소개글
"서울대 모듈 2"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
2. 실험 목표 및 방법
2.1. 초파리 유전 관찰
2.2. 초파리 침샘 관찰
2.3. 지문 채취
3. 실험 결과
3.1. 초파리 유전 관찰 결과
3.2. 초파리 침샘 관찰 결과
3.3. 지문 채취 결과
4. 고찰
4.1. 초파리 유전 관찰에서의 논의
4.2. 초파리 침샘 관찰에서의 논의
4.3. 지문 채취에서의 논의
5. 결론
6. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
유전학은 생물의 설계도와 같은 중요한 분야이다. 유전정보를 이해한다면 생물의 특성과 형질을 파악할 수 있기 때문이다. 유전학의 발달은 다양한 기술의 발달을 가져왔는데, 유전자 복제, 유전자 조작과 같은 기술이 대표적이다. 생물학을 공부하는 입장에서 유전학에 대한 이해는 필수적이다.
본 실험에서는 유전학의 기본 개념인 멘델의 유전법칙, 염색체 구조와 기능, 유전과 환경의 상호작용에 대해 이해하고자 한다. 첫 번째 실험에서는 초파리의 형질을 관찰하여 분리의 법칙과 독립의 법칙을 확인하고자 한다. 두 번째 실험에서는 초파리 침샘의 염색체를 관찰하여 다사 염색체의 특징을 이해하고자 한다. 마지막 실험에서는 지문 채취를 통해 개인 식별과 유전, 환경의 상호작용에 대해 탐구하고자 한다. 이를 통해 유전학의 기본 원리와 그 응용을 학습할 수 있을 것이다.
2. 실험 목표 및 방법
2.1. 초파리 유전 관찰
초파리는 유전 연구에 있어 매우 유용한 생물이다. 초파리는 2n=8의 염색체를 가져 유전 현상이 비교적 단순하기 때문에 연구하기 쉽다. 또한 한 번에 많은 자손을 낳아 충분한 샘플을 확보할 수 있고, 세대 시간이 짧아 실험 결과를 빠르게 얻을 수 있다. 게다가 초파리의 눈 색깔, 날개 모양과 같은 표현형들은 육안으로 관찰하기 쉬워 많은 유전학 연구에 활용되고 있다.
멘델이 완두콩 연구를 통해 유전 법칙을 발견한 이후, 초파리를 이용한 유전학 연구가 활발히 진행되었다. 멘델의 유전 법칙에는 우열의 법칙, 분리의 법칙, 독립의 법칙이 있다. 그러나 이 법칙들은 모두 예외가 존재한다. 예를 들어, 서로 다른 두 유전자가 한 염색체에 연관되어 있는 경우에는 독립의 법칙이 만족되지 않는다. 또한 염색체 비분리 현상이 일어나면 분리의 법칙이 성립하지 않는다.
본 실험에서는 초파리의 눈 색깔과 날개 모양 표현형을 관찰하여 멘델의 우열의 법칙과 독립의 법칙이 실제로 성립하는지 확인하고자 한다. 먼저 부모 세대(P1, P2)의 표현형을 관찰한 후, F1과 F2 세대의 눈 색깔과 날개 모양을 관찰하였다. 관찰 결과를 바탕으로 분리의 법칙과 독립의 법칙이 성립한다는 가설을 세우고, 통계적 검증을 통해 그 타당성을 확인하였다.
실험 1-1에서는 부모 세대의 눈 색깔이 각각 붉은 눈과 갈색 눈이었다. F1 세대에서는 모두 붉은 눈을 가진 개체가 관찰되었고, F2 세대에서는 붉은 눈과 갈색 눈을 가진 개체가 관찰되었다. 이를 통해 분리의 법칙이 성립한다는 가설을 세우고 카이제곱 검정을 실시한 결과, 유의 수준 0.05에서 분리의 법칙 가설을 기각하지 못하였다.
실험 1-2에서는 부모 세대의 눈 색깔과 날개 모양이 각각 정상 날개/붉은 눈과 흔적 날개/갈색 눈이었다. F1 세대에서는 모두 정상 날개/붉은 눈을 가진 개체가 관찰되었고, F2 세대에서는 정상 날개/붉은 눈, 정상 날개/갈색 눈, 흔적 날개/붉은 눈, 흔적 날개/갈색 눈을 가진 개체가 관찰되었다. 이를 통해 독립의 법칙이 성립한다는 가설을 세우고 카이제곱 검정을 실시한 결과, 유의 수준 0.05에서 독립의 법칙 가설을 기각하지 못하였다.
이상의 결과를 통해 본 실험에서 관찰된 초파리의 표현형은 멘델의 우열의 법칙과 독립의 법칙을 따르는 것으로 확인되었다. 다만 분반 전체의 데이터로 카이제곱 검정을 수행했을 때 값이 5조의 데이터로 분석했을 때보다 큰 것으로 나타났는데, 이는 표본 수가 충분히 크지 않았기 때문인 것으로 추정된다. 표본 수가 증가할수록 기대값에 더 가까워져 더 작은 값을 얻을 수 있을 것이다. 또한 관찰된 표현형 비율이 멘델의 법칙과 다른 경우에는 성 유전자의 영향 등 다른 유전 요인이 작용하고 있을 가능성이 있다. 따라서 추가적인 실험과 분석이 필요할 것으로 보인다.
2.2. 초파리 침샘 관찰
Polytene chromosome이란 세포분열 없이 DNA가 여러번 복제되어 생긴 거대한 염색체이다. 이러한 다사 염색체는 염색질 농도에 따라 특징적인 밴드 패턴을 나타내며, 활발하게 전사가 일어나는 부위인 puff 구조도 존재한다. 초파리 유충의 침샘 염색체를 광학 현미경으로 관찰한 결과, 밴드 패턴이 뚜렷하게 나타났으며 puff 구조로 추정되는 부분도 관찰되었다. 이는 초파리 유충의 침샘 세포가 다사 염색체를 가지고 있어, 세포분열 없이 DNA 복제를 반복적으로 진행하면서 높은 배수체를 가지게 되어 침샘의 발달에 필요한 유전자 발현이 활발하게 일어나기 때문이다. 따라서 초파리의 침샘 세포에서 관찰된 다사 염색체의 구조적 특징은 해당 세포의 고도화된 대사 능력과 유전자 발현 활성화를 뒷받침해준다고 볼 수 있다.
2.3. 지문 채취
지문은 크게 6가지 유형인 'tented arch, arch, left loop, right loop, whorl,...
참고 자료
Jane B. Reece, Lisa A. Urry, Michael L. Cain, Steven A. Wasserman, Peter V. Minorsky, Robert B. Jackson, Cambell Biology (10th edition), Pearson, pp. 412-416 (2016). DNA 클로닝
Jane B. Reece, Lisa A. Urry, Michael L. Cain, Steven A. Wasserman, Peter V. Minorsky, Robert B. Jackson, Cambell Biology (10th edition), Pearson, pp. 573-575, 594 (2016). DNA 클로닝 과정, 형질전환, 벡터
Jane B. Reece, Lisa A. Urry, Michael L. Cain, Steven A. Wasserman, Peter V. Minorsky, Robert B. Jackson, Cambell Biology (10th edition), Pearson, p442 (2016).
Ruifang Zhang, Zanhua Zhu, Hongming Zhu, Tu Nguyen, Fengxia Yao, Kun Xia, Desheng Liang, and Chunyu Liu, SNP Cutter: a comprehensive tool for SNP PCR–RFLP assay design, Nucleic Acids Research Vol. 33, pp. 489–W492 (2005)
George Lezin,Yasuhiro Kosaka,H. Joseph Yost,Michael R. Kuehn ,Luca Brunelli, A One-Step Miniprep for the Isolation of Plasmid DNA and Lambda Phage Particles, 2011, Plos one Vol. 6 No. 8, pp. 1-9 (2011).
K. Velurhambi, Adita K. Gupta, Arun Sharma, The current status of plant transformation technologies, Current Science Vol. 84, No. 3, 368-380 (2003).
채창훈, PCR을 이용한 우유 및 유제품 내 식중독균 검출, 강원대학교 동물생명과학대학 동물응용과학부, 축산식품과학과 산업 Vol.5 No.2, pp.50-57 (2016)
Peter Rådström, Rickard Knutsson, Petra Wolffs, Maria Lövenklev, and Charlotta Löfström, Pre-PCR Processing, MOLECULAR BIOTECHNOLOGY Vol. 26, pp. 133-146 (2004).
Janice Cline, Jeffery C. Braman, Holly H. Hogrefe, PCR Fidelity of Pfu DNA Polymerase and Other Thermostable DNA Polymerases, Nucleic Acids Research Vol. 24 No. 18, , pp. 3546–3551 (1996)
한국과학, 전기영동의 원리와 실험, THE BIOTECHNOLOGY EDUCATION COMPANY, pp. 1-15 *실험 가이드북
G.J. Puppels, Fluorescent and Luminiscent Probes for Biological Activity (2nd Edition) Academic Press: Rotterdam, 377-406 (1999).
Tatyana Yu Zykova et al. Polytene Chromosomes – A Portrait of Functional Organization of the Drosophila Genome. Curr Genomics 19(3), 179-191 (2018).
David J. Hunter. Gene–Environment Interactions In Human Diseases. Nature Reviews 6, 287-298 (2005).
Neil A. Campbell, et. al. CAMPBELL Biology. Vol. 10. Pearson Education, 2016, pp. 280-281, 283, 290, 379, 392.
Franke, Todd Michael, Timothy Ho, and Christina A. Christie. "The chi-square test: Often used and more often misinterpreted." American journal of evaluation 33.3 (2012): 448-458.
Howell, David C. "Chi-Square Test: Analysis of Contingency Tables." (2011): 250-252.
Turhan, Nihan Sölpük. "Karl Pearson's Chi-Square Tests." Educational Research and Reviews 16.9 (2020): 575-580.
Zykova, Tatyana Y., et al. "Polytene chromosomes–a portrait of functional organization of the Drosophila genome." Current genomics 19.3 (2018): 179-191.
Zhimulev, Igor F., and Dmitry E. Koryakov. "Polytene chromosomes." eLS (2009).
Karu, Kalle, and Anil K. Jain. "Fingerprint classification." Pattern recognition 29.3 (1996): 389-404.
Fisher, Ronald Aylmer, and Frank Yates. Statistical tables for biological, agricultural and medical research, edited by ra fisher and f. yates. Edinburgh: Oliver and Boyd, 1963, pp. 47.
Révész, Pál. The laws of large numbers. Vol. 4. Academic Press, 2014.
Park, So Young, and Maki Asano. "The origin recognition complex is dispensable for endoreplication in Drosophila." Proceedings of the National Academy of Sciences 105.34 (2008): 12343-12348.
Weinhold, Bob. "Epigenetics: the science of change." (2006): A160-A167.
Moore, Lisa D., Thuc Le, and Guoping Fan. "DNA methylation and its basic function." Neuropsychopharmacology 38.1 (2013): 23-38.
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