[일반생물학실험]감수 분열

실험 목적

감수 분열을 이해하고 각 단계에 따른 염색체 모양을 관찰한다.

실험 이론 및 원리

1. 상동 염색체

. 체세포에서 크기와 모양이 같아 쌍을 이루는 염색체이다.

. 부모로부터 하나씩 물려받은 것이다.

 

2. 사람의 염색체

① 부모로부터 23개 씩 받은 DNA가 서로 융합되어 있어서 모두 46개의 DNA가 존재한다.

② 44개의 상염색체와 성별을 결정하는 2개의 성염색체로 구성되어 있다.

3. 감수 분열(Meiosis)

① 생식 세포 분열

- 정소와 난소 같은 생식 기관에서 정자와 난자 같은 생식 세포를 형성하기 위해 일어나는 세포 분열이다.

- 염색체 수와 DNA양이 체세포의 절반인 생식 세포가 형성된다.

 

4. 감수 분열 과정

1) 제 1 감수분열(이형 분열)

- 상동 염색체가 접합하여 2가 염색체를 형성 한 후 분리되므로 염색체 수가 반감된다(2n →n).

① 제 1 감수분열 전기

- 간기에 DNA가 복제된 후 염색사가 응축되어 염색체를 형성한다.

- 방추사가 형성되고, 핵막과 인이 소실된다.

- 상동염색체가 쌍을 이루어 2가 염색체를 형성한다(교차가 일어나기도 한다).

 

② 제 1 감수분열 중기

- 방추사가 염색체에 부착되어 2가 염색체가 세포의 중앙(적도면)에 배열된다.

 

③ 제 1 감수분열 후기

- 상동 염색체가 분리되어 방추사에 의해 양극으로 이동한다.

 

④ 제 1 감수분열 말기

- 핵막과 인이 다시 나타나고 방추사가 소실된다.

- 세포질 분열이 일어나 2개의 딸세포가 형성된다.

- 딸세포의 염색체 수가 2n → n으로 반감된다.

2) 제 2 감수분열(동형 분열)

- 염색 분체가 분리되므로 염색체 수에 변화가 없다(n → n)

- 체세포 분열과 같은 방식으로 일어난다.

① 제 2 감수분열 전기

- 간기 없이 1분열 말기에 연속 되어 일어난다.

- 핵막과 인이 소실되며 방추사가 형성된다.

- 세포는 상동 염색체 쌍 중 하나만 가진다.

 

② 제 2 감수분열 중기

- 염색체가 세포의 중앙에 배열된다.

 

③ 제 2 감수분열 후기

- 염색 분체가 분리되어 방추사에 의해 양극으로 이동한다.

 

④ 제 2 감수분열 말기

- 방추사가 없어지고, 핵막과 인이 등장한다.

- 세포질 분열이 일어나 4개의 딸세포가 형성된다.

- 딸세포의 염색체 수는 n → n으로 일정하게 유지된다.

실험 기구 및 시약

1. 실험 재료

① 호밀이삭, 증류수, 아세트올세인, 여과지

② 해부침, 핀셋, 슬라이드 글라스와 커버 글라스

실험 방법

1. 실험 과정

① 핀셋으로 호밀이삭을 꺼내어 한 조각을 떼어내 슬라이드 글라스 위에 놓는다.

 

② 해부침을 이용해 화분을 꺼내고 나머지 부분은 제거한다.

 

③ 해부침을 이용해 화분을 잘게 찢어준다.

 

④ 잘게 찢은 화분 위에 증류수를 1~2 방울 떨어뜨린 후 기포가 생기지 않게 주의하며 커버글라스를 덮어준다.

 

⑤ 여과지를 이용하여 과량의 증류수를 제거한다.

 

⑥ 아세트올사인 용액을 한 방울 정도 커버글라스 한 쪽 옆면에 떨어뜨린 후, 여과지를 이용하여 반대쪽에서 아세트올사인 용액을 흡수하며 슬라이드 글라스와 커버 글라스 사이에 아세트올사인 용액이 얇게 펼쳐지도록 한다.

 

⑦ 증류수로 6번과정을 반복해 아세트올사인 용액을 세척한다.

 

⑧ 현미경(400배율)으로 관찰한다.

실험 결과

1. 감수분열 관찰 결과

1분열 전기	1분열 중기	1분열 후기	1분열 말기
2분열 전기	2분열 중기	2분열 후기	2분열 말기

 

토의 사항

1. 감수 분열을 관찰하기 위해 호밀 이삭을 사용한 이유를 조사하라.

감수 분열은 생식세포를 만드는 과정에서 발생하므로 생식기관에서 관찰된다. 호밀이 수정되면 이삭 안에서 과실이 열리므로 이삭을 관찰하면 감수분열을 관찰할 수 있다.

 

2. 감수 제 1분열 전기에 ‘교차‘ 가 일어나기도 하는데, 교차와 이로 인한 유전적 다양성의 증가에 대해 조사하라.

교차

교차란 상동염색체 사이에서 염색체가 재조합되어, 즉 대립유전자의 조합이 섞여 재조합 염색체가 생성되는 과정을 말한다. 즉, 상동염색체 사이에 유전자를 교환하는 것이므로 기존과 다른 유전자 배열의 염색체가 형성되어 부모와는 다른 형질의 자손이 얻어지므로 생물 다양성이 증가되는 효과가 있다. 그러나 염기서열의 정렬이 일치하지 않는 경우도 있는데, 이는 돌연변이의 원인이 되기도 한다.