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[분자생물,조혈모세포이식,줄기세포] 조혈모세포이식에서 중간엽 줄기세포의 역할에 대한 고찰

200 年度學士學位請求論文指導敎授조혈모세포이식에서중간엽 줄기세포의 역할에 대한 고찰조혈모세포이식에서 중간엽 줄기세포의역할과 임상에서의 연구指導敎授 :이 論文을 理學學士學位請求論文으로 提出함.200 年月日理學學士學位論文을 認定함審査委員委員長印委員印委員印2003年月Abstract..............5Ⅰ. 서 론..............6Ⅱ. 본 론..............81. 조혈모세포..............82. 조혈모세포이식..............91) 동종 조혈모세포이식..............92) 자가 조혈모세포이식..............103) 동종이식과 자가이식의 선택..............113. 중간엽 줄기세포..............111) 중간엽 줄기세포의 생성과 성숙..............112) 중간엽 줄기세포의 이식에서의 역할..............114. 중간엽 줄기세포의 임상실험..............125. 중간엽 줄기세포의 활용..............196. 표, 그림.............22..............29Ⅲ. 결 론Ⅳ. 참고 문헌..............30목 차조혈모세포이식에서 중간엽 줄기세포의역할과 임상에서의 연구조혈모세포이식은 악성 혈액종양, 일부 고형암 및 선천성 대사이상 질환을 완치시킬 수 있는 유일한 치료법이나 골수기능 회복의 지연에 의한 감염증과 이식편대숙주반응으로 인한 사망률이 할 수 있고 골원성(osreogenic), 연골성(chondrogenic), 지방성(adipogenic), 건원성(tenogenic) 및 골수의 간질세포계로의 분화가 가능하기 때문에 조혈영역에서 중간엽 줄기세포는 간질세포를 대신하여 조혈기능을 회복시킬 수 있을 것으로 기대된다. 실제로 일부 연구에서 동종골수이식을 시행할 때 중간엽 줄기세포를 동시에 이식하여 골수기능의 조기회복을 관찰한 보고가 있으며 이러한 가능성이 점점 증가되고 있다.이상과 같이 체외에서 배양한 중간엽 줄기세포는 향후 골수이식에 따른 여러 문제점들을 해결할 수 있는 중요한 자원일 뿐만 아니라 결체조직의 이상에 의하여 발생하는 여러 질환의 치료에 새로운 전기를 제공할 가능성이 높다. 본 논문에서는 조혈모세포이식에서 중간엽 줄기세포의 역할을 임상적 연구를 통하여 알아보고자 한다.Ⅱ. 본 론1. 조혈모세포조혈모세포는 골수이식에서의 필수적인 세포이다. 정상인의 골수혈액에는 모든 혈액세포를 만들어낼 수 있는 능력을 지닌 세포(CD34 양성 세포)가 약 1% 존재하는데 이를 조혈모세포라고 한다. 피를 만드는 어머니세포라는 뜻으로 온 몸에서 발견되지만 특히 골수에서 대량으로 생산된다. 이 세포로부터 피를 구성하는 세포에 해당하는 적혈구, 백혈구, 혈소판이 분화되어 만들어진다. 일정한 혈구 수를 유지하기 위해서는 항상 새로운 혈구의 공급이 필요한데 이의 공급원이 되는 것이 골수 중 조혈모세포이다. 이 세포가 끊임없이 분열해서 적혈구, 백혈구, 혈소판이 되기 때문에 혈구는 항상 일정한 수를 유지하게 된다. 조혈모세포는 화학요법(항암제의투여)후나 백혈구의 증식을 일으키는 과립구 자극인자의 투여 후에는 혈액 속으로 흘러들어 온다는 사실이 알려져 있으며 이것을 말초조혈모세포라고 부르며 또 제대혈(태줄의 혈액)속에도 조혈모세포가 있으며 이것을 제대혈모세포라고 부른다. 아울러 조혈모세포는 자가 복제, 증식, 분화의 다기능조혈세포의 성질이 있다. 똑같은 자신을 만들어낼 수 있는 자가 복제 기능도 가지고 있으며 골수의 총체와 보체의 결합, 독소와 결합시킨 항체, 면역자기 염주와 결합시킨 항체들이 사용되고, 4-hydroperoxycyclophosphamide 등의 항암제와 체외 배양법도 사용된다. 또 다른방법으로는 CD34 항원에 대한 항체를 사용하여 정상 조혈세포만 양성 추출하는 방법도 사용되는데, 이들의 방법으로 종양세포를 1000- 혹은 10,000 배 감소시킬 수 있으나, 전향적 무작위 연구에서 어느 방법도 재발률의 감소나 생존율의 개선을 보고하지는 못하고 있으며 오히려 생착의 지연을 가져오는 경우도 있다.자가이식은 현재 악성 림프종 및 유방암을 포함하는 여러 가지 혈액암 혹은 고형종의 치료로서 사용되고 있다. 하지만 무작위 연구들을 보면 진행된 Hodgkin 병, 골수종등에서는 잇점이 인정되나, 소아의 급성 골수성백혈병 등의 다른 질환에서는 기존의 항암치료에 비해 큰 잇점이 없는 것으로 밝혀지는 등 아직 자가이식의 효용성에 대하여는 질환별 연구가 필요하다. 또한 최근에 자가이식이 조혈계의 유전성 혹은 후천성 질환에서 유전적으로 변형된 세포를 제공하는 수단으로서 이용되고 있다. 이러한 시도는 매우 고무적이나 현재의 비효율적인 유전자 전이 방법으로는 아직 제한점이 많다. 또한 중증 자가면역 질환의 치료로서 자가이식의 가능성도 현재 연구되고 있다.(3) 동종 이식과 자가 이식의 선택대부분의 비악성 질환에서는 동종 골수이식이 현재 유일한 방법이나 악성 질환에서는 동종 혹은 자가이식 모두 가능할 수 있다. 이때 선택에 있어 가장 중요한 요인은 각 질환에서 비교 연구의 결과이지만, 결과에 영향을 주는 환자의 나이 및 현재 상태, 공여자의 존재 여부, 과거의 치료 여부 등의 변수도 고려하여야 한다.3. 중간엽 줄기세포(1) 중간엽 줄기세포의 생성과 성숙(가) 골수과거에는 이식에 사용되는 조혈모세포는 전부 골수에서 채취하였다. 전신마취 하에 장골능으로부터 골수를 채취하는데, 자가이식인 경우는 >1X108 유핵세포 /kg 이상, 동종이식인 경우는 >2X108 유핵세포 /kg 이상인 엽 줄기세포를 이용한 치료법의 개발 가능성을 분석하고자 하였다.(1)연구방법(가) 인간의 제대혈 채취와 CD34 양성세포의 분리인간의 제대혈세포는 사전에 환자의 동의를 얻어 만삭 분만할 때 제대혈관을 절단한 후 무균상태로 헤파린이 들어있는 튜브에 받아서 사용하였다. CD34 양성세포는 MiniMAC System (Miltenyi-Biotec Gmbh, Bergisch Gladbach, Germany)을 이용하여 제공된 protocol을 바탕으로 선택적 분리를 하였다. 제대혈 단핵구를 2 mM EDTA와 0.5% 우혈청알부민이 함유된 인산완충식염수용액 500uL 안에 1X108 세포가 포함되게 조정한 후 대식세포나 단핵구와 같은 Fc 수용체를 가진 세포가 항 CD34 단클론항체와 비특이적으로 결합하는 것을 방지하기 위하여 Fc 수용체 차단 면역글로블린 용액을 첨가한 다음, 100uL의 항 CD34 단클론항체를 첨가하여 6℃에서 15분간 반응시킨후 PBS 용액을 첨가하여 원심세척하였다. 그 후 100uL의 immunomagnetic microbead를 첨가하여 다시 6℃에서 15분간 반응시키고 PBS 용액을 첨가하여 원심세척한 후 50uM의 nylon filter에 통과시켜 응집된 세포를 제거하였다. 다시 세포부유액을 magnetic sorting system에 설치한 column에 작용시킨후 500ul의 PBS 용액을 4회 통과시켜 CD34 음성세포를 제거한 다음 column을 떼어내어 PBS 1mL를 CD34 양성세포를 분리하였다.(나)중간엽 줄기세포의 배양정상 성인의 골수세포는 골수이식 공여자로부터 동의서를 받은 후 10mL의 골수를 후장골능으로부터 채취하였다. 골수세포를 1mL 당 10U의 방부제가 포함되지 않는 헤파린 전처치하여 PBS로 희석한 후 비중 1.077g/mL의 Histopaque 비중액위에 중첩시킨 후 400g에서 25분간 원심분리하여 단핵구를 분리하였다. 분리된 단핵구는 PBS로 2회 세척하고 비활성화된 10% 우태아혈청, 1% Penici제거하고 48시간 동안 성장배지에서 배양한 후 puromycin을 투여하여 GFP 유전자가 도입된 세포만을 선택적으로 배양하였다.⑥ 쥐를 이용한 골수이식Sul-lethal does (350 cGy)의 방사선 조사를 받은 암컷 NOD/SCID 쥐 5마리에 인간의 CD34 양성세포의 중간엽 줄기세포를 동시에 이식하였으며 다른 5마리에는 CD34 양성세포만을 이식하였다. 이식 후 4주동안은 이식된 조혈모세포의 생착을 관찰하기 위하여 쥐의 생존여부를 평가하였다. 또한 중간엽 줄기세포로부터 분화된 세포들의 분포를 확인하기 위하여 중간엽 줄기세포를 이식한 쥐의 골수를 채취하여 GFP에 대한 polymerase chain reaction(PCR)을 시행하였고, 양성 대조군으로 GFP를 발현하는 Jurkat 세포주를 사용하였으며 음성 대조군으로 쥐 골수세포를 사용하였다.인간의 제대혈로부터 얻은 CD34 양성세포는 1x105개를 꼬리 정맥을 통하여 이식하였으며 동시에 1x106 개의 GFP 유전자가 도입된 중간엽 줄기세포도 같은 방법으로 주입하였다. 이식을 받은 NOD/SCID 쥐는 무균 동물실에서 관리하였으며 실험기간 동안 쥐는 specific pathogen free 조건하에서 관리하였고 골수이식 후에는 protocol에 따라 항생제가 첨가된 멸균수와 멸균 고형식으로 사육되었다. 도착된 쥐는 실험 전 최소 일주일간 적용시킨 후 사용하였다.⑦ CD45 양성세포와 CD45 양성- CD34 양성세포의 골수 내 생착능의 비교CD34 양성세포와 중간엽 줄기세포를 동시에 이식한 쥐와 CD34 양성세포만을 이식한 쥐의 골수 내 CD34 양성세포의 생착률의 비교를 위하여 이식 4주 후에 쥐를 희생시켜 얻은 골수에서 CD45 양성세포 또는 CD45 양성- CD34 양성세포의 발현을 비교하였다. 채취한 골수세포에 phycoerthrin이 부착된 항 CD34 단클론항체 20uL와 fluorescein isothiocyanate (FITC) 가 부착된 CD45 단클론항체 20uL를 첨가한 후 다(P

자연과학| 2004.03.09| 32페이지| 3,500원| 조회(977)

줄기세포, 골수이식, 분자생물, 조혈모세포이식

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[혐기적 미생물] 혐기적 미생물과 호기적 미생물의 생리적특징

혐기적 미생물과 호기적 미생물의 생리적특징1)혐기적 대사와 호기적 대사pasteur이전에는 녹색식물을 제외한 대개의 생물은 분자상 산소를 소비한다고 믿었으나 pasteur는 효모가 무산소 상태에서 증식되는 것을 입증하였다. 이와 같은 혐기적대사를 발효(fermentation)라 부르고 화학물질의 산화제로서 분자상 산소가 이용되는 호기적 대사를 호흡이라 부른다.이와 같은 호흡의 변형으로 혐기적 조건하에서의 산화제는 분자상 산소이다. 이외의 다른 화합물을 이용하는 경우를 혐기적 호흡(anaerobic respiration)이라한다.미생물은 산소의 요구에 따라 호기성균과 혐기성균으로 나눈다. 미생물의 증식에 산소에 절대로 필요한 경우의 미생물을 편성호기성균, 산소가 절대로 존재하지 않을 때 오히려 미생물의 증식이 잘되는 경우를 편성혐기성균이라 부른다. 위와는 달리 호흡적 대사나 발효적 대사의 어느 쪽도 가능하여 환경에 따라 호흡과 발효를 바꿀수 있는 형의 미생물을 통성혐기성균이라 부르며 대부분의 세균은 여기에 속한다. 또 미생물에 따라 대기중의 산소분압보다 낮은 분압일 때 더욱 잘 생육되는 것을 미호기성균이라한다.편성혐기성균은 혐기적 조건하에서 운동성을 잃게 되고,한편 혐기성균은 산소에 접촉시키면 역시 운동성을 잃는다. 따라서 미생물의 운동을 관찰할때는 이점을 유의할 것이다. 또 일반적으로 호기성균은 산소분압이 높은 쪽으로 이동되고 혐기성균은 산소분압이 낮은 쪽으로 이동되는 현상을 chemotaxis라고 한다.가. 발효발효란 유기화합물을 보다 간단한 분자로 분해시키는 산화환원 반응으로 대사과정으로 생성된 유기화합물 자신이 최종 전자 수용체로 된다. 즉 한 유기화합물은 수소공여체로 되고 다른 유기화합물은 수소수용체로 되어 산화환원반응이 일어나는 것이 발효의 특징으로 효모의 알코올 발효,젓산균에 의한 젖산발효가 대표적인 예이다. 발효에 의하여 ATP가 생성되지만 대개의 경우는 유기인산 에스테르 화합물에서 ADP에다 인산을 옮겨 ATP를 생성한다1. 탄수화물의 발효1)혐하고 있다.기질로부터 탈수소된 수소원자가 산소를 환원하여 물을 생성하는 반응은 수소가스가 공기중에서 연소되는데 상당할 만큼 많은 자유에너지의 변화을 동반한다. 즉 호흡의 특징은 전자전달계를 수소원자 또는 전자가 통과하므로써 에너지의 방출이 계단적으로 행해져 이것과 공역하여 방출에너지의 일부가 ATP의 결합 에너지로 전환되는 점이다. 이 과정을 산화적 인산화라 부르며 호흡쪽이 발효에 비하여 많은 에너지를 얻는 이유이다.전자전달계에서의 고분자 화합물로는 flavoprotein과 cytochrome이고 저분자 화합물로는 quinone이 관계한다. flavoprotein은 protethic group으로서 flavin mononucleotide(FMN)또는 flavinadenine dinucleotide(FAD)를 함유한 효소로 가역적인 산화환원을 한다. flavoprotein중에는 직접 탈수소효소로서 작용하는 것도 있으나 전자전달계의 flavoprotein은 NADH2로부터 수소를 받아 환원되어 quinone또는 cytochrome을 환원시키고 산화된다. mitochondria의 전자전달에 관계한 중요한 quinone은 ubiquinone이나 , 세균의 전자전달계에는 다른 quinone이 관계하는 것으로 안다. 전자전달계에서 quinone의 구실에 관해서는 불면한 점이 많으나 flavoprotein, cytochrome간에 들어 가는 것으로 생각된다.cytochrome은 소위 heme protein에 속하는 효소이다. heme protein은 환상의 tetrapyrrole에 chelate된 철원자를 함유하여 산화환원 반응을 한다. cytochrome류는 환원될 때 특유의 흡수를 나타내어 그 흡수 specrum에 따라 여러종류로 나눈다. 전자전달계에는 3종의 cytochrome이 관여하며 cytochrome b, cytochrome c, cytochrome a, 산소의 순서로 전자가 전달된다. 이것은 주로 mitochondria를 사용한 결과이다. 미생물 특히 세균의-phosphate dehydrogenase 및 lactonase의 작용으로 6-phosphogluconic acid로 되며 이어서 같은 NADP를 COENZYME으로 한 6-phosphogluconic dehydrogenase으로부터 ribose-5-phosphate로 된다. 이때 1mole의 co2가 유리된다. 이어 epimerase와 isomerase의 작용으로 각각 xylulose-5-phosphate 및 ribose-5-phosphate로 되며 transketolase에 의하여 sedoheptulose-7-phosphate와 glyceride-3-phosphate로 된다. 또 이물질은 transaldolase의 작용으로 fructose-6-phosphate로 되어 hexose monophosphate shunt의 경로가 진행된다. 또 fructose-6-phosphate와 glyceraldehyle-3-phosphate으로부터 pentose phosphate가 생성된다.이것은 핵산의 합성에 사용된다.* 대표적인 혐기성 발효1. 젖산발효많은 미생물이 발효로 생장할 때 발효 산물로 젖산을 생산한다. 특히 일부 세균들이 많은 양의 젖산을 생산하기도 하는데 이들을 젖산 발효균이라한다.젖산발효균은 일반적으로 균체를 구성하는 여러종류의 구성성분을 합성하는 능력이 없기 때문에 많은 종류의 growth factor를 필요로 한다. 젖산 발효군은 편성혐기성균이며 산소가 있어도 생장할 수 있는 aerotolerant anaerobe들이다.Cytochrome을 형성하는데 필요한 hemin을 공급할 경우 cytochrome을 합성하여 산소를 최종 전자 전달체로 이용하는 예도 잇다. 젖산발효를 생산되는 발효산물에 따라 homofermentative와 heterofermentative로 구분한다.모든 homofermentative 젖산균은 당을 EMP경로로 분해하며 heterofermentative젖산균은 phosphoketolase로 분해한다.1) Homofermentati,비타민,핵산염기 등 많은 종류의 growth factor를 요구하며 이는 젖산 발효꽃이 이들을 생합성하는 능력을 갖지 못하기때문임을 전술하였다. Homofermentative 경로로 젖산을 생산하는 세균은 젖산 생산과정에서 acetyl-coA 또는 acetyl-phosphate를 합성하지 않는다. 그러나 젖산균은 이들이 생산할 수 있는 적은 수의 monomer를 합성하기 위해 acetyl-coA를 합성하지 않는다.대부분의 Lactococcus와 Enterococcus속 세균은 호기성 생물에서와 같이 pyruvate dehydrogenase multienzyme complex의 작용을 통해 acetyl-coA를 합성하고 Enterococcus faecalis, Bifidobacterium bifidum, Lactobacillus casei등은 장내 세균들이 혐기상태에서 pyruvate를 대사하는 pyruvate:formate lyase를 이용하여 acetyl-coA를 합성한다.4) 젖산균의 산소 대사젖산 발효균은 대부분 aerotolerant obligate anaerobe로서superoxide dismutase를 보유하며 catalase를 생산하지 않지만 peroxidase는 생산하므로 superoxide나 과산화수소를 분해할수 있다Enterococcus faecalis, Lactobacillus brevis, L.plantarum등은 환경에 hemin이 존재하면 catalase를 생성한다. 이들 세균은 catalase의 apoprotein을 합성할 수 있으나 hemin을 합성하지 못하기 때문이다. 따라서 젖산균을 동정하기 위한 catalase test에서는 hemin이 없는 배지를 선택해야한다.효모를 이용하는 ethanol발효에서 젖산균이 오염되면 효모의 생장이 저해되고 ethanol 수율이 떨어진다. 특히 균체를 순환하는 연속공정에서는 젖산균의 오염이 많은 경제적 손실을 가져온다. 아황산이 peroxidase의 작용을 받으면 반응성이 강한 sulfite 로 산화되고 탈탄산되어 생산되는 것을 알 수있다.젖산 발효균에 의한 citrate대사경로에서 ATP의 합성은 acetate kinase에 의해서 이루어지고 OAA의 탈탄산 반응에서는 ATP가 합성되지 않는다.*생성기구젖산발효에는 당으로부터 EMP경로에 따라서 homo젖산발효와 EMP경로에 따라서 젖산만을 생성하는 homo젖산발효와 EMP경로상의 key enzyme의 하나인 aldolase가 결여되어 있어서 phosphoketolase경로에 따라서 젖산 이외에 에탄올과 CO2를 주로한 초산, glycerine 등의 부산물을 함께 생성하는 hetero젖산발효의 두 형식이 있다.Homo젖산발효에 의해서 이론적으로 1mole의 glucose로부터 2mole의 젖산이 생산되고 실제에는 이론수득률이 90% 이상의 젖산을 얻게 되며 hetero젖산발효에 의해서 젖산 이외에 생성되는 부산물의 생성비는 균주, 발효조건 등에 따라서 일정하지 않으며 젖산의 수득률이 낮아서 상업적인 생산에는 적합하지 않다.home젖산발효에 있어서는 EMP경로에서 생성된 triose-3-phsphate로부터 탈수소반응을 거쳐서 생성된 pyruvic acid가 lactic acid dehydrogenase에 의해서 환원되어 젖산이 생성되고 이 환원에 필요한 보조효소는 triose-3-phosphate에 의해서 환원되어 젖산이 생성되고 이 환원에 팔요한 보조효소는 triose-3-phosphate의 탈수소반응에 의해서 공급된다. 이와 같이 젖산의 생성은 두 반응의 산화환원공역에 의해서 이루어지고 있다.*생산균젖산은 많은 미생물에 의해서 공업적으로 이용할수 있는 것은 젖산균이라고 불리어지는 세균군과 Rhizopus 속의 곰팡이의 일부이다. 젖산균은 균의 형태,발효형식,생성되는 젖산의 광학활동 등에 의해서 여러 가지로 분류되고 있으나 공업적으로 중요한 것은 homo형 발효를 하는 gram양성, catalse음성의 균주이다. 이러한 균주에는 구균인 Streptococcus속, Pediococcus속 및 간균다.

자연과학| 2003.05.27| 7페이지| 1,000원| 조회(1,428)

발효, 현기적 미생물, 호기적 미생물, 미생물 생리적 특징

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[생명복제] 생명 복제의 여러가지 방법

Genetic manipulation of animals생명복제의 여러 가지 방법들일란성 쌍동이암컷의 난자와 수컷의 정자가 결합하면 수정란으로 되는데 이 수정란은 그 안에서 1세포기 2세포기 4세포기 8, 16, 32, 64…와 같은 난할이 이루어진다. 이때 어떤 이유에서 하나의 수정란으로부터 2개의 수정란으로 분리되고 암컷의 뱃속에서 태아로 자라나 임신기를 거쳐 쌍둥이로 이 세상에 태어나는 것이다.수정란 할구 분할법, 분리법수정란이 4세포기 또는 8세포기 등으로 발육되었을 때 현미경하에서 예리한 도구로 2등분 또는 4등분하거나(수정란 분할법), 그 수정란 속에 들어있는 할구들을 효소를 이용하거나 물리적으로 각각 떼어내어(할구분리법) 이를 체외배양시켜 정상적으로 발육되었을 때 대리모에 이식하여 임신시키면 후에 동일한 유전형질을 지닌 몇 마리의 동물이 태어나게 된다. 이 방법은 생쥐 등 실험동물에서 학문연구의 수단으로 오래전부터 행해져 오고 있으며 양이나 염소 등 가축에서도 실험적으로 이루어졌었다. 우리나라에서도 이 방법으로 쌍둥이를 만들어내곤 했으나 이는 복제동물이라 할 수 없으며, 태어나는 동물의 몸집이 작고 발육성적도 좋지 않아 더 이상 연구를 진행시키지 않고 있다.생식세포 핵이식법난자와 정자의 수정란이란 생식세포의 결정체가 되고 이어 난분할이 진행된다. 이 수정란을 16세포기 또는 32세포기 등의 단계에서 체외로 채취하여(채란) 단백질 분해효소인 pronase를 이용하여 외막인 투명대를 제거하고 각할구의 결합을 이완시키면 동일한 유전정보를 지닌 16개 또는 32개의 핵을 분리할 수 있다(공핵, Donor nuclei). 도축된 소의 난소 또는 생존우의 난소로부터 직접 채취한 난자에서 핵을 빼어내고(탈핵), 세포활성화 과정을 거쳐 metraphaseⅡ 단계의 수핵난자를 준비한다. 수핵난자에 미리 준비된 S 또는 G2 단계의 할구핵을 넣어주면 핵이식 수정란이 되는 것이다. 그 후 이 핵이식 수정란에 전기자극 등의 처리에 의해 세포융합이라는 과정을 거쳐 인큐베 의해 수정란으로 발육시키고 대리모에 임신시켜 「돌리」가 탄생된 것이다.이 기술의 핵심은 이미 全能 또는 多能의 단계를 지난 체세포를 G0단계에서 분열을 중지시키고 수핵난자의 세포주기에 일치시켜 세포융합 체외배양 전능성이 확보된 수정란으로의 재생산 등에 있다.1. 수핵세포질의 준비우선 핵을 이식받게 되는 수핵세포질(受核細胞質, 즉 난자)를 준비해야 한다.이는 성숙한 난자에서 핵을 빼내는 과정을 통해 확보하게 된다. 이 탈핵 과정은 복제과정 중 가장 먼저 이루어지며 일반적으로 특정 약물(cytoskeletal inhibitor인 cytochalasin B)로 난자를 처리하여 세포골격에 의한 세포질의 파괴를 억제한 후 미세 조작에 의해 이루어진다.소의 경우는 체외성숙 기술이 보편화되어 체외성숙 난자를 이용하고 있으나 돼지는 현재까지 체외성숙 난자의 발육능이 저조한 점을 이유로 체내성숙 난자가 이용되기도 한다. 최근에는 탈핵을 간편하게 하고 핵이식의 효율을 증진시키기 위해 난자의 투명대를 절개 후 곧바로 눌러 짜(sqeezing) 극체 및 주변 세포질을 제거하는 방법이 도입되었다.2. 공여핵의 추출과 준비체세포를 공여핵으로 이용할 경우에는 세포를 역분화(dedifferentiation)시킬 필요가 있다. 즉 이미 분화된 세포의 세포시계를 되돌려(reprogramming) 분열 및 분화가 정지된 상태(quiescence)인 G0기로 조절해 놓아야 이 세포핵을 가지고 핵이식이 가능하다. 이 과정은 체세포를 영양이 부족한 상태에서 배양하여(serum starvation) 이루어진다. 유전자의 완벽한 재프로그래밍을 위해서는 G0기로의 유도가 효율적인 것으로 알려져 있고 이를 통해 공여가 가능하게끔 핵을 준비시킬 수 있다.3. 핵의 이식공여핵을 수핵난자 내에 이식하는 방법은 크게 세포융합(cell fusion)과 세포질내 직접주입법(intracytoplasmic cell injection; ICCI)으로 나눌 수 있다. 세포를 융합시키는 기술로는 핵이식 후 화학물질에 노출시mycin과 인산화억제제인 6-DMAP를 사용한 융합후 활성화가 일반적으로 적용된다. 한편 분열촉진인자(MPF) 수준이 높은 상황에서 융합된 외래 핵은 일시적으로 핵막이 붕괴하고 염색체가 응축되는데 이런 과정을 리모델링이라 한다. 최근에는 융합 후 일정 시간이 흐른 뒤 화학적 또는 전기적 방법으로 리모델링을 유도한 핵이식란이 우수한 발육률을 보여 융합 후 일정 시간 동안 높은 MPF수준을 유지하여 리모델링을 거치는 것이 이식된 핵의 재프로그래밍에 유효할 지도 모른다는 주장이 제기되고 있다.5. 재프로그래밍(reprogramming)재프로그래밍이란 핵이식란이 일반적인 수정란처럼 분할 및 발육에 적응하는 과정을 뜻한다. 이 과정을 통해 핵이식란은 정상적인 수정란과 마찬가지의 발달 양상을 보이게 된다. 이 과정이 존재한다는 것은 다음 몇 가지 사실이 증명한다.1)핵이식란이 특정단계까지의 발육에 소요되는 기간이 초기에는 일부 지연되는 현상이 나타나기도 하나 일반적인 체외수정란의 배양시간과 큰 차이가 없다.2)공여핵의 핵막이 전핵에서처럼 심하게 종대되는 현상(nuclear swelling)을 보인다.3)유전자 전사과정(transcription)이 신속하게 억제된다.4)수정시 정자는 프로타민(protamine)이라는 독특한 핵단백질을 가지고 난자에 들어오는데 핵이식시의 공여핵은 이러한 프로타민을 가지고 있지 않다. 그러나 융합 후 핵이식란에는 이 핵단백질이 나타난다. 그밖에 메틸화(methylation)의 변화를 들 수 있으나 아직 확인되지는 않고 있다. 메틸화란 특정 유전자가 불활성이 되는 것과 관련이 있으며 분화 과정에서 유전자의 여러 부위에서 메틸화가 진행된다. 이론적으로 핵이식란이 재프로그래밍 된다면 탈 메틸화 및 재메틸화 과정을 거쳐야 정상적인 발달 및 분화단계를 거쳐 발생이 가능할 것이다.6. 체외배양 및 수정란 이식핵이식란의 배양 및 수정란 이식은 체외수정란의 배양이나 이식과 동일한 방법이 사용된다. 융합 후 정상적으로 분할한 핵이식란의 경우 배반포(bals : 돌리탄생검은얼굴 암양은 유전학적으로 원 제공자와 같은 핀도셋을 낳았다.♣ 생명복제의 이점수의학 및 축산학 면에서...1) 우량 동물의 번식과 보전젖소 가운데는 하루에 70㎏의 우유를 생산하면서 질병에도 강한 것이 있다. 이런 소는 선천적으로 뛰어난 형질을 가진 소인데 국내에서 이런 젖소의 새끼를 받으려면 마리당 1백만 원 정도가 든다. 그러나 수정란을 복제한다면 훨씬 저렴한 가격으로 새끼를 얻을 수 있다. 젖소뿐 아니라 뛰어난 경주용 말, 우수한 애완견 등도 새끼를 얻으려면 상당한 금액을 지불해야 한다. 또 그렇게 한다 하더라도 자연적인 생식방법으로는 양친(혹은 그 중 하나)과 똑같이 우수한 형질을 지닌 새끼를 얻을 것이라 장담할 수 없다. 그러나 체세포복제방법을 사용하면 어느 모로 보나 똑같은 형질을 가진 새끼를 얻을 수 있기 때문에 우량 동물의 대량 번식이라는 면에서 엄청난 이점이 있다.2) 멸종 종들의 보전시베리아 호랑이나 중국의 팬더 등은 현재 멸종 위기에 처해 있고 앞으로도 많은 동물 종들이 그렇게 될 것으로 예상된다. 특히 팬더와 같은 어떤 동물들은 동물원에서도 교배를 시키기가 무척 까다롭기 때문에 자칫하면 후손을 얻지 못할 수도 있다. 그러나 복제기술을 사용한다면 멸종 위기에 처한 동물 종들을 대량으로 번식시키고 보전할 수가 있다.3) 특정 영양물질의 생산유아에게 제공되는 조제분유는 여러 특수한 처리를 거치게 된다. 그러나 유전자 조작된 소는 인간의 모유와 유사한 우유를 제공할 수 있게 된다. 이제까지 이런 소를 만든다고 해도 한 번에 단 한 마리밖에 만들 수 없으며 수없는 시행착오와 실험절차를 되풀이해야 했지만 복제기술을 통해 같은 형질을 가진 소를 얼마든지 만들 수 있게 되어 상업적인 대량 생산도 기대할 수 있게 되었다. 아울러 정상적인 모유 이외에도 특정 단백질을 소의 우유 단백질과 전환시켜 특별한 소비자에게는 영양성분이 변경된 우유를 공급할 수 있다.의학 면에서...1) 치료용 생체물질의 생산알부민, 인터페론, 인터류킨 등의 치료용 단용되어 이제는 일반치료술로 인정받고 있으며 생명을 살리는 중요한 수단이 되고 있다. 그러나 현실적인 문제로 장기공급원이 절대적으로 부족하지만 이를 해결할 만족스런 방법은 없는 형편이다. 장기부족 문제를 해결하는 데는 의공학적 접근법에 의한 인공장기의 개발과 형질전환 동물의 생산 등이 있다. 일반적으로 돼지 등 이종 동물의 장기를 이식하면 이종항원에 의한 거부반응이 일어나 이식이 실패하게 된다. 따라서 문제가 되는 이종항원을 유전자조작기법으로 사전에 파괴하거나, 이식 후 인간면역세포와 반응하는 장기 세포의 반응도를 떨어뜨리는 유전자를 주입하거나 해서 인간에게 이식해도 별 문제가 없는 형질전환동물을 만들 수 있다. 마찬가지로 이렇게 만든 동물을 체세포복제기법으로 복제한다면 많은 수의 이식가능한 장기를 손쉽게 얻을 수 있는 것이다.3) 질병모델 동물의 생산인간을 대상으로 한 질병 연구는 한계가 있으므로 연구자들은 각종 동물 모델을 만들어 그 병을 연구하려는 노력을 오래 전부터 해 왔다. 지금까지는 돌연변이나 우연에 의지해 왔지만 유전자조작기법을 적용하면 우리가 원하는 동물에서 원하는 질병모델동물을 얻을 수 있다. 예컨대 특정 암을 가진 쥐나 당뇨병, 파킨슨병을 가진 생쥐 등을 만들어 이를 체세포복제기법으로 대량생산한다면 연구에 쓸 수 있는 질병 모델을 얼마든지 얻을 수 있으며 이는 해당 질병의 연구와 치료제의 개발에 엄청난 가치를 지닌다. 또 동물을 대상으로 실험을 할 때 각 개체간의 다양한 유전형질의 차이로 인해 의미있는 차이가 발생할 수 있다. 지금까지는 근친교배로 순계혈통의 실험동물을 얻어 이런 문제를 해결해 왔지만 체세포복제기술은 한결 쉽고 간단하게 동일한 유전형질을 가진 실험동물을 대량생산함으로써 보다 정확한 실험과 연구를 가능하게 할 것이다.4) 세포, 유전자 치료현재 백혈병, 파킨슨병, 당뇨병 등에 걸린 환자에게 장애가 생긴 세포를 대신하는 정상 세포를 외부에서 배양, 주입하여 치료하려는 시도가 행해지고 있다. 그러나 면역학적 거부반응의 문제 때문에 주것이다.

자연과학| 2003.05.27| 8페이지| 1,000원| 조회(935)

생명복제, 생식세포, 복제양 돌리, 생명복제 이점, 생명복제 문제점

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[생물학] GMO의 현황및 문제점

유전자 변형 작물(GMO)의 현황과문제점에 대한 고찰The study on the status and problemsof Genetically Modified Organism(GMO)ABSTRACT유전자 변형 작물(Genetically Modified Organism : GMO)이란 일반적으로 생산량 증대 또는 유통, 가공상의 편의를 위하여 유전공학 기술을 이용, 기존의 번식방법으로는 나타날 수 없는 형질이나 유전자를 지니도록 개발된 농산물로 정의된다.점차로 증가하는 인구로 인한 식량 문제를 해결하기 위하여 유전자 변형작물이 생산되고 있으나 안정성 부족과 생태계의 파괴, 생물의 다양성 파괴, 선진국의 기술 독점 등의 문제점이 대두되고 있다.따라서 본 고찰에서는 유전자 변형 작물의 종류와 개발방법, 현황에 대해서 알아보고, 우리 나라를 비롯해 다른 나라의 GMO개발 현황 및 정책에 대해 고찰해 보았다.고찰한 결과 미국과 일본, EU등은 세계적으로 안전성이 승인된 GMO 작물을 15개 작물 70여개 품종이 유전자 클로닝 방법과 유전자 도입방법에 의해 개발하였고, 각국의 GMO담당 기관이 GMO작물에 대해 정책결정을 한다. 우리 나라는 기술 수준이 아직 초보단계로 농진청 등에서 14개 작물 35종을 개발 중에 있으며, 아직까지 승인된 GMO는 없고, 4,5년 후에 상품화가능 전망이 있다고 본다.그러나 GMO의 개발 과정 중 안정성에 대한 검증부족, 곡물의 제초제에 대한내성 증가, 섭취 시 인체나 동물에 대한 부작용 등이 문제점으로 제기되었다.이 문제점을 보안하기 위해 전 세계적으로 GMO인지 확인할 수 있는 표시제 시행, GMO함량 검출 방법과 유전자 재 조합 기술의 발전이 필요하다. 만약 이를 보완하고 신기술을 개발한다면 미래의 식량난과 식량 생산의 노동력 절감을 대비할 수 있을 것이라고 생각한다.목 차Ⅰ. 서론---------------------------------------- 1Ⅱ. 본론---------------------------------------eady Soybean)-2000년 전 세계 총 생산량의 34%, 미국의 54%, 아르헨티나의 92% 차지2. GMO에 이용되는 개발 방법의 종류(1) 유전자 클로닝 방법유전자 변형 작물을 만들어내는 방법은 크게 두 가지로 나뉠 수 있는데, 그 중 하나는 유전자를 첨가하는 방법이다. 첨가 방법에는 아그로박테리움(Agrobacterium), 원형질세포 법 (protoplast technique), 입자총 법(particle gun technique)의 세 가지 방법이 있다. 그리고 다른 하나는 유전자를 삭제하는 방법인데 유전자를 잘라내어 버리는 것이 아니라 서로 상보적인 RNA와 결합시켜 활성을 막는 것이다. 이에는 antisense technique방법이 사용된다.1) 유전자 첨가하나 또는 그 이상의 새로운 유전자를 식물에 제공함으로써 식물의 특성을 바꾸 는 것이다. 대표적인 예로써 도입된 유전자로 인해 스스로 살충제를 만들 수 있 는 능력을 획득하여 곤충이나 바이러스의 공격에 저항성을 갖게 된 식물을 들 수 있다.2) 유전자 삭제특성 유전자를 antisense RNA와 결합시켜 불 활성화시키는 방법으로써 과숙을 억제하는 토마토를 그 예로 들 수 있다.유전자 삭제는 유전자의 적극적인 제거가 아닌 가장 단순한 불 활성화 기작이다. 효과적인 예로써 antisense 기술을 들 수 있는데, 이것은 불필요한 혹은 인간의 요구에 의해 특정 유전자를 antisense RNA 즉 정상 유전자로부터 합성된 mRNA의 역상보물과 결합시켜 불 성화 시키는 방법이다. 이는 대장균의 삼투압조 절에서 힌트를 얻은 것이다.대장균의 mRNA는 배지의 농도와 균체내의 체액 농도를 조절하는 막단백질 유 전자근처에 존재하는 이와 완전히 반대인 염기서열을 가진 유전자의 전사물로써 배지의 농도가 변화해서 막 단백질이 필요없게 되면 역의 유전자가 전사되어 즉, mRNA로써 mRNA와 결합하여 이중나선을 이루게 되는데, 그 결과로 번역이 불가능하게 되어 막 단백질의 생산이 중단하게 된다.(2) 유전 엽록체로 이전시킬 수 있는 펩타이드(CTP)를 결합하여 Glyphosate에 저항성이 있는 시험 결과를 나타내었다. Glyphosate에 강한 EPSPS 유전자를 얻는 방법으로 자연계에서 존재하는 Glyphosate에 강한 EPSPS를 탐색한 결과, Salmonella typhimurium, 야생 페츄니아, E.Coli 등에서 발견되었는데, 특히 Agro bacterium sp. CP4에 있는 EPSPS는 이용 가능성이 높아 이 유전자를 형질전환 방법으로 콩에 도입하여 저항성을 육성시킨 것이 오늘날의 RRS계통이다.5. GMO의 문제점 제기인류최대의 문제인 식량난과 노동력 절감이라는 취지에서 출발한 유전자변형농산물에는 어떠한 문제가 있는지에 대해 살펴보았다.첫째, 유전자변형농산물에는 인간이 기존에 섭취하지 못하던 부분이 도입되므로 인체가 섭취하는 음식물의 기본 성질이 변화하게 되는데 이에 대한 장기간에 걸친 안전성이 검토되지 않았고, 역시 환경에 노출되어 있을 경우의 안전성에 대한 연구도 결여되어 있다는 점이다.둘째, 곡물에 제초제에 내성이 있는 유전자변형농산물을 경작할 시 안심하고 더 많은 제초제를 사용할 우려가 있어 결과적으로 이는 제초제의 사용량 증가를 초래할 수 있으며 노동력이 많이 소요되는 유기농업 및 기존 농업방식을 회피해 이들 농업의 영역이 줄어들 우려가 있다는 점이다.셋째, 특정 식품에 알레르기가 있거나 저항력이 약한 사람이 부주의하게 섭취했을 경우 부작용 발생의 우려도 있다.넷째, 새로운 구조의 식품은 새로운 항원으로 작용할 우려도 있다. 유전공학은 예기치 않은 돌연변이를 일으켜 식품에 새로운 강한 독성을 초래할 수 있으며 알 수 없는 알레르기 성질을 생성시킬 수 있다. 일례로 일본의 쇼와덴코사가 유전공학으로 생산한 치즈 응집효소인 트립토판은 독성이 강해 이를 수입한 미국에서 37명이 사망하고 1,500명 이상이 영구적인 신체상의 해를 입은 사고가 발생해 사용이 중지된 사례가 있다.다섯째, 교차수분(交叉授紛) 및 생태계 교란으로 인한 환경피해하기 위하여『농수산물 가공육성 및 품질관리에 관한 법률』에서 정하고 있는 농산물의 품질관리제도 관련규정과『농산물검사법』을 통합하여『농수산물 품질관리법』('99년 1월 21일)을 제정하여 유전자조작 농수산물의 표시근거를 마련하고 『농수산물품질관리법시행령』에 구체적으로 표시대상 품목, 표시기준 및 방법을 정하여 '99년 7월 1일부터 시행하기로 되어 있었다.표시대상은 다음에 해당하는 유전자조작 농수산물 중 농림부 장관 또는 해양수산부 장관이 정하여 고시하고, 그 밖의 유전자조작 농수산물에 대해서는 자율적으로 표시할 수 있으며, 또한 유전자조작 농수산물이 아닌 경우에는 유전자조작 농수산물이 아님을 자율적으로 표시할 수 있게 하였다.기존의 농수산물과 구성성분, 영양가, 용도, 알레르기 반응 등의 특성이 다르다고 판명된 품목, 인간의 유전자를 식물 또는 동물에 도입한 농수산물 등 윤리적으로 문제가 제기되는 품목, 기타 농림부 장관 또는 해양수산부 장관이 소비자에게 올바른 구매정보 제공을 위하여 필요하다고 인정하는 품목이 대상이 된다.표시기준 및 방법 등은 다음과 같다. 첫째, GM농산물 등인 경우 "유전자변형 농산물(임산물 또는 축산물)"이라고 표시, GM농산물 등을 포함하고 있는 경우 "유전자변형 농산물(임산물 또는 축산물) 포함"이라고 표시(유전자변형 수산물도 같은 방법으로 표시)한다. 이 경우 기존의 농수산물과 구성성분, 영양가, 용도, 알레르기 반응 등의 특성이 다르다고 판명된 품목이나 인간의 유전자를 식물 또는 동물에 도입한 농수산물 등 윤리적으로 문제가 제기되는 품목은 기존의 농산물 등과 다른 특성 또는 윤리적인 문제가 제기되는 특성을 함께 표시한다. 둘째, 당해 농수산물의 포장 용기의 표면 또는 판매장소 등에 다음과 같은 방법으로 표시한다. 즉 최종구매자가 용이하게 판독할 수 있는 활자체로 표시, 식별하기 용이한 위치에 표시, 쉽게 지워지거나 떨어지지 아니하는 방법으로 표시이다.표시기준 및 방법에 대한 세부사항은 농림부 장관 또는 해양수산부 장관이 정하여 표시 의무자 >원칙적으로 제조업자이며, 수입품의 경우는 수입업자인데, 스스로 제조한 상품을 현장에서 판매하는 경우는 표시이외의 방법으로 정보전달이 가능하므로 표시의무를 면제한다.제조업자는 원재료의 조달방법, 즉 생산 유통단계에서 분별된 것인지 여부에 따라 표시내용을 결정하며, 분별 유통된 non-GMO 원료의 확인을 위해 제조업자는 생산 유통의 각 단계별 증명서를 구비하도록 할 예정이라 한다.4 기타 표시제관련 검토사항< 비의도적 오염문제 >분별 유통된 원료라 할지라도 GMO가 비의도적으로 0.5 5%까지 혼입될 가능성을 인정할 예정이라고도 한다. 분별 유통된 non-GMO라도 어느 정도의 GMO가 혼입되는 것은 피할 수 없으며, 기술위원회의 보고에 따르면, 현재 농장에서부터 포장하여 "정밀 분별유통"되는 것은 0.5%, 향후 bulk로 분별 유통될 경우에는 최대 5% 정도의 혼입 가능성이 있다고 한다.일본은 현재 수입 콩의 4%가 특정품종 또는 유기재배 콩으로써 구분 유통되고 있는데 표시제가 시행될 경우 이미 거래가 이루어지고 있는 non-GMO variety에 대한 "정밀분별유통" 수요 공급이 확대될 것으로 보이며, "bulk 분별유통"도 점차적으로 확대될 전망이다.< GMO 분석방법 >일본은 현재 DNA 분석 방법으로 가장 널리 쓰이고 있는 PCR법으로 원료농산물과 어느 정도 가공된 식품중의 GMO를 검출할 수 있으나, DNA는 가공과정중의 물리적 충격이나 분해효소에 의해 분해, 제거되므로 가공정도가 심한 식품에 대해서는 측정이 상당히 어려우며, 특히 분석을 위해 필수적인 primer 등 유전정보 및 샘플확보가 어렵다고 한다. 일본의 경우 PCR법에 의한 원료 콩 및 옥수수의 검출한계는 현재의 기술수준에서 볼 때 0.01%까지이나, 확실히 검출 가능한 것은 0.1% 정도라 한다.또 다른 분석방법으로 단백질을 분석하는 "효소항체법"이 있으나 단백질도 효소에 의해 쉽게 분해가 되고 또 가열에 의해 쉽게 변성되는 관계로, 원료농산물에서의 GMO 함량을 검출하.

자연과학| 2002.12.02| 28페이지| 3,500원| 조회(2,918)

생물학, GMO, 유전자, 변형작물

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[성의 발생] 성의 초기 발생

1. 성의 결정◎ 성의 기원 및 성의 분화생명체의 생성을 생물학적으로 생식(reproduction)이라고 한다.생식에는 방법에 따라 무성생식(asexual reproduction)과 유성생식(sexual reproduction)으로 나누어지는데, 무성생식은 딸기나 박테리아와 같이 암수의 성적 접촉이 없이 일어나는 현상으로서 환경이 좋으면 2분법을 통해 새로운 개체를 무한정 만들어가게 된다. 그러나 유성생식은 개구리처럼 체외 수정을 하든 양과 같이 체내수정을 하든 항상 성이 필요하며 교미를 하게 된다. 따라서 성이란 모든 생물이 생식을 하기 위한 필수불가결한 상대적 개체이며 성이 없으면 생명체의 존재와 연속성은 자연상태에서 불가능하게 되어 있다.성의 분화는 유성생식 가운데 양성생식인 세포 융합을 통해 새로운 개체를 생성하는 혁명적인 생식방법을 의미한다. 유전학적으로 말하면 유성생식에 의해 형성된 새로운 개체는 양성의 유전자를 갖추고 있다. 즉 어머니로부터의 반수체(n)와 아버지로부터의 반수체(n)가 결합되어 새로운 개체가 만들어진다. 이런 2종류의 유전자 조합이 새롭게 조직되어 새로운 형질을 가진 개체를 생성하게 되는 데 이 개체는 새로울 뿐만 아니라 변이성도 갖고 있다.◎ 성의 결정인간은 서로 다른 두 가지 성 가운데 하나의 성질을 지니고 태어난다. 성의 결정은 여러 가지 원인에 의해 이루어지며, 신체적 분화현상도 이성간에 서로 다른 과정을 거쳐 이루어진다. 일반적으로 인간의 성은 생식세포인 정자의 성에 의해서 결정되지만 생식계의 발생 과정은 매우 복잡하여 정상적인 한쪽 성을 가진 개체로 탄생하기까지 다양한 생물학(유전적, 호르몬적, 해부학적 등)적 요인에 의해 결정된다.생물학적 성은 첫째, 성 염색질의 존재 여부로 결정되는 염색체상의 성. 둘째, 형태적으로 구분할 수 있는 성샘상의 성. 셋째, 신체의 내부나 외부에 나타나는 성징의 분화 및 발달에 관여하는 호르몬상의 성. 넷째, 남녀 뇌의 분화 차이에서 오는 마음의 성으로 구분할 수 있다.가. 염색체상의 성①는 단편이 결실되어 있음을 알 수 있는데, 이 단편에 성을 결정하는 고환 결정 유전자(TDF)가 있다는 것이 확인 되었다. 이와 같이 남성의 성은 Y염색체 상의 TDF에 의해 결정된다. 즉 고환 결정 유전자가 있으면 남성, 없으면 여성이 된다.③ 고환성 여성화(Tfm : testicular feminization)유전자TDF의 존재로 형성된 고환은 태생 제 8주 경부터 안드로겐이라는 남성 호르몬을 분비하여 태아는 남성화되어 간다. 이 안드로겐에 반응하여 내부 및 외부 성기를 남성화 시키는 것이 고환성 여성화 Tfm 유전자로 X 염색체 상에 있다. 만약 X 염색체 상의 고환성 여성화 유전자가 변이하게 되면 외부 성기가 여성화 되는 한편 내부 성기인 난관과 자궁은 위축하게 된다. 이 증상을 고환성 여성화증(testicular feminization syndrome)이라고 하는데, 성염색체는 XY인 남성이지만 외관은 여성이나 난소와 자궁은 없고 질만 존재하는 기형이된다.나. 성샘상의 성① H-Y항원고환 분화를 결정하는 또 다른 물질은 Y염색체 유전자의 산물인 조직 적합성 항원인 H-Y항원이다. Y염색체 상에 있는 고환 분화를 결정하는 유전자가 이 H-Y항원의 형질을 발현시켜 미분화 생식소는 점차 고환으로서의 구조를 가지게 된다. 이 H-Y항원을 지배하는 유전자는 X염색체에는 없고 Y염색체의 짧은 팔에 있는 것이 대부분이지만 일부는 긴 팔에 존재하기도 한다. 그래서 Y염색체가 H-Y항원의 작용에 의하여 성샘의 성을 남성으로 분화시킨다. 성샘세포는 H-Y항원과 결합하는 수용기를 가지고 있어서 이 결합에 의하여 미분화 성샘은 고환으로서의 구조를 갖춘다.다. 호르몬과 성① 성호르몬성호르몬의 분비 조절은 뇌의 하단부에 위치한 뇌하수체전엽(anterior pituitary)에서 이루어진다. 이 호르몬의 생산은 뇌의 작용에 의해 조절이 이루어지고 기능이 활성화되기도 한다. 수정 가능한 생식세포를 만드는 능력은 뇌하수체가 분비되는 성샘자극호르몬에 의해 사춘기에 이루어진다. 뇌하수일이다. 성적 욕구가 적거나 거의 없는 여성에게 안드로겐을 투여한 결과 성욕이 증대되었다는 발표도 있었다. 즉 남성과 여성 모두에게 있어 성생활의 증진과 활성화에는 안드로겐이 관여한다.성적 성장에 영향을 주는 호르몬으로 난포자극 호르몬, 황체형성 호르몬(간질세포자극 호르몬), 젖샘자극 호르몬이 있으며 난포자극 호르몬(FSH :follicle-stimulating hormone)은 고환과 난소의 정상적인 성장을 촉진한다. 이 호르몬은 난모세포를 둘러싸고 있는 각각의 난포(follicle)가 에스트로겐을 분비하도록 유도하는 기능을 갖고 있다. 또한 성인 남성의 정자 형성 과정에서도 중요한 역할을 한다. 황체형성 호르몬(LH :luteinizing hormone)은 여성의 난포 성장의 최종 단계에서 난포작극 호르몬과 함께 작용하도록 유도한다. 이에 상응하는 남성 호르몬으로 간질 세포자극 호르몬(ICSH : interstitial cell-stimulating hormone)이 있다. 젖샘자극 호르몬(LTH : lactogenic hormone)은 프로락틴(prolactin)을 포함하고 있으며 임신 후반기부터 유방에서 모유의 분비를 촉진한다. 이상의 호르몬들은 서로 협력하고 조화를 이루어 남성과 여성의 생식기 관계의 내부조직을 1차적으로 조절 통제하여 양성간에서 나타나는 근본적인 생리적 구별을 가져오는 주요인으로 작용하고 있다.② 남성주기와 호르몬의 조절남성이 사춘기에 도달하면 난포자극 호르몬은 고환 내의 정세관에 작용하여 정자의 형성을 촉진시킨다. 정자의 생성은 2종류의 성샘자극 호르몬인 난포자극 호르몬과 간질세포자극 호르몬에 의해 영향을 받는데, 난포자극 호르몬의 영향으로 2차례의 감수분열이 일어난 후 머리와 꼬리의 형태를 한 성숙한 정자로 형성된다. 간질세포 자극 호르몬은 고환 내의 정세관 주변의 간질 세포를 자극시켜 테스토스테론의 분비를 촉진하는데 이 호르몬은 추후 사춘기 소년에게서 2차 성징의 발달을 유도한다. 또한 테스토스테론은 고환 내에서 정자의 생성을 하나의 난포가 성숙하도록 한다. 이 성숙 난포는 성장과 동시에 난소의 표면에 접근한다. 난포자극 호르몬에서 계속해서 영향을 주고 있는 가운데 또 다른 호르몬인 황체형성 호르몬에 의해 난포 바깥의 난소벽이 무너진다. 이 때문에 난자는 난포벽으로부터 해방되어 난소 표면의 난포의 갈라진 틈을 통해 밖으로 나온다. 이 현상은 난포자극 호르몬과 황체형성 호르몬의 양이 최고치에 달할 때 일어나며 난소에서 성숙한 3차 난초로부터 난관으로 배출되며 이러한 현상을 배란(ovulation)이라고 한다. 따라서 배란일은 황체형성 호르몬의 양을 측정하면 알 수 있다. 또한 배란기간중 아랫배에 가벼운 통증을 느끼거나 갈색의 대하 또는 피가 섞인 냉이 나오는 현상을 느끼는 여성도 있는 데 이를 배란통이라고 한다. 이때 두통이나 위통, 나른함을 경험하는 여성도 있다. 성샘자극 호르몬의 영향으로 난소 내의 난포에서 생산된 에스트로겐은 월경을 유발시키는 여성 호르몬으로 사춘기의 소녀에게는 2차 성징이 발현하도록 기능을 하여 골반이 넓어지고 유방이 발달하여 여성의 체형을 갖추도록 작용한다.④ 뇌의 성분화뇌의 성분화는 유전자의 성과 독립되어 있어서 생식기의 성과는 무관하다. 태아의 뇌는 고환에서 분비되는 남성 호르몬인 안드로겐이 정상보다 많으면 여성 태아일지라도 뇌는 남성화되고 반대로 안드로겐의 분비가 적으면 남성의 태아라도 뇌는 여성화된다. 이러한 뇌의 성분화는 태생 4∼7개월 사이에 집중되며 출생 후까지 계속된다. 이 3개월 동안 여성 호르몬이 우세한 모체 자궁 내의 환경에서 남성 태아는 자신의 고환에서 분비되는 안드로겐에 의해 남성의 뇌로 분화되나 안드로겐의 양이 적으면 염색체는 남성이면서도 뇌는 여성화되어 유전자의 성과 뇌의 성이 달라지는 비극이 생기게된다.2. 배우자(난자, 정자) 형성◎ 정자와 난자의 형성§.생식 세포의 형성 ( 난자와 정자의 형성 ); 정자와 난자는 감수분열(수가 반으로 줄어드는 분열)로 만들어지므로 염색체 수 가 체세포(몸을 구성하고 있는 일반 세포들)염색체 수방사관 ; 난자를 보호하는 막2) 투명대 ; 난자를 보호하는 막3) 난황 ; 수정에서 착상 때까지 에너지 공급4) 핵 ;유전자가 있다.◎ 난자형성(1)난원세포 : 사람의 경우 수정 후 15주 내 형성(2)제1난모세포(2n)→제2난모세포제1감수분열 동시에 세포질이 불균등하게 분열하여 크기가 다른 두 개의 반수체 ⇒ 세포질에 있는 양분을 분산시키지 않을려는 메카니즘.※수정 후 얼마동안은 난자에 있는 양분과 유전정보에 의해 발생이 이루어지며, 원 장배기에 정자의 유전정보 기능이 발휘.▶ 체외수정과 체내수정※수정(fertilization) : 암, 수 배우자가 결합하여 두 반수체 핵이 융합하는 현상두 가지 의의①휴지상태의 미수정란이 발생과 관련된 여러 가지 활동이 시작됨.②새로운 유전자형의 개체가 생겨나게 됨.▷ 체외수정(1)난자와 정자들이 몸 밖으로 방출되고 몸 밖에서 수정과 배 발생이 이루어지는 것(그래서 거의 물 속에서 일어남).예)성게, 대구, 연어, 개구리(포접) 등(2)수정의 효율을 높히기 위해①배우자 방출시에 어떤 신호를 사용허거나②배우자 방출 시간과 장소를 정함.※성게(자웅동체)에서 정자가 난자의 접근 수정①첨체반응(acrosomal reaction, 정자)②젤리층을 통과, 난황막에 도달③수정막(fertilization membrane)이 형성④난의 표면에 투명층(hyaline layer)이 형성⑤미세소관이 형성(웅성전핵＋자성전핵 사이에 수정)⑥표층반응(cortical reaction, 난자)이 일어남※다정자수정의 거부 이유①순간적으로 신경의 흥분전도와 같은 수정파(음성파)가 난의 표면에 전달②수정막③투명층 등에 의해서 그러나, 다정자 수정되면 난할 도중에 난이 붕괴하거나 이상 배 발생으로 배가 붕괴.▷ 체내수정(1)척추동물(포유류, 파충류, 조류 등), 무척추동물(달팽이, 곤충, 거미 등)(2)정자를 암컷 생식기관에 전달하는 수단으로 교미(copulation)(3)수란관 팽대부에서 난자와 만나 수정(4)수정의 기본과정은 성게와 동일(5)포유류의 수정란.

자연과학| 2002.12.02| 17페이지| 1,000원| 조회(821)

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