04 정자와 난자는 왜 염색체를 절반씩 가질까? · 감수 분열

과학생식과 유전중336쪽중3 과학 · 생식과 유전

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이 자료는

중3 과학 「Ⅴ 생식과 유전」 가운데 감수 분열을 다루는 학습지입니다. '정자와 난자가 체세포와 같은 수의 염색체를 가지면 어떻게 될까?', 'DNA는 한 번 복제하는데 왜 분열은 두 번 할까?', '2가 염색체는 염색체가 하나일까, 두 개일까?', '부모도 46개, 자녀도 46개인데 왜 똑같지 않을까?'처럼 학생들이 실제로 헷갈려 하는 질문 9개를 네 묶음으로 나누어 하나씩 답합니다.

질문마다 '한줄답'을 먼저 보이고 그림, 번호를 붙인 설명, 숫자 흐름, '쉽게 생각하면'으로 풀어 줍니다. 절반씩 나누어야 하는 까닭 → 무엇이 분리되는지 보기 → 염색체 수와 DNA 양을 따로 읽기 → 같은 수에서 다른 조합이 생기기 순서로 이어지며, 감수 분열의 전체 과정, 두 후기의 확대 비교, 2가 염색체를 펼쳐 세는 모형, 상태별 세포 그림과 수, DNA 양 그래프, 가능한 염색체 조합, 세 분열의 중기·후기 비교, 분열 종류를 판단하는 순서도 같은 그림이 본문에 12개 들어 있습니다. 체세포 분열과 감수 분열을 견준 비교표와, 전 과정을 다시 보는 '한눈에 정리'도 있습니다.

묶음마다 확인 문제가 있어 모두 28문항이며(1~4번, 5~10번, 11~18번, 19~23번, 24~28번), 빈칸 채우기·O/X·순서 쓰기·연결하기·〈보기〉 고르기·한 문장 설명하기 등 여러 유형으로 되어 있습니다. 풀이 과정을 보여 주는 '실전 연결' 대표 문제도 4개 있습니다. 뒤쪽에 정답과 해설이 있고, 선택지별로 틀린 까닭과 서술형 문항의 '채점 핵심'이 함께 적혀 있습니다.

미리보기

실제 학습지의 일부입니다. 누르면 크게 볼 수 있습니다.

감수 분열의 전체 과정 — 간기부터 감수 1분열·2분열의 전기·중기·후기·말기까지 이어 그린 단계 그림 · 8쪽

염색체 수와 DNA 양을 함께 읽기 — 감수 분열의 DNA 양 그래프와 같은 위치에 놓인 세포 모형 · 16쪽

같은 염색체 수의 생물에서 세 분열 비교 — 체세포 분열·감수 1분열·감수 2분열의 중기와 후기 그림 · 25쪽

핵심 정리 · 감수 분열

학습지의 질문 9개 가운데 핵심을 짧게 정리했습니다. 그림·표와 확인 문제는 PDF에 있습니다.

정자와 난자는 왜 염색체를 절반씩 가지나요?

수정할 때 염색체 수가 두 배가 되기 때문에, 생식세포를 만들 때 미리 절반으로 줄입니다. 정자와 난자가 각각 46개라면 수정란은 92개가 되고, 이런 일이 세대마다 반복되면 염색체 수가 계속 늘어납니다. 실제로는 정자와 난자가 각각 23개여서 수정란이 46개가 됩니다.

감수 분열은 무엇이고 어디에서 일어나나요?

생식세포를 만드는 과정에서 염색체 수를 절반으로 줄이는 분열이 감수 분열(생식세포 분열)입니다. 감수 분열은 생식 기관에서 일어나며, 사람은 정소·난소, 꽃 피는 식물은 꽃밥·밑씨에서 일어납니다. 정자와 난자를 만드는 모세포의 염색체 수는 체세포와 같은 46개입니다.

DNA는 한 번 복제하는데 왜 분열은 두 번 하나요?

첫 분열에서 상동 염색체를 나누고, 둘째 분열에서 한 염색체의 두 염색 분체를 나누기 때문입니다. DNA를 한 번 복제한 뒤 다시 복제하지 않고 두 번 분열하므로, 세포 수는 모세포 1개에서 1분열 뒤 2개, 2분열 뒤 4개가 됩니다. 먼저 '짝'을 나누고, 다음에 '복제해 붙어 있던 둘'을 나눈다고 생각하면 됩니다.

감수 1분열과 감수 2분열에서는 각각 무엇이 분리되나요?

감수 1분열에서는 상동 염색체가, 감수 2분열에서는 염색 분체가 분리됩니다. 1분열에서는 상동 염색체끼리 짝을 이룬 뒤 분리되어 세포의 양쪽 끝으로 이동하며, 이때 한 염색체의 두 염색 분체는 아직 붙어 있습니다. 2분열에서는 한 염색체의 두 염색 분체가 분리되어 각각 독립된 염색체가 됩니다.

2가 염색체는 염색체가 하나인가요, 두 개인가요?

2가 염색체 한 개는 상동 염색체 두 개가 짝을 이룬 것입니다. 감수 1분열 전기에 상동 염색체끼리 짝을 이루어 만들어지며, 이미 DNA를 복제했으므로 염색체마다 염색 분체가 2개씩 있습니다. 그래서 2가 염색체 1개는 염색체 2개, 염색 분체 4개로 이루어진 한 묶음입니다.

상동 염색체는 어떤 관계인가요?

상동 염색체 한 쌍 중 하나는 어머니에게서, 다른 하나는 아버지에게서 옵니다. 모양과 크기가 같고, 같은 위치에 같은 형질에 관여하는 유전자가 있습니다. 다만 두 염색체가 가진 대립유전자는 서로 다를 수 있습니다.

감수 분열에서 세포 한 개의 염색체 수는 언제 절반이 되나요?

감수 1분열이 끝날 때 절반이 되고, 감수 2분열에서는 더 줄지 않습니다. DNA를 복제해도 염색체 수는 그대로이고, 1분열에서 각 상동 염색체 쌍의 하나씩이 딸세포로 들어가면서 절반이 됩니다. 사람은 세포 한 개의 염색체 수가 46 → 46 → 23 → 23으로 바뀝니다.

감수 2분열에서는 염색체 수가 그대로인데 DNA 양은 왜 줄어드나요?

분열 전에는 염색체 하나에 염색 분체 두 개가 있고, 분열 뒤에는 하나만 있기 때문입니다. 염색체 수가 같아도 염색체 하나에 들어 있는 DNA 양은 다릅니다. 복제 전을 2로 정하면 세포 한 개의 DNA 양은 2 → 4 → 2 → 1로 바뀌며, 이 숫자는 비교용 상댓값입니다.

딸세포의 DNA 양이 줄었다는 것은 DNA가 사라졌다는 뜻인가요?

아닙니다. 그래프는 분열 뒤 딸세포 하나의 DNA 양을 나타내므로 줄어드는 것입니다. 모든 딸세포의 DNA 양을 합하면 복제 직후와 같습니다. 수를 쓰기 전에 '세포 전체', '한쪽', '분열을 마친 딸세포 하나' 가운데 무엇을 세는지부터 확인해야 합니다.

같은 부모가 만든 생식세포들은 왜 유전적으로 다를 수 있나요?

각 상동 염색체 쌍에서 어느 염색체가 같은 생식세포로 들어가는지가 달라질 수 있기 때문입니다. 감수 1분열 중기에 각 쌍이 어느 방향으로 배열되는지에 따라 같은 쪽으로 가는 조합이 달라집니다. 교차를 생략한 모형에서는 한 번의 감수 분열로 두 종류의 조합이 두 개씩 만들어지고, 네 가지 조합은 여러 감수 분열을 통틀어 가능한 조합입니다.

부모도 46개, 자녀도 46개인데 왜 똑같지 않나요?

염색체 수가 같다는 말은 염색체의 조합과 유전 정보까지 같다는 뜻이 아니기 때문입니다. 생식세포를 만들 때 어떤 조합이 정자나 난자에 들어가는지가 달라질 수 있고, 수정할 때 만나는 정자와 난자도 달라질 수 있습니다. 그래서 같은 부모에게서 태어난 형제자매도 유전 정보의 조합이 달라 모습이 서로 다를 수 있습니다.

체세포 분열과 감수 분열 그림은 어떻게 구별하나요?

짝을 이루었는지, 무엇이 분리되는지, 한 세포나 한쪽에 염색체가 몇 개 있는지를 함께 봅니다. 2가 염색체가 보이거나 상동 염색체가 분리되면 감수 1분열입니다. 염색 분체의 분리는 체세포 분열과 감수 2분열에서 모두 일어나므로 이것만으로는 확정할 수 없고, 체세포 염색체 수와 비교해야 합니다.

관찰한 위치도 단서가 됩니다. 식물의 뿌리 끝 생장점에서는 체세포 분열을, 어린 꽃봉오리의 꽃밥에서 꽃가루를 만드는 세포에서는 감수 분열을 관찰할 수 있습니다.

핵심 용어

생식세포: 정자와 난자처럼 생식에 참여하는 세포
감수 분열(생식세포 분열): 생식세포를 만드는 과정에서 염색체 수를 절반으로 줄이는 분열
모세포: 분열하기 전의 세포
상동 염색체: 모양과 크기가 같고 같은 위치에 같은 형질에 관여하는 유전자가 있는 한 쌍의 염색체. 하나는 어머니, 다른 하나는 아버지에게서 온다
염색 분체: 복제한 염색체 하나를 이루는, 같은 유전 정보를 가진 두 부분
2가 염색체: 감수 1분열 전기에 상동 염색체 두 개가 짝을 이룬 것
감수 1분열: 상동 염색체가 분리되는 첫 번째 분열. 끝나면 세포 한 개의 염색체 수가 절반이 된다
감수 2분열: DNA를 다시 복제하지 않고 이어지는 두 번째 분열. 염색 분체가 분리된다
DNA 양(상댓값): 복제 전을 기준으로 정한 비교용 값. 숫자 2가 DNA 분자 두 개라는 뜻은 아니다
염색체 조합: 각 상동 염색체 쌍에서 하나씩 골라 생식세포에 들어가는 염색체의 구성
수정란: 수정으로 두 생식세포의 염색체가 더해진 세포. 사람은 23 + 23 = 46개로 체세포와 염색체 수가 같다
꽃밥·밑씨: 꽃 피는 식물에서 감수 분열이 일어나는 곳

다 풀고 나면

생식세포의 염색체 수가 체세포의 절반이어야 하는 까닭을 수정과 연결하여 설명할 수 있다.
DNA 복제 한 번과 연속된 두 번의 분열로 딸세포 4개가 생기는 과정을 순서대로 말할 수 있다.
감수 1분열에서는 상동 염색체가, 감수 2분열에서는 염색 분체가 분리됨을 구별하고, 2가 염색체·염색체·염색 분체의 수를 셀 수 있다.
세는 범위를 구별하여 감수 분열 과정의 염색체 수와 DNA 양의 변화를 따로 설명할 수 있다.
생식세포의 염색체 조합이 달라지는 까닭을 말하고, 염색체 수가 같아도 유전 정보의 조합이 다를 수 있음을 설명할 수 있다.
체세포 분열과 감수 분열을 비교하고, 중기·후기 그림과 관찰 위치를 단서로 분열의 종류를 판단할 수 있다.

이렇게 풀면 됩니다

1쪽에서 네 묶음과 질문 9개의 흐름을 보고, 4쪽 '이 편의 그림 약속'에서 파란색·갈색, 막대와 X자가 무엇을 나타내는지 먼저 확인합니다.
질문을 읽고 내 답을 한 번 말해 본 뒤 '한줄답'과 그림을 읽습니다. '숫자 흐름'과 '쉽게 생각하면'으로 방금 읽은 내용을 다시 정리합니다.
'실전 연결' 대표 문제(11·18·23·29쪽)는 '판단할 단서'까지만 읽고 스스로 풀어 본 뒤 풀이를 봅니다. 묶음이 끝날 때마다 확인 문제(7쪽 1~4번, 12쪽 5~10번, 19~20쪽 11~18번, 24쪽 19~23번, 30~32쪽 24~28번)를 풉니다.
34~36쪽 정답과 해설에서 틀린 선택지의 까닭과 '채점 핵심'까지 읽고, 틀린 문제는 해당 질문으로 돌아갑니다. 끝으로 33쪽 '한눈에 정리'와 27쪽 비교표를 가리고 염색체 수와 DNA 양의 흐름을 스스로 말해 봅니다.

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