한다.

3 실험과정에서해부침을치켜들지않는다.

관찰(동영상)탐구 활동

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Ⅳ생식과발생 217

결과1 예시_̀

2 감수 1분열중기에는상동염색체가결합한 2가염색체가관찰되며, 감수 2분열중기에는두

개의염색분체가결합한염색체가관찰된다.

해석 창의·인성

1 모세포는감수 1분열과감수 2분열의 2회에걸쳐분열이일어난다. 그결과네개의생식세

포(꽃가루)가만들어진다.

2 생식세포분열을거쳐만들어진생식세포는감수 1분열에서상동염색체가분리되었기때문

에염색체수가모세포의절반이다.

|̀ `평가기준표|

평가문항점수( )

상 중 하

1. 호밀 이삭에서 꽃밥을

제대로분리하였는가?

2. 꽃밥을 잘 터뜨려 현미

경표본을만들었는가?

1. 핵이나염색체의염색이

충분히잘되었는가?

2. 분열 중인 세포를 제대

로 그리고, 그 특징을

기록하였는가?

과정

결과

생식세포 분열에서 각 단

계의 특징을 옳게 설명하

는가?

해석

(_400) (_400)(_400)

호밀이삭채취

5월중순이삭이본잎에싸여있을때(패지

않았을때) 이삭을채취한다.

호밀이삭의고정

본잎을 제거한 이삭은 에탄올과 아세트산

용액을 3 : 1로 혼합한 고정액에 넣어 일주

일간 보관한다. 이 과정에서 이삭은 색소가

빠져나가 흰색으로 변한다. 그 후 이삭을

70 % 에탄올로 세척한 후, 70 % 에탄올에

보관하면서생식세포분열을관찰할때사용

한다. 고정시킨 이삭을 에탄올에 넣어 냉장

보관하면 3∼4년간사용할수있다.

호밀이삭의구조

호밀이삭에는매우많은수의홑이삭이붙

어 있으며, 하나의 홑이삭은 둘로 분리되는

데, 각각세개씩의꽃밥이들어있다. 생식세

포분열을관찰하기위해서는약 4 mm 길이

의 꽃밥을 사용하는것이 좋다. 체세포 분열

과같이꽃밥을너무잘게찢을필요가없으

며, 단지꽃밥을터뜨려꽃밥속에들어있는

세포를빼낸다는생각으로현미경표본을준

비한다.

감수 1분열전기 감수 1분열후기 감수 2분열후기

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218 각론

정자와난자형성과정의비교

⑴세포질 분열 정자형성과정에서는세포질이균등하게분열하지만, 난자형성과정에서

는세포질이불균등하게분열한다.

⑵ 1개의모세포로부터만들어지는생식세포수 하나의모세포로부터정자는네개가만들

어지지만, 난자는한개가만들어진다.

⑶ 100개의 생식세포를 만들기 위해 필요한 최소한의 모세포의 수 100개의정자가만들

어지기위해서는 25개의모세포가필요하지만, 난자 100개를만들기위해서는 100개의모

세포가필요하다.

난자의감수분열

정자형성과정과달리난자의감수분열은태어나기전부터시작되므로분열과정이매우길

다. 태어날때난소에는감수 1분열의전기상태에머물러있는제1̀ 난모세포가약 200만개

들어있는데, 이것은계속줄어사춘기에는 40만개정도만남게된다. 사춘기에들어서면성

호르몬의영향으로제2̀ 난모세포로된다음여포에서성숙한뒤배란된다.

⑴정자 형성 제1̀ 정모세포(2n)

가감수 1분열을통해두개의제

2̀ 정모세포(n)를 형성하고, 제2̀

정모 세포는 감수 2분열을 통해

네 개의 정세포(n)를 형성하며,

정세포는정자(n)로변형된다. 정

자형성과정에서세포질이균등

하게분배되므로네개의정자는

모두기능을갖는다.

⑵난자 형성 제1̀ 난모세포(2n)

가 감수 1분열을 통해 제2̀ 난모

세포(n)와제1̀ 극체(n)를형성하

고, 이들은각각감수 2분열을통

해 한 개의 난세포(n)와 세 개의

제2̀ 극체(n)를 형성한다. 난세포

는 난자로 되며, 극체는 퇴화된

다. 난자형성과정에서세포질이

불균등하게분배되므로난자만이

기능을갖는다.

심화학습 생식세포의형성

(2n)

1 (2n)

2 (n)

(n)

(n)

1`

2`

정자형성과정

(2n)

1 (2n)

1`(n)

2 (n)

2(n)

(n)

난자형성과정

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Ⅳ생식과발생 219

자·기·주·도·학·습

▶개념확인하기

❶ 1회_̀ 체세포분열과마찬가지로생식

세포 분열에서도 유전 물질의 복제는

간기에 1회만일어난다.

❷감수 2분열 후기_̀ 감수 1분열에서는

상동 염색체가 분리되기 때문에 핵상

이 2n에서 n으로 반감된다. 그러나

감수 2분열에서는간기에복제되었던

염색 분체가 분리되기 때문에 핵상은

n에서n으로변화가없다.

▶과학과실험연관짓기

생식세포분열이진행되고있는시기의

백합꽃봉오리를채취하여고정시켜야한

다. 백합의경우약 2 cm 길이의꽃봉오

리를채취하여고정시키면생식세포분열

을잘관찰할수있다.

생식세포분열에서 DNA량의변화

⑴간기 S기에복제가일어나서DNA량

이두배로증가한다.

⑵감수 1분열후기 접합했던 2가염색체

가분리되어양극으로이동한다.

⑶감수 1분열말기 딸세포의 핵 속에 복

제되기 전과 같은 양의 DNA가 들어 있

고, 염색체수는모세포의절반이다.

⑷감수 2분열말기 새로 생긴 딸세포의

핵은복제되기전의모세포가가진DNA

량의절반을갖는다.

생식세포분열에서DNA량의변화

1234

0

1

DNA

21

G¡ G™S

⑴염색체 비분리 생식세포가 형성될 때 감수 1분열에서 상동 염색체가 분리되지

않거나, 감수 2분열에서염색분체가분리되지않아정상보다염색체수가적거나

많은생식세포가만들어지는현상을말한다.

⑵이수성 정상보다많거나적은염색체수를가진생식세포가수정되어염색체수

가정상적인 2n보다한두개많거나적게나타나는돌연변이를이수성이라고한다.

보충학습 염색체수의이상

정자의염색체비분리현상

1

2

1

2

1

2

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220 각론

유전자와 염색체1-3

⑴부모의유전형질을결정하는유전자가염

색체를 통해 자손에게 전달된다는 것을

안다.

⑵세포내에서유전물질인DNA가응축되

어염색사와염색체를형성한다는사실을

안다.

⑶체세포분열과생식세포분열에서염색체

의행동을비교하여이해한다.

학습 내용 안내

학습 전개

도입 글을 읽고 부모와 자식이 닮는 이유가

무엇인지를 생각하게 한 후, 생식세포에는

무엇이들어있을지생각하게한다.

체세포 분열과 생식세포 분열에서 염색체

가 어떻게 이동하는지 비교하여 모세포와

딸세포의차이점을설명하게한다.

유전자를운반하는염색체의구조를 DNA

와관련시켜 설명하게 한다.

상동염색체와염색분체의구조

관련 지식

1

진핵생물의염색체

염색체의기본단위는매우긴선형의 2중나선구조인DNA 분자가염색질(chromatin)이

라불리는응축된물질을만들기위하여많은단백질들과복합체를이룬것이다. 사람의세포

한개가가진DNA는그길이가 2 m에달한다. 그러나핵의지름은단지 5 lm에지나지않

는다. 따라서진핵세포의DNA는고도로조직화된방식으로포장되어야한다.

이포장은주로DNA와밀접하게결합하는단백질인히스톤(̀histone)에의해이루어진다.

히스톤은리신과아르기닌같은염기성아미노산을다량포함하고있기때문에세포내에서양

전하를띠는데, 이양전하가DNA에서음전하를띤인산기를잡아당긴다. 이처럼DNA와히

스톤, 히스톤과히스톤사이의상호작용으로인해염주모양의뉴클레오솜(nucleosome) 단

위가만들어진다.

간기동안에각각의염색체를구성하는염색질은느슨하게포장되어있기때문에 DNA 복

제와전사에관여하는단백질들이DNA에접근할수있다. 그러나체세포분열과생식세포분

열의전기에들어서면염색질은뉴클레오솜으로포장되면서더많이꼬이고응축된결과염색

체로관찰된다.

•생명 과학 8판(̀2008), Campbell 저, 전상

학역, 바이오사이언스

•그림으로보는거의모든것의역사(̀2009),

빌 브라이슨저, 이덕환역, 까치

찾아보기

206~249지도서4단원 2012.8.20 9:2 PM 페이지220 DK

Ⅳ생식과발생 221

DNA 22`nm

30`nm

11`nm

300`nm

700`nm1,400`nm

DNADNA

눈꺼풀유전

사람이가진눈꺼풀에는쌍꺼풀과외까풀이

있는데, 눈꺼풀형질은다음세대로전달되는

유전형질이다. 눈꺼풀형질은한쌍의유전자

에의해결정되는데, 쌍꺼풀이외까풀에대하

여우성형질이다. 쌍꺼풀유전자를 A, 외까

풀 유전자를 a라고 하면, 유전자형이 AA나

Aa인사람은쌍꺼풀을가지고, aa인사람은

외까풀을 가진다. 따라서 아버지로부터 쌍꺼

풀 유전자를 물려받고 어머니로부터 쌍꺼풀

유전자를 물려받는 경우 자손은 유전자형이

AA가되어쌍꺼풀을가진다.

사람의염색체와유전자

사람의 염색체는 23쌍이지만 유전자의 수

는약2만가지이다. 따라서한염색체에는여

러개의유전자가함께존재하게된다.

DNA 구조의발견

21세기를생명공학의시대라고한다. 생명

현상을조절하는유전자에대한이해를바탕

으로유전자를조작하는수준에이르렀기때

문이다. 이와 같은 생명 공학의 출발은 유전

물질인 DNA의 분자 구조가 밝혀지면서 가

능해졌다.

1953년왓슨과크릭은과학전문주간지에

“핵산의 분자 구조”라는 제목으로 그 당시까

지알려진DNA와관련된여러연구결과들,

특히샤가프의염기조성비율, 윌킨스와프랭

클린의 X선 회절 사진을 종합적으로 분석하

여DNA의이중나선구조를설명하였다. 이

공로를 인정받아 1962년에 왓슨과 크릭, 그

리고 윌킨스는 노벨 생리·의학상을 수상하

게되었다.DNA와염색체

Rh

사람의 1번염색체

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체세포분열과생식세포분열의비교

체세포분열에서는모세포와딸세포의염색체수와DNA량이동일하지만생식세포분열에

서는동일하지않다. 감수 1분열에서는염색체수와DNA량이반감되지만감수 2분열에서는

체세포분열과같이염색체수는변하지않고DNA량만반감된다.

222 각론

구분 체세포분열 생식세포분열

분열장소

분열시기

분열횟수

염색체수

상동염색체

딸세포수

체세포

체세포형성시

1회

2n→2n

접합하지않는다.

2개

생식기관

생식세포형성시

2회

2n→n

접합했다가떨어진다.

(2가염색체형성)

4개

원시 지구에서 만들어진 유기물 중

에서생명체로진화하는데가장중요

한역할을한것은무엇이었을까?

생명체가 무생물과 다른 가장 중요

한 차이는 자기 복제 능력이다. 핵산

은유전정보를가지고있으면서자기

복제가가능한물질이다. 이러한유전

정보가 복제될 때 효소 작용을 하는

단백질이 필요한데, 핵산의 일종인

RNA는유전정보를전달할뿐만아

니라중합반응을촉매하는효소의기

능도 갖고 있다는 것이 밝혀졌다. 이

러한 점으로 미루어 볼 때 생명체의

진화 초기에서 최초의 유전 물질은

RNA였을것으로생각된다.

✚참고 자료 최초의유전물질은?

사람의 DNA는 얼마나 빠르게 복제될

까?

DNA 복제 과정에서 뉴클레오타이드가

첨가되는속도는박테리아의경우초당 500

개이고, 사람은 초당 50개이다. 그러므로

4,000개의 염기를 갖는 DNA를 복제하는

데 필요한 시간은 박테리아가 8초, 사람은

80초이다. 그렇다면 46개의 염색체에 있는

30억쌍의뉴클레오타이드전체를복제하기

위해서는얼마의시간이필요할까?

매우많은시간이걸릴것이라고생각할수

있지만 실제로는 대략 8시간 정도면 복제가

완료된다고한다. DNA 복제가이렇게빨리

이루어질수있는것은각염색체의여러부

분에서동시에복제가진행되기때문이다.

핵형

생물은 종에 따라 염색체의 수나 크기, 모

양이일정한데, 이러한염색체의특성을핵형

이라고 한다. 생물은 종마다 고유한 핵형을

가지고 있다. 따라서 핵형 분석을통해 태아

의기형여부나서로다른종간의유연관계

를알아볼수있다.

관련 지식

체세포분열과생식세포분열의비교

206~249지도서4단원 2012.8.20 9:2 PM 페이지222 DK

Ⅳ생식과발생 223

염색체와성구분

운동경기종목중에는남성은남성끼리, 여성은여성끼리경기를진행하는종목이많다. 이

러한경우운동선수의성별을침검사로확인하는데, 구강의상피세포를관찰하면남녀를구

분할수있다.

여성은남성보다X염색체가 1개더많다. 만약, X염색체위에있는유전자가모두활성화되

면여성은남성보다 2배나많은양의유전자산물

을 합성하게 된다. 이러한 불균형을 막기 위하여

여성의 X염색체하나는불활성화되어있다. 이와

같이한개의 X염색체가불활성화상태로응집되

어있는것을바소체라고한다. 여성의경우구강

점막의상피세포를염색하였을때세포의핵에서

바소체가관찰된다. 하지만남성은바소체가관찰

되지않는다. 이처럼간편한방법으로성별을확인

할수있다.

▶개념확인하기

❶유전자_̀ 유전 형질을 결정해 주는 요

소를유전자라고하며, 유전자의활동

에의해특정형질이발현된다.

❷체세포의 염색체 수가 46개이므로,

체세포 분열 결과 만들어진 딸세포의

염색체 수는 46개이고, 생식세포 분

열의 결과 만들어진 생식세포의 염색

체수는 23개이다.

▶과학과생활연관짓기

아버지로부터정자가만들어지고어머

니로부터 난자가 만들어지는데, 생식세

포 분열을 통해 만들어진 생식세포는 유

전적으로 다양하다. 따라서 이들의 수정

에의해태어난자손은부모가같아도모

습이서로다르다.

자·기·주·도·학·습

생식세포의유전적다양성

아버지로부터만들어진모든정자는어머니

가만든난자와수정할수있는동일한확률을

가진다. 이 과정을 무작위 수정이라고 한다.

교차에의한유전적다양성을고려하지않고

도염색체의무작위배열과무작위수정에의

해부모는 64조이상의서로다른자녀를가

질수있으며, 우리모두는이가능성중의하

나이다.

우리가가진형질을결정하는것은아버지

와어머니에게서온각각의대립유전자의조

합이다. 물론유전적구성이동일한 1란성쌍

둥이도환경의영향을받아그형질이약간씩

다르게나타날수있지만, 1란성쌍둥이가아

닌형제의형질이서로다른근본적인이유는

부모로부터 동일한 대립 유전자를 물려받지

않았기때문이다. 무작위배열, 교차, 그리고

무작위수정은매세대에서독특한조합의대

립유전자를만들어낸다. 이러한과정을통해

사람뿐만아니라유성생식을하는모든생물

집단에서개체의다양성이나타나게된다.

바소체(_900)

바소체

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