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초파리침샘염색체

Preparation of Drosophila Polytene ChromosomeIntroductiona. Polytene(giant) chromosomes전형적으로 진핵생물의 염색체는 단일의 DNA molecules을 갖는다. 그러나 Diptera목(쌍시목)의 Drosophila 속과 다른 fly 속의 유충기의 salivary gland등의 조직세포의 핵에는 거대한 염색체가 존재한다. 이를 polytene chromosome이라 하며 1024의 DNA molecules을 갖는다. 이러한 염색체는 일반적인 체세포의 중기 염색체보다 몇 배 더 크며, band pattern에서도 차이를 보인다. polytene chromosome의 구조는 복제된 상동 염색체의 chromatin이 분리되지 않은 상태에서 지속적인 DNA 복제가 발생하여 형성된다. 즉, 세포주기의 S phase (DNA 복제기) 다음의 M phase (세포분열기)가 발생하여 형성된다. 즉, 세포주기의 S phase가 반복되어 polyploidy를 형성하게 된다. ( 일반적으로는 G1, S, G2, M, G1기를 통하여 세포분열이 발생하여 diploidy를 형성한다.) 이러한 현상을 endoreplication이라하며, 초파리의 경우 oocyte를 둘러싸고 있는 난소의 nurse cell과 follicle cell, fat body cell, gut cell, 3령기 유충의 침샘에서 발생한다.polytene chromosome은 비전형적 염색체로 ‘'terminal cell'을 형성하여, 초파리의 발생동안 분열을 하지 않으며, pupa 형성 후에 제거된다.Drosophila의 polytene chromosome은 많은 양의 heterochromatin을 포함하고 있으며, 염색체의 centromere가 접합되어 있는 chromocenter가 존재한다. 두 개의 큰 염색체인 2번과 3번은 centromere가 chromocenter에 접합되어 있고, female의 경우 X 염색체 말단이 2R과 3R arm 사이에 위치하며, 4번염색체는 chromocenter에 인접하여 있다. male의 경우 Y 염색체는 대부분이 heterochromatin으로 구성되어 chromocenter에 접합하지 않는다. (Fig.1)※ 염색체는 euchromatin과 heterochromatin으로 구성된다. euchromatin은 실질적으로 전사되어 유전자로서의 기능을 수행하는 부분을 말하며, heterochromatin은 일반적인 반복서열의 DNA로 centromere, telomere, satelite DNA 등으로 구성되어 있어 전사되지 않는 부분을 말한다. 구조적으로 heterochromatin은 euchromatin 사이에 산재적으로 짧게 존재하며, centromere 주변과 염색체 말단에 집중적으로 존재한다. 이러한 기능의 차이로 euchromatin보다 heterochromatin은 나중에 복제되며, euchromatin은 genome의 주 구성원으로 mitotic cycle에서만 가시화된다. 또한, 세포의 중기 염색체를 염색하면 euchromatin이 heterochromatin보다 엷게 염색되는데, 이는 euchromatin의 DNA condensing이 heterochromatin보다 느슨하기 때문이다. (복제와 전사가 동시에 일어나기 때문에 DNA가 꼬인 정도가 덜하다.※ Nucleotide sequence composition in eukaryoteDNAdescriptionUnique, orsingle copy geneHighly repetitive seq.Middle repetitive seq.chromosomal DNA의 30～75%를 차지하는 실질적인 유전자 서열로 유전자마다 발현되는 산물에 따른 특이적인 서열을 갖는다.전체 genome의 5～45%를 차지하는 satelite DNA로 각 반복서열마다 5～300bp를 가지며, 105 이상 반복되는 서열전체 genome의 1～30%를 차지하며 10～105 사이에서 반복polytene chromosome을 염색했을 때 나타나는 band pattern은 DNA의 양에 다라 다르게 나타나며, light region 보다는 dark region에 DNA 함량이 더 많다. 이러한 band pattern은 Drosophila 종에 따라 특이적으로 나타나며, 분류학적으로 이용할 수 있다. 또한, 이러하 band pattern을 바탕으로 cytological map을 작성할 수 있으며, Drosophila melanogatser에서는 cytological map이 완성되어 있어, 염색체 이상 연구에 많이 이용되고 있다.Drosophila의 polytene chromosome은 Bridge에 의해서 구분되었으며, 102개의 division으로 구분된다. 각각의 주요한 5개의 arm(X, 2L, 2R, 3L and 3R, 4번 염색체는 대부분 heterochromatin으로 chromocenter에 위치한다)은 각각 20개의 division으로 구성되어 있으며, 4번 염색체만 2개의 division으로 구성된다. 이 division은 다시 가가 6개의 subdivision으로 분화되며, 이를 A부터 F까지로 구분한다. 또한 subdivision은 각각의 band로 세분화된다. Bridge는 Drosophila melanogaster의 salivary gland chromosome의 band를 X 염색체에 537개, 2번 염색체에 1032개, 3번 염색체에 1047개, 4번 염색체의34개로 확인하였다. 각각의 band를 하나이 gene으로 보는 학자들도 있으며, 염색체별 유전자량을 간접적으로 확인 할 수 있다. Bridge(1935)의 경우 모두 2650개의 band를 확인하였지만 최근 전자현미경과 분해능의 발달로 Sorsa(1988) 모두 3286개의 band를 확인하였다.Drosophila의 침샘염색체는 prepupal stage중에서 third instar에서만 확인되어지며, 최근 연구에 의해서 이러한 polytenized 기작에 관여하는 rolled locus를 확인하였고, polytenization의 이유는 활성화 할 수 있는 유전자를 다량으로 증폭시키기 위한 것으로 알려지고 있다.Puffingpolytene chromosome에서는 puff라는 구조적인 변화가 관찰된다. 이는 late prepupal stage(3령기 이후)에 나타나며, 유전자의 활성에 의한 것으로 알려졌다. 즉, 유전자의 전사가 활발하게 발생하여 mRNA의 축적에 인하여 특정 band의 부피가 팽창하여 부풀어오르는 것을 puffing이라 한다. 유사한 현상으로 연속적인 전사 발생에 의한 구조변화인 lampbrush 현상을 즐 수 있다.Polytene chromosome의 의의Drosophila의 침색염색체는 cytological map을 이용한 유전자의 배열뿐만 아니라 염색체상에서의 특정 유전자 좌위를 직접 확인할 수 있는 in situ에 응용하여 매우 다양하게 이용된다. 개체, 종 특이적인 band pattern을 비교하여 염색체의 결실, 중복, 역위, 전좌 등을 확인 할 수 있다. 뿐만 아니라 진화적으로도 전이인자 등의 위치와 반복 수를 통하여 계통 유연관계를 확인 할 수 있을 뿐만 아니라 RNA를 이용하여 발현위치와 정도도 확인 할 수 있다.In situ hybridization이 방법은 염색체상의 유전자의 상대적인 좌위를 직접 확인할 수 있는 방법으로 labeled DNA (또는 RNA) 즉, probe를 이용하여 complementary sequence를 가진 유전자의 좌위에 결합시켜 확인한다. probe는 고전적으로 32P-labeled DNA를 이용하며, 최근에는 non-radioactive prove를 이용하여 그 응용범위가 넓어지고 있다. Southern blotting과는 달리 염색체 상의 직접적인 위치를 확인할 수 있다는 이점이 있다.이 외에도 형광물질을 이용한 FISH(flourescent in situ hybridization)을 이용한 연구도 활발하게 진행되어지고 있다.MaterialWell grown Drosophila third instar larva, forceps, dissect pin, fiterpaper(Whatman #1)Microscope : dissecting and light, phase-contrastStaining solution : 2g orcein to 33ml of 85% lactic acid, 33ml glacial acetic acid and 33ml of distrilled waterDestaining solution : 1:1 mixture of lactic acid and 60% acetic acidMethodA. Prepare the salivary glands1) For the best results larvae should be grown in well yeasted media at 18℃ and care should be taken not to overcrowd the culture. (Female larvae are preferable for examining the X chromosome) Wash the larvae in 0.7% NaCl prior to dissection2) On a clean slide place one drop of 0.7% NaCl and seconf drop of 45% acetic acid.3) In the first drop of 0.7% NaCl dissect out the salivary glands from a third instar larva.

자연과학| 2012.07.03| 3페이지| 1,000원| 조회(658)

초파리, 일반생물학 초파리침샘염색체, 유전학 초파리침샘염색체, 초파리 염색체, 초파리침샘

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세포분열

Cell DivisionMitosisMeiosisCell Division세포분열은 살아있는 유기체의 생식, 성장에 반드시 필요하다.세포분열은 reproductive signal에 의해서 시작되고 다음의 세가지 단계를 포함한다. 유전물질인 DNA의 복제 세포내에서 DNA의 분리 세포질의 분열진핵세포에서 핵의 분열은 유사분열과 감수분열에 의해서 일어나게 된다.What is the chromatin, chromosome ?G1 – (Gap 1) 세포가 성장하는 단계로 분열을 위한 단백질, 지질, 탄수화물을 형성한다. S DNA의 복제와 자매염색분체를 형성하고 분열에 필요한 단백질을 합성한다. G2 – (Gap 2) 세포의 계속적인 성장이 일어난다. M 세포는 핵이 분열하는 유사분열과 세포가 두개로 나뉘어 지는 세포질 분열을 겪게 된다.Cell CycleCell Cycle(1) Prophase : - 인이 소실되고, chromosome이 응축된다. - 방추사가 형성되기 시작한다. - 중심립(centrosomes)이 이동하기 시작한다. (2) Prometaphase : 핵막이 소실되고 방추사가 chromosome의 동원체(kinetochore)라 불리우는 부위에 부착된다.MitosisM (mitotic) phase 는 다음의 단계로 나뉘어진다 :(3) Metaphase : - 중심립이 세포의 양극에 위치하고 chromosome이 중앙에 위치하게 된다. - 방추사는 중심립에 연결되어있고 centromere는 kinetochore가 부착되는 부위로 작용한다. (4) Anaphase : Chromosome이 분리되고 세포가 확장된다. (5) Telophase : - 분리된 chromosome을 둘러싸는 핵막이 다시 형성된다. - Chromosome의 응축이 풀리고 세포에 cleavage furrow가 형성되면서 두 개의 세포로 나뉘어 지기 시작한다. (6) Cytokinesis : 세포질이 나뉘어지고 세포가 한 개에 두 개로 된다.In animals, a ring of microfilaments contracts until it finally pinched the cell in half.In plants, portions of cell wall contained in membrane vescicles (circles) condense to form a plate (or wall).The difference between animal and plant in mitosisMeiosisMeiosis involves two nuclear divisions, termed meiosisⅠ and meiosisⅡ.The homologs in each chromosome pair separate. One homolog goes to each of the two daughter cells. The products of meiosis Ⅰhave galf as many chromosomes as the original cell.Meiosis ⅠMeiosis ⅡSister chromatids from each chromosome separate to the two daughter cells. One sister chromatid goes to each cell.Meiosis ⅠProphaseⅠ Homologs synapse, forming pairs of homologous chromosomes(tetrad). Crossing over occurs. metaphaseⅠ Pairs of homologous chromosomes migrate to the middle of the cell. anaphaseⅠ Homologs separate and begin moving to one of two ends of the cell. telophaseⅠ Homologs finish moving to each end of the cell and the cytoplasm divides to form two daughter cells.Meiosis ⅡProphaseⅡ Duplicated chromosomes, consisting of two sister chromatids, begin moving to the middle of the cell. metaphaseⅡ Chromosomes are arranged in the middle of the cell. anaphaseⅡ Sister chromatids separate; each independent chromosome begins moving to either end of the cell telophaseⅡ Chromosomes finish moving to each end of the cell; as this occurs, the cytoplasm divides to form two daughter cell.Mitosis in root apical meristem of onionprophaseprometaphasemetapaseanaphasetelophaseMitosis in a plant cellprophasetelophaseanaphaseanaphase{nameOfApplication=Show}

자연과학| 2012.07.03| 20페이지| 2,000원| 조회(134)

세포, 세포분열, 체세포분열, 일반생물학, 진핵세포, 감수분열, 유사분열, 핵의 분열, 세포 핵 분열

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줄기세포의 정의와 윤리문제

줄기세포연구의 현재와 미래, 인간윤리줄기세포란? 줄기세포 연구의 현재와 미래 줄기세포 연구의 윤리적 문제조직분화과정에서 볼 수 있는 세포로써 모든 신체기관으로 전환할 수 있는 세포 줄기세포는 보유하는 능력에 따라 크게 3가지로 구분 전능성 (totipotent, total+potent) 줄기세포 : 증식과 분화과정을 거쳐 하나의 완전한 개체를 형성 (수정란, 정자, 난자) 다능성 (pluripotent, plural+potent) 줄기세포 : 인체의 많은 종류의 세포로 분화, 그러나 전능성은 아님. (배아줄기세포, 배반포) 중복성 (multipotent, multiple+potent) 줄기세포 : 특정 기능을 가지고 있는 세포들로만 분화. (외배엽, 내배엽, 조혈모세포)줄기세포란 무엇인가?줄기세포란 무엇인가?획득하는 과정에 따라 분류, 줄기세포 연구에 관한 윤리적 논쟁의 대부분은 이 과정에 초점이 맞추어져 있음. 배아줄기세포 (Embryonic Stem Cell, ES cell) : 불임부부를 위한 체외수정 시술 후 남은 여분의 배아로부터 획득 : 배아는 4-10개의 세포를 가지고 있으며, 내부장기 및 기관을 가지지 않음 : 태아를 거쳐서 신생아로 성장할 수 있는 능력을 가짐 성체줄기세포 (Adult Stem Cell) : 뇌, 골수, 탯줄, 혈액, 태반 등의 성체조직으로부터 획득 : 추출과정이 복잡하고, 회수율이 낮으며 분화능력이 떨어짐 : 추출된 개인의 유전자와 완전히 동일한 유전자를 가지기 때문에 이식 시 거부반응을 우려할 필요가 없는 장점 가짐줄기세포의 획득배아줄기세포 (Embryonic Stem Cell, ES cell) 의 추출인공수정에 의한 배아줄기세포의 추출 2. 핵이식을 통한 배아줄기세포의 추출성체줄기세포 (Adult Stem Cell) 의 추출줄기세포의 획득1. 인공수정법 (In Vitro Fertilization)난소에서 난자를 채취 채취된 난자를 시험관에서 정자와 인공수정시킴 수정된 배아를 4세포기때 자궁에 이식 배반포(blastocyst)의 내세포괴(Inner Cell Mass)의 획득줄기세포의 획득2. 핵이식법체세포의 채취와 난소에서 난자의 채취 채취된 난자의 핵을 미세조작술 (Micromaniplation)을 이용하여 제거 미세조작술을 통하여 체세포의 핵을 핵이 제거된 난자에 이식 시험관에서 배양을 통하여 배반포(blastocyst)의 내세포괴(Inner Cell Mass)의 획득줄기세포의 획득줄기세포의 획득성체줄기세포 (Adult Stem Cell) 의 추출정자나 난자가 필요없음 성체의 골수에서 추출 배양을 통하여 각기 다른 기능을 가지는 세포로 분화.줄기세포 연구에 관한 윤리적 논쟁탯줄, 혈액, 피부 및 골수 등으로부터 성체 줄기세포를 분리하는 것은 윤리적으로 문제 없음. 분화능력이 우수한 배아 줄기세포의 분리과정 중 배아를 죽여야 하기 때문에 윤리적 관점에서 많은 논쟁을 일으킴. 현재까지 미국내의 불임병원에서 수만 개의 사용되지 못한 배아가 폐기되었지만 생명보호론자들은 배아로부터 줄기세포를 분리하는 것은 비난하면서도 폐기하는 것에 대해서는 침묵을 지키고 있는 실정.줄기세포 연구에 관한 윤리적 논쟁생명보호론자들의 주장 : - 배아는 영혼이 깃든 완전한 하나의 인간, 따라서 인간이 누릴 수 있는 모든 권리 (생존의 권리 포함) 를 누릴 수 있어야 함. - 배아는 스스로 인간으로 분화, 성장할 수 있는 원시세포군(epigenetic primordia)를 가지고 있기 때문에 이미 생존해 있는 인간으로 봐야함. 연구를 지지하는 그룹의 주장 : - 배아는 뇌, 심장, 폐 등의 내부장기 및 입, 눈, 사지, 머리 등도 없기 때문에 배아는 자아인식, 기억, 의식 및 사고과정을 할 수 없다. 따라서 아직 인간은 아니라고 주장.줄기세포 연구에 관한 윤리적 논쟁연구를 지지하는 그룹의 주장 : - 줄기세포는 그 자체로 완전한 인간으로 성장할 수 없다. - 줄기세포 연구에 의해 많은 질병을 치료할 수 있을 뿐만 아니라 생명을 구할 수 도 있다. - 사용되지 않은 배아는 결국 폐기 되거나 죽을 것이다. 따라서 폐기될 줄기세포를 분리하여 인도주의를 위하여 사용되는 것이 더 나을 것이다.국가법특징독일배아보호법생명공학에 대한 전면적인 규제 모든 종류의 클로닝 금지 일체의 생명공학적 조작행위 금지영국인간 수정과 배아에 관한법인간 배아 조작과 인간 복제 금지를 명시 단, 배아 조작과 관리를 허가 대상으로 규정 배아 관리국(HFEA)설립을 명시하여 배아 조작과 관리를 감독하게 함미국인간 복제 금지 법률과 복제 금지 법률인간 복제의 금지에 대한 형사처벌 조항 규정제안 인간 복제 행위 일체, 이에 가담하는 행위, 산물을 수입 또는 수출하는 일체의 행위 금지일본인간에 관한 클로닝 기술 등의 규제에 관한 법률기술적인 내용이 분명하도록 금지행위를 구체적으로 규정 특정배의 관리를 문부과학대신에게 위임 목적에서부터 과학기술의 발전과 생명존중으라는 두가지 목적달성을 시도함줄기세포 연구에 관한 윤리적 논쟁생명복제에 관한 세계의 동향국내 생명 복제에 관한 규정법률특징생명공학육성법생명공학연구의 기반을 조성하여 생명공학을 보다 효율적으로 육성, 발전시키고 그 개발기술의 산업화를 촉진하여 국민경제의 건전한 발전에 기여하게 함을 목적으로 함. 생명공학에 관하여는 다른 법률에 특별한 규정이 있는 경우를 제외하고는 이 법률을 따름 정부가 생명공학연구 및 산업화의 촉진을 위한 실험지침을 작성.시행. 실험지침에서는 생명공학의 연구와 이의 산업화 과정에서 예견될 수 있는 생물학적 위험성, 환경에 미치는 악영향 및 윤리적 문제발생의 사전방지에 필요한 조치가 강구되어야 하며, 유전적으로 변형된 생물체의 이전.취급.사용에 대한 안전기준이 마련되어야 한다.생명 복제 연구지침대한의사협회가1999년 제정 생명복제에 관한 연구를 장려, 지원하는 것을 원칙으로 함 질병예방과 치료, 건강증진 등 국민과 인류의 복지향상을 위한 생명복제 연구는 허용하되 `인간개체 복제 목적의 연구'와 `수정된 후 또는 난자에 체세포가 이식된 뒤 14일이 경과한 인간 배아 연구' 등은 금지함.생명 윤리 및 안전에 관한 법률체세포 핵이식을 통해 만든 수정란을 여성의 자궁에 착상시키거나 이를 통해 복제아기를 만들어내는 것을 금지하는 조항과 그 처벌 조항만 발효 희귀 난치병 연구 허용 범위는 국가생명윤리심의위원회의 심의를 거쳐 대통령이 정한다고 규정 체세포 복제배아 연구 등은 시행령과 시행규칙을 올해 안에 만든 뒤 2005년 1월부터 시행하기로 함줄기세포 연구에 관한 윤리적 논쟁줄기세포 연구의 순기능과 역기능의학기술의 발전 불임치료에 진전 유전병 진단에 사용 난치병 치료의 획기적 진전 손상된 장기 세포를 건강한 세포로 대체가능 파킨슨병, 당뇨병, 뇌신경질환, 근골격계질환 등인간의 존엄성 훼손 인간 복제 실험 시도 가능성 유전자 정보에 기초한 인간의 계층화,차별화 개인 유전자 정보의 남용순기능역기능{nameOfApplication=Show}

자연과학| 2012.07.03| 15페이지| 1,500원| 조회(340)

세포, 줄기세포, 인간윤리, 배아줄기세포, 성체줄기세포, 줄기세포연구, 줄기세포정의, 줄기세포의 획득

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진화2

[진화] Evolution진화(進化, evolution) – 세대를 거듭하는 동안 개체군 내에서 특정한 유전형질이 변화하는 과정(1) 종 불변설 ; 아리스토텔레스와 중세 기독교인들은 종이 고정되어있다고 믿었다 (2) 화석연구를 통해 생물체가 변한다는 것을 제시하였다 진화의 아이디어는 1800년대 초에 라마르크가 최초로 제시하였다13.1 진화론의 틀을 마련하다다윈의 진화론(1) 종 불변설 ; 아리스토텔레스와 중세 기독교인들은 종이 고정되어있다고 믿었다 (2) 화석연구를 통해 생물체가 변한다는 것을 제시하였다 진화의 아이디어는 1800년대 초에 라마르크가 최초로 제시하였다 (3) 다윈은 항해과정에서 진화론의 기틀을 마련했다.13.1 진화론의 틀을 마련하다다윈의 진화론Insect eatersBud eaterSeed eatersCactus eaterWarbler finchTree finchesGround finchesDarwin Evolution by Natural SelectionVoyage of the BeagleStopped in Galapagos Islands갈라파고스 군도만의 독특한 종은 다윈에게 많은 의문점이 생기도록 했다…”Why?”Why were these creatures found only on the Galapagos Islands?다윈은 갈라파고스군도에서 그곳만의 독특한 생물종들을 많이 발견하였다.화석을 통해 '오랜 세월에 걸쳐 종이 변화한다'는 것을 깨달음다윈은 화석에서 그 해답을 찾았다.present day Armadillosancient Armadillo다윈은 각각의 다른 섬에서 다른 모양의 등껍질을 가진 바다거북들을 발견“환경과 외형 사이의 상관관계가 존재하는가?”갈라파고스 군도에서 다양한 모양의 핀치새들을 발견Darwin's finches다윈의 결론 다양한 부리 존재 differences in beaks in the original flock adaptations to foods available on islands 가장 적합한 부리가 mulation of winning traits: both beaks behaviors 다른 종들로 분리Warbler finchWoodpecker finchSmall insectivorous tree finchLarge insectivorous tree finchVegetarian tree finchCactus finchSharp-beaked finchSmall ground finchMedium ground finchLarge ground finchInsect eatersBud eaterSeed eatersCactus eaterWarbler finchTree finchesGround finches다양성생존과 번식에 가장 유리한 종이 자연선택됨From 1 species to 14 species…(1) 자연선택과정을 진화의 기본적인 메커니즘으로 보는 견해에서 번식은 그 핵심에 해당된다. (2) 다윈은 자연선택의 본질은 번식력의 차이13.2 다윈은 자연선택을 진화의 원동력으로 보았다다윈의 진화론Frequency of individualsOriginal populationPhenotypes (fur color)Original populationEvolved populationStabilizing selection 안정화선택Directional selection 방향성선택Diversifying selection 다양화선택(3) 인공선택은 바람직한 형질을 가진 개체를 이용하여 교배를 계속해 인간이 환경의 역할을 하여 번식력의 차이를 만들어냄식물에서의 인공선택의 예 : 다섯 가지 식물이 모두 야생 겨자에서 유래German shepherdYorkshire terrierEnglish springer spanielMini-dachshundGolden retrieverHundreds to thousands of years of breeding (artificial selection)Ancestral dog13.3 화석기록에서 진화의 증거를 찾을 수 있다다윈의 진화론조개화석 캐스트 비교해부학 3) 비교발생학 4) 분자생물학13.4 진화론을 뒷받침하는 증거는 매우 많다다윈의 진화론HumanCatWhaleBat- 진화에 대한 화석의 증거를 보완하는 다른 형태의 증거 1)생물지리학 2) 비교해부학 3) 비교발생학 4) 분자생물학13.4 진화론을 뒷받침하는 증거는 매우 많다다윈의 진화론진행 중인 자연선택은 새, 곤충, 그리고 많은 생물에서 관찰 예 : 다른 환경에서 사는 사마귀의 위장술13.5진행중인 자연선택을 관찰할 수 있다다윈의 진화론살충제에 대한 저항성을 가지는 진화는 진행 중인 자연선택의 한 예이다항생제의 과도한 사용은 항생제에 내성을 가진 박테리아의 진화를 앞당긴다 예: 폐렴균 (Mycobacterium tuberculosis)개체군 (Population) : 같은 시기, 같은 장소에서 서식하고 있는 동일한 생물종의 집합 진화를 이야기할 때 가장 작은 단위 생물종 (Species) : 각자 상호교배 가능하고 번식력 있는 자손을 낳을 수 있는 개체군 집합 진화(進化, evolution) – 세대를 거듭하는 동안 개체군 내에서 특정한 유전형질이 변화하는 과정 유전자 풀 (Gene pool) : 특정 시기에 한 개체군 내에 존재하는 유전자의 총합13.6 개체군은 진화의 단위이다다윈의 진화론자연에 존재하는 집단에는 여전히 엄청난 다양성이 존재한다!!13.7 진화하지 않는 개체군의 유전자 풀은 몇 세대가 지나도 변하지 않는다다윈의 진화론한 세대가 지나도 집단 내에서의 유전자비율은 왜 동일하게 유지될까???-하디-베인베르그 평형 (Hardy-Weinberg equilibrium) 배우자를 형성할 때 감수분열이 일어나서 대립인자가 분리되고 수정이 될 때 이들이 무작위로 합쳐지는 과정이 수없이 일어난다 할지라도 유전자 풀에서 각각의 대립인자가 차지하고 있는 비율은 다른 요인이 작용하지 않는 한 일정하다. 각 대립인자의 비율 p, q p + q = 1 (p + q )2 = 1 p2 + 2pq+ q2 = 1p2 ; 0.25 2pq ; 0.5 q2 ; cy : p + q = 1 Genotype frequency : p2 + 2pq + q2 = 1WebbingNo webbing[Example] 100 마리의 재규어 집단 내에서, 얼룩무늬 재규어는 84 마리, 검은 재규어는 16마리 관찰되었다. 이에 근거하여 heterozygote frequency는? (단, 검정재규어는 열성 homozygote)[Answer] Phenotype frequency 얼룩무늬; 0.84, 검정; 0.16 (2) Allele frequency (얼룩무늬; B 검정; b) 얼룩무늬; BB or Bb, 검정; bb - B의 allele frequency를 p, b의 allele frequency를 q - q2 = 0.16 따라서 q = 0.4 p + q = 1에서 p = 0.6 (3) Genotype grequency WW의 빈도 = p2 = 0.36 Ww의 빈도 = 2pq = 0.48 heterozygote frequency ww의 빈도 = q2 = 0.16이와 같은 Hardy-Weinberg equilibrium을 유지위한 5가지의 주요조건 1)The population is very large (개체군 크기가 충분히 크다) 2)The population is isolated (다른 개체군과 격리되어 있다) 3)Mutations do not alter the gene pool (돌연변이(유전자의 변화)가 일어나지 않는다) 4)Mating is random (교배는 무작위로 일어난다) 5)All individuals are equal in reproductive success (모든 개체의 생존력과 생산력은 같다)13.7 진화하지 않는 개체군의 유전자 풀은 몇 세대가 지나도 변하지 않는다다윈의 진화론Hardy-Weinberg equilibrium조건이 충족되지 않으면 진화가 일어난다 1) 개체군 크기가 작다 2) 다른 개체군과 독립되어 있지 않다 3) 돌연변이가 일어난다 4) 교배가 무작위적이지 않다 = Inbreeding 5) 모든 10 %작은 집단 ; 10 마리의 펭귄 존재 빨간 펭귄이 1마리 = 10%개체의 크기 - 집단의 크기가 유전적 다양성에 중요하게 작용한다5,000 마리의 펭귄 존재 빨간 펭귄이 500마리 = 10 %5마리의 펭귄 존재 빨간 펭귄이 1마리 = 10%진화를 일으키는 3가지 주 원인 (1) 자연선택 :적응진화(adaptive evolution)의 결과 (2) 유전적 부동: 개체군의 크기가 작을 때 유전자 풀이 우연히 변할 수 있다는 개념 - 병목효과 (bottleneck effect) - 창시자 효과 (founder effect)13.8 자연선택과 함께 유전적 부동, 유전자흐름도 진화에 영향 미칠 수 있다.다윈의 진화론Original populationBottlenecking eventSurviving population유전자부동-병목효과 (Bottleneck effect) - 질병이나 자연재해 등으로 심각한 개체수 감소가 있은 후, - 소수의 개체로부터 다시 큰 개체군이 형성됨으로써 유전자 다양성이 급격히 떨어지는 현상Original populationBottlenecking eventSurviving population치타는 현재 심각한 병목현상을 겪고 있다유전자부동-창시자효과 (Founder effect) 원래의 개체군으로부터 아주 적은 수의 개체가 떨어져나와 새로운 큰 개체군을 만듦으로써 유전자빈도가 변화진화를 결정하는 요인들현대 진화론 이기적 유전자 The Selfish Gene리쳐드 도킨스 Richard Dawkins '인간을 포함한 모든 생물체는 유전자가 자신의 복제(複製)를 늘리기 위해 만든 로봇이자 유전자의 운반자에 지나지 않는다. 생명체가 다른 생명체를 돕는 행동도 자신과 공통된 유전자를 보존하고 남기기 위한 이기적 행동에 불과하다.'현대 진화론 눈먼 시계공 The Blind Watchmaker생물학은 겉으로는 목적을 가지고서 설계된 것처럼 보이는 복잡한 것들에 대한 연구이다. 자연 선택은 눈먼 시계공이다. 자연 선택은 복잡한 설계를 만들어 내기how}

자연과학| 2012.06.27| 38페이지| 2,500원| 조회(64)

생물학, 분자생물학, 자연재해, 비교해부학, 라마르크, 생물지리학, 비교발생학, 인공..

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Knock-out animals and Transgenic animalsES cellsEmbryonic stem (ES) cellsPluripotent stem cells derived from the inner cell mass of the blastocystCan be cultured, manipulated and then reinjected into blastocysts, where they can go on to contribute to all parts of embryo.In principle, ES cells also might be able to generate large quantities of any desired cell for transplantation into patients.www.laskerfoundation.org/ news/weis/estemcell.htmlTotipotent and pluripotent cellsTotipotent = meaning that its potential is total.pluripotent = they can give rise to many types of cells but not all types of cells (no fetus developed).isolated directly from the inner cell mass of embryos at the blastocyst stage.(IVF-IT surplus embryos in case of humans)Adult stem cells multipotent but not totipotentStem cell culturesLIF (leukaemia inhibitory factor) maintains stem cells in an undifferentiated state- LIFES cells spontaneously differentiate when allowed to aggregate in the absence of LIFHuman stem c!Will be discussed after Knock-ins (as you have to produce knock-in first in order to make conditional knock-out)Random mutagenesis to study animal genes and functionsFrom Dr. J. Martin CollinsonDominant mutations will show up in 1st generation of progeny. Recessive mutations need to breed F1 progeny with wildtype mice, then intercross the F2s or backcross F2s with their father.GOOD and BAD sides of in vivo mutagenesisMutagenesis screens are 'phenotype-driven'. 2. No a priori assumptions about what genes are involved in the organ system you want to study. . 3. Lots of mice. 4. May miss mutations.Can reveal interesting mutations in known genes that would not have been tried otherwise !!!To produce transgenic animal we have to introduce full-size gene constructpromoter elements ORF (incl. transcription start)SV40 polyA signalATGIntron could be removedVarious factors involved with the design of the transgene or what happened when it integrated mean that different mice containing the same e neomycin resistance.NeoR- cells selectedAfter step 2 cells could be eitherknock-outfloxedMake mice and breed floxed allele to homozygousity.3. Mate FLOXed mice with mice carrying a Cre transgenePromoter elements Cre IRES GFP SV40 p(A)intronFrom Dr. J. Martin CollinsonMarker geneCrucial element. Your recombinase would be expressed in accordance with specificity of your promoter. Promoter could be regulated !!! artificailly or naturallyTet-on and Tet-off systemsReminder!!!Now we have 3 transgenes in the same mouse1. Tetracycline Transactivator (tTA) with constitutive promoter2. CRE recombinase with Tet-regulated promoter3. Your gene with loxP sites for CREhttp://gweb1.ucsf.edu/labs/conklin/Images/fig2tTA.gifTet-on and Tet-off systemsReminder!!!The Tet regulatory systemTET does not need an uptake system TET is an established and safe drug TET regulation is tight and sensitive There is an extensive knowledge-basis for improvements Regulation works in most organisms when properly construcei/pics/scan9.tifPolar Body Samplingprimary oocytesecondary oocyteMeiosis IMeiosis II Requires fertilizationPolar bodyPolar bodieszygoteTo test for disease gene carried by mother, DNA from first polar body (or both the first and second polar bodies) can be tested. If the first polar body contains only the disease allele, the oocyte would contain only the normal allele, and the oocyte would be used for IVF. Conversely, if the polar body contains the normal allele, the oocyte would contain the disease allele and would be discarded.Removal of polar bodyFrom YankulovBlastomere IsolationAfter IVF, 1-2 blastomeres can be removed from the 8-cell embryo without doing any harm. These cells can be tested by PCR, and only “clean” embryos lacking disease alleles will be transferred into the uterus.Biotechnology of Mammalian CloningEmbryo SplittingNuclear transplantation main technique in current cloning experimentsParthenogenesis only possible in females to give female progeny still investigating irst organism to be cloned from a fully differentiated adult cell1997 – Transgenic sheep named Polly was cloned containing a human geneMammal Cloning Timelinehttp://www.cnn.com/2001/WORLD/europe/08/06/clone.critics/index.htmlMegan and MoragDollyFrom: student presentation Aman Arya, Nancy Chen, Dan Perz, Dave Reichert, Ronnie Wong1998 – 50 mice were cloned in three generations from a single mouse1998 – 8 calves were cloned from a single adult cow, but only 4 survived to their first birthday1999 – A female rhesus monkey named Tetra was cloned by splitting early embryo cells.2000 – Pigs and goats reported cloned from adult cells2002 – Rabbits and a kitten reported cloned from adult cellsTetrahttp://hs.houstonisd.org/hspva/academic/Science/Thinkquest/gail/text/benefits.htmlFrom: student presentation Aman Arya, Nancy Chen, Dan Perz, Dave Reichert, Ronnie WongDollyDolly with her first newborn, BonnieBorn in July 1996 at the Roslin Institute in Scotland First mammal to be cloned from an adult

자연과학| 2012.06.27| 52페이지| 1,500원| 조회(139)

형질전환, 분자생물학, 형질전환동물, 분자생물, CRE, Nuclear trans..

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