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7. 차시별 교수학습과정
세포 주기와 세포 분열
과목 생명과학 수업차시 1
단원 Ⅱ. 세포와 생명의 연속성 - 2. 세포 주기와 세포 분열
교육과정
2009개정교육과정_ 생명과학 Ⅰ 교과서
Ⅱ. 세포와 생명의 연속성 - 2. 세포 주기와 세포 분열 - 세포 주기와 세포 분열을 염색체의 행동과 관련지어 이해한다.
- 감수 분열에서 염색체의 행동을 유전자와 관련지음으로써 생명의 연속성을 이 해한다.
학습목표 체세포 분열과 생식 세포 분열 과정의 차이점을 설명할 수 있다.
학습과정 교수 ‧ 학습 활동 준비물
도입 (5분)
Co 염색체란 무엇인가?
CD 세포 분열은 왜 일어나는가?
ET 체세포 분열과 생식 세포 분열은 무엇인가?
학습활동 (40분)
Co 염색체에 대한 학습
CD 세포의 종류와 분열에 대해 알아본다.
ET 체세포 분열과 생식 세포 분열 과정에 대해 알아본다.
그림 자료와 동영상 자료를 활용하여 어느 정도 이해했는가를 자유롭 게 토의 해 본다.
컴퓨터, PPT 동영상
마무리 (5분)
Co 염색체란 무엇인가?
CD 체세포 분열과 생식 세포 분열의 차이점을 설명할 수 있는가?
ET 염색체와 유전자와의 관계는 어떤가?.
지도상의 유의점
1차시에는 이론 수업을 바탕으로 한다. 중학교 과정부터 학습한 내용이지만 자세한 이 론적인 접근이 먼저 필요한 부분이므로 최대한 자세하게 설명한다. 고2학년 이상의 학 생 및 영재학급 학생을 대상으로 한다.
41 -세포 주기와 -세포 분열
과목 생명과학 수업차시 2
단원 Ⅱ. 세포와 생명의 연속성 - 2. 세포 주기와 세포 분열
교육과정
2009개정교육과정_ 생명과학 Ⅰ 교과서
Ⅱ. 세포와 생명의 연속성 - 2. 세포 주기와 세포 분열 - 세포 주기와 세포 분열을 염색체의 행동과 관련지어 이해한다.
- 감수 분열에서 염색체의 행동을 유전자와 관련지음으로써 생명의 연속성을 이 해한다.
학습목표 체세포 분열과 생식 세포 분열 과정의 모형을 제작할 수 있다.
학습과정 교수 ‧ 학습 활동 준비물
도입 (5분)
Co 전시학습을 통해 배운 염색체에 대한 내용 환기
CD 모형을 어떻게 제작할 것인가에 대한 동기 부여
ET 조별로 창의적으로 제작하도록 안내
학습활동 (40분)
학습 내용을 바탕으로 조별로 세포 분열 모형을 제작한다.
마무리
(5분) ET 유전자는 염색체와 어떤 관계가 있는지 생각해 봅시다.
지도상의 유의점
학습 내용을 바탕으로 자유롭게 모형을 제작한다. 제작 후 어떠한 점이 잘못 되었는지 토론을 통해 수정해 보는 시간을 갖도록 한다.
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-생각열기
1. 염색체의 구조
세포 분열을 이해하기 위해서는 염색체의 구조에 대한 내용이 학습되어 있어야 한다.
(1) DNA와 유전자
① DNA：핵산의 일종이며, 생물의 형질에 관한 유전 정보를 담고 있는 분자이다.
② 유전자：생물의 특정 형질에 대한 유전 정보를 담고 있는 DNA의 특정 부분이다.
(2) 염색체의 구조
① 뉴클레오솜：DNA가 히스톤 단백질에 감겨 있는 구조이며, 염색체와 염색사를 구성하는 기 본 단위이다.
② 염색사：수백만 개의 뉴클레오솜이 연결되어 있는 구조이며, 가는 실 모양이다. 간기 상태 의 세포 핵 속에 있다.
③ 염색체：세포가 분열할 때 염색사가 응축되어 나타나는 끈이나 막대 모양의 구조물이다.
동원체：염색체의 잘록하게 보이는 부분이며, 세포 분열 시 방추사가 붙는다.
염색 분체：체세포 분열 전기와 중기의 염색체는 두 가닥으로 이루어져 있는데, 각각의 가닥 을 염색 분체라고 한다. 두 염색 분체는 간기 때 복제된 DNA가 세포 분열 시 각각 응축해 형 성된 것이므로 한 염색체를 이루는 두 염색 분체는 대립 유전자 구성이 서로 같다.
☞ 지도상의 유의점 ☜
염색체와 염색 분체의 차이점을 정확하게 알 수 있도록 지도하도록 한다. 또한, 학생들이 염 색체 모형을 제작할 때 동원체를 표시해 보도록 함으로써 동원체의 역할에 대한 이해를 돕도 록 한다.
43 -2. 세포 주기
세포는 어느 정도 크기까지 성장하고 나면 분열을 하거나 성장을 멈추고 특정한 기능을 담당 하는 세포로 분화한다. 분열하는 세포는 크기가 작은 딸세포를 만들고 딸세포는 성장 과정을 거쳐 다시 분열하는 과정을 반복하는데, 이를 세포 주기라고 한다.
세포 주기는 간기와 분열기(M기)로 구분되며, 세포 주기의 약 90%는 간기로 이루어 진다. 간 기는 단백질, 탄수화물, 지질 등을 합성하고, 미토콘드리아, 소포체와 같은 세포 소기관을 만들 어 세포가 활발하게 생장하는 시기이다. 간기는 G1기, S기, G2기로 구분 된다.
☞ 지도상의 유의점 ☜
세포 주기 동안 나타나는 DNA의 변화 및 염색체의 변화를 고려하여 모형 제작을 할 수 있도 록 지도한다.
44 -3. 체세포 분열
체세포 분열은 생물의 생장과 조직의 재생 과정에서 일어난다. 생장 과정에 있는 동물은 몸 전체에서 체세포 분열이 일어나지만, 식물은 생장점이나 형성층과 같은 분열 조직에서만 일어 난다. 양파의 뿌리 끝에는 생장점이 있어 체세포 분열을 쉽게 관찰할 수 있다.
체세포 분열은 핵분열과 세포질 분열로 이루어진다. 핵분열 과정은 염색체의 모양과 행동에 따라 전기, 중기, 후기, 말기로 구분된다.
간기에는 핵막과 인이 뚜렷하고 핵 속의 염색체가 실 모양으로 풀어져서 존재한다. 전기에는 핵막과 인이 사라지고 염색체가 응축되어 나타난다. 이때 염색체는 두 가닥의 염색 분체로 이 루어져 있다. 세포의 양극에서는 염색체의 이동에 필요한 방추사가 나타나 기 시작하고 방추사 는 염색체의 동원체에 부착된다. 중기에는 염색체가 세포의 중앙으로 이동하여 배열된다. 이때 염색체가 가장 많이 응축되어 뚜렷해지기 때문에 핵형 분석을 할 때에는 중기의 염색체를 이 용한다. 후기에는 염색 분체가 분리되어 양극으로 이동한다. 말기에는 염색체가 풀어지고 핵막 과 인이 다시 나타나며 세포질 분열이 시작된다.
간기 전기 전기
중기 후기 말기
☞ 지도상의 유의점 ☜
핵 분열 이후 세포질 분열이 일어남을 인지하고 모형 제작시 주로 나타내는 것은 핵 안에서 일어나는 핵 분열 과정임을 지도한다. 또한 핵 분열에 이은 세포질 분열에 대한 표현이 가능할 지 생각해 볼 수 있도록 함으로써 창의력을 보일 수 있도록 유도한다.
45 -4. 생식 세포 분열
생식 세포 분열은 2회 연속으로 일어나며 그 결과 4개의 딸세포가 생성된다. 생식 세포 분열 은 분열 중 염색체 수와 DNA양이 반으로 줄어들기 때문에 감수 분열이라고도 한다. 감수 분 열은 감수 1분열과 감수 2분열로 구분된다.
감수 1분열 전기에는 염색체가 응축되면서 상동 염색체끼리 접합하여 2가 염색체를 형성한 다. 중기에는 2가 염색체가 세포의 중앙에 배열되고, 후기에 2가 염색체를 구성하는 상동 염색 체가 서로 분리되어 양극으로 이동한다. 말기에 세포질 분열에 의해 형성된 딸세포는 상동 염 색체 중 하나씩만 가지므로 염색체 수가 반으로 줄어든다(2n →n).
감수 2분열에서는 간기 없이 진행되므로 DNA가 복제되지 않으며, 짧은 전기를 지나 중기로 들어가 염색체가 세포의 중앙에 배열된다. 후기에는 염색 분체가 분리되어 양극으로 끌려가므 로, 말기에는 염색체 수가n개인 4개의 생식 세포가 형성된다.
감수 1분열 중기에 상동 염색체 쌍은 무작위로 배열된 후 분리 되어 딸세포로 들어간다. 그 결과 생식 세포는 부모와 다른 새로운 조합의 염색체와 유전자를 가지게 된다. 암수의 생식 세 포는 수정 과정을 통해 무작위로 결합하기 때문에 자손에서 나타날 수 있는 유전자 조합은 더 욱 다양해진다. 따라서 무성 생식을 하는 생물과는 달리, 유성 생식을 하는 생물은 감수 분열 과정과 수정을 통해 부모와 동일하지 않은 다양한 유전자 조합을 가진 자손을 얻을 수 있다.
[감수 1분열]
[감수 2분열]
☞ 지도상의 유의점 ☜
생식 세포 분열을 감수 분열이라고 하는 이유에 대해 생각해 볼 수 있도록 하며, 2가 염색체 는 감수 분열 시에만 나타남을 주의하도록 한다.
46 -5. 체세포 분열과 감수 분열의 비교
☞ 지도상의 유의점 ☜
체세포 분열과정과 감수 분열 과정의 차이점을 비교하는 중요한 부분이다. 이론 학습시 염색 체의 행동이 어떻게 나타나는지 잘 파악해야 하며 이를 바탕으로 모형 제작시 잘 표현할 수 있도록 지도한다.
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-학생활동
1. 준비물
빨대(주름 빨대), 양면 테이프, 스티로폼 접시, 가위, 네임펜, 실
2. 모형 제작
(1) 조별로 학습한 내용을 바탕으로 세포의 핵에 포함된 염색체 모형을 제작한다.
(2) 핵상이 2n=4인 경우로 제작한다.
(3) 성염색체의 구별이 없는 경우와 구별이 있는 경우를 나누어 제작해 보도록 한다.
(4) 스티로폼 접시에 양면 테이프를 붙인다.
(5) 빨대를 같은 크기로 잘라서 염색체 모형을 만든다.
(6) 자른 빨대를 스티로폼에 붙여서 염색체 모형을 표현한다.
(7) 세포 분열 과정의 각 단계에 해당하는 모형을 제작한다.
(8) 주름 빨대를 사용하는 경우 입체적인 표현을 할 수 있도록 지도한다.
(9) 체세포 분열 과정의 모형을 제작한 후 감수 분열 과정의 모형을 제작한다.
(10) 모형을 제작한 후 다른 조의 모형과 비교하면서 잘못된 점에 대해서 토의한다.
48 -3. 제작한 모형
같은 색 빨대를 이용하여 2n=4인 체세포를 표현
접시 대신 받침대 위에 표현
DNA가 복제된 상태를 표현
49 -체세포 분열 중기
체세포 분열 후기
분열 후 딸세포
50
-상동 염색체를 다른 색 빨대를 이용하여 표현
DNA가 복제된 염색분체 상태 표현
체세포 분열 중기