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42장 생식
생식의 의미
▶ 종의 보전을 위해 유전자를 다음 세대에 전달하는 것
▶ 동물의 두 가지 기본적 생식 방법: 무성생식 & 유성생식.
42.1 동물의 두 가지 생식유형,
무성생식과 유성생식
무성생식
▶ 한 개체로만 자손을 만들기 때문에 돌연변이가 없다면 자손들과 부모의 유전자 동일하다.
▶ 장점
- 배우자를 생산하거나 짝을 찾기 위한 에너지 소모를 하 지 않는다.
- 자신의 유전자를 100% 자손에게 전달할 수 있다.
- 자손을 생산하는 데에 양친을 필요로 하지 않는다.
▶ 3가지 방식
- 분열: 개체가 대략 같은 크기를 가진 2개 이상의 자손 으로 분열. 예) 세균, 단세포 동물
- 출아법: 새로운 개체가 부모에 붙어 있는 상태에서 자 라고 발생. 예) 해파리, 히드라
- 분절증식: 부모의 몸 일부에서 떨어져 나와 새로운 개 체가 된다. 예) 환형동물, 편형동물
▶ 단성생식: 수정 없이 난자가 자라고 발생하여 자손을 만 드는 생식 방식
- 동물의 종에 따라 그 자손은 반수체 혹은 이배체가 된 다.
- 해당 동물은 진딧물, 벌, 갑각류 등이 있다.
유성생식
▶ 감수분열에 의해 만들어진 정자와 난자가 결합하여 만들 어진 접합자가 발생한다.
▶ 감수분열 과정에서 유전적 재조합과 교차 등으로 유전적 다양성이 증가한다.
▶ DNA 돌연변이도 유전적 다양성을 제공하지만 치유가 불 가능한 유전 질병을 초래할 수 있다. 이 경우, 자연선택에 의해 제거되기도 한다.
▶ 배우자 형성, 교미, 수정 등으로 구성된다.
▶ 생식세포는 생식소(정소와 난소)에서 체세포분열을 하여 정원세포(수컷) 또는 난원세포(암컷)가 된다.
▶ 이배체인 정(난)원세포는 감수분열을 하여 반수체인 정 (난)모세포를 형성하고 감수분열 말기에 각각 정(난)세포 가 되어 정자와 난자로 발생한다.
▶ 난자는 유동성이 없고 세포 크기가 비교적 크며 정자는 작고 운동성이 있는 편모를 이용하여 이동할 수 있다.
수정과 발생
▶ 동물들은 페로몬을 이용하여 대상을 유인한다.
▶ 수정에는 같은 종의 정자와 난자가 만나도록 돕는 메커 니즘이 작용한다.
▶ 수정이 이루어지면 배의 발생이 시작된다.
42.2 수정은 체외 또는 체내에서
이루어진다
체외수정 vs. 체내수정
▶ 수정을 위해서 정확한 시간 포착이 필요한데, 이는 종종 환경 신호, 페르몬, 구애활동 등에 의해 매개된다.
▶ 체외수정: 알과 정자가 체외에서 수정
▶ 체내수정: 난자와 정자가 암컷의 체내에서 수정
- 수컷 사이에 적합한 교미기관과 중요한 행동학적 상호 작용이 필요하다.
- 상대적으로 적은 수의 자손을 만들고 보통 부모의 보호 와 양육을 더 많이 받는다.
체내 수정 동물은 난생 혹은 태생이다.
▶ 난생 동물
- 어미의 몸 밖에서의 배 발생에 필요한 영양물질을 담은 알을 낳는다. 알은 배아를 보호하기도 한다.
- 곤충, 거미, 어류, 양서류, 조류, 파충류의 일부, 포유류 중 단공류(오리너구리)가 해당한다.
▶ 태생동물
- 자궁에서 배 발생 초기에 영양이 배에 공급된다. 단공 류를 제외한 포유동물과 일부 척추동물이 해당한다.
- 태반 포유류는 배와 자궁을 연결하는 태반을 지닌다.
태반은 영양분을 배에 공급하고 배에서 생긴 노폐물을 내보내고 배아를 보호한다.
- 유대류의 경우, 발생이 덜 된 채 태어난 새끼를 주머니 에서 보호한다.
자웅동체 동물
▶ 하나의 개체에 성숙된 난자와 정자를 만든다.
▶ 편형동물, 지렁이, 많은 무척추동물이 해당한다.
▶ 정자와 난자를 만드는 조직 각각이 몸 안에서 완전히 격 리되어 있어서 자가 수정을 하지 못한다.
▶ 두 가지 형태의 자웅동체성 동물이 있다.
- 동일한 개체에서 난소와 정소가 동시에 발생하는 동시 자웅동체성과
- 동일한 개체가 하나의 성에서 다른 성으로 변하는 순차 적 자웅동체성이 있다.
생식계
▶ 체강의 미분화된 세포에 의해서 배우자가 생성되는 간단 한 구조에서부터 부속관과 부속선 등의 복잡한 구조까지 다양한 형태가 있다.
▶ 생식소는 배우자를 만드는 기관이다.
▶ 곤충 등 일부 동물의 경우, 암컷은 정자를 1년 이상 보관 할 수 있는 주머니인 저정낭을 가지고 있다.
▶ 많은 포유동물과 척추동물은 소화계, 배설계 및 생식계 가 밖으로 향하는 공통된 개구부인 총배설강을 지닌다.
여성 생식계의 구조와 기능
▶ 난소는 배우자와 스테로이드계 호르몬인 에스트로겐과 프로게스테론을 생산한다.
▶ 수정은 수란관에서 이루어진다.
42.3 사람의 유성생식 - 여성 생식계
자궁
▶ 배아가 발생하는 장소이다.
▶ 자궁 내부의 상피층을 자궁내막이라 하는데 임신에 대비 해 매달 두꺼워진다.
▶ 자궁의 하단부를 일컫는 자궁경부는 질까지 연장되어 있 다.
생식기
▶ 여성의 외부생식기를 칭하여 음문이라 한다.
▶ 질은 음경을 받아들이는 부위로 분만관의 하단부에 해당 한다.
▶ 외음문: 대음순, 소음순, 질의 전정, 음핵, 치구를 포함
▶ 바르톨린선은 질액을 분비하여 윤활상태를 유지함으로 성행위가 원활히 진행되도록 돕는다.
유방은 영아의 수유를 담당한다.
▶ 각 유방은 15~20개 정도의 선상 조직엽으로 구성되어 있다.
▶ 유선세포는 유선엽 내에 정열되어 있다.
▶ 프로락틴 호르몬은 젖 생산을 촉진시키며, 옥시토신은 새끼가 젖을 빨면 젖 방출을 촉진한다.
난자형성과정은 난소에서 일어난다.
▶ 난원세포는 분화하여 제1난모세포가 된다.
▶ 제1난모세포와 과립세포는 여포에 둘러싸인다.
▶ 여포가 성장하면, 과립세포를 둘러싸고 있는 결합조직세 포가 분화하여 여포막세포의 층을 형성한다.
▶ 여포가 성숙하면, 제1난모세포는 제1감수분열을 하여 한 개의 제2난모세포와 한 개의 기능이 없는 제1극체가 된다.
▶ 배란되는 동안, 난소에서 방출된 제2난모세포는 쌍으로 이루어진 부위인 수란관의 한쪽으로 유입된다.
▶ 난소 내에 남아 있는 여포의 일부는 일시적인 내분비선 인 황체로 발달된다.
▶ 사람 등 많은 동물의 난자는 수정 이후에야 감수분열을 완결한다.
▶ 난자는 초기 배발생에 필요한 영양물질을 저장한다.
▶ 난막은 난자발생 또는 수정과정 동안 만들어진다.
- 물리적 손상과 감염을 막고, 하나 이상의 정자가 수정 되는 것을 방지한다.
- 포유동물에서는 투명대로 불린다. 투명대는 젤 형태이 며 주로 난자의 탈수를 막거나 난자를 보호한다.
- 조류, 파충류, 단공류에는 흰자위가 난황막을 둘러싸고 흰자위 바깥에는 난자의 껍질이 있다.
- 흰자위와 껍질은 난관을 통과하는 동안 만들어진다.
월경주기 조절
▶ 월경주기의 첫째 날은 출혈로 시작된다.
- 배란은 대개 약 28일 월경주기에서 약 14일경에 일어난다.
- 배란전기에, 시상하부에서 분비된 생식선자극호르몬방출호르몬은 뇌하수체를 자극, 여포자극호르몬(FSH)과 황체형성호르몬(LH)의 분비를 촉진시킨다.
- FSH는 여포의 발달을 촉진시키며, 과립세포를 자극, 에스트로겐 을 생성한다.
- LH는 여포막 세포의 증식과 에스트로겐 전구체의 생성을 촉진한 다.
- 에스트로겐은 여성의 성징을 일으키고 자궁내막의 발달을 촉진시 킨다.
▶ 첫 주가 지난 후, 단지 하나의 여포만이 계속 발달된다.
- 에스트로겐은 비교적 낮은 농도 하에서도 FSH와 LH의 분비를 억제한다.
- 과립세포는 인히빈을 생성하여 FSH의 분비를 억제시 킨다.
▶ 배란 전기의 마지막 시기 동안에는,
- 에스트로겐의 농도가 최고조를 이루고 뇌하수체 전엽 에서 LH를 분비하도록 신호를 전달한다.
- LH는 여포를 최종적으로 성숙시켜 배란을 촉진시킨다.
▶ 배란 후기 동안 LH는 황체의 발달을 촉진시킨다.
- 황체는 프로게스테론과 에스트로겐을 분비하여 자궁이 임신에 대비한 준비를 하도록 한다.
- 프로게스테론은 에스트로겐과 함께 생식선자극호르몬 방출호르몬(GnRH), FSH, LH의 분비를 억제한다.
- 수정이 실패하면 황체는 퇴화하고, 에스트로겐과 프로 게스테론의 혈중 농도가 감소하며 월경이 일어난다.
남성 생식계에는 정자와 테스토스테론을 생성 하는 정소, 여러 도관, 생식부속선, 음경 등이 포함된다.
42.4 사람의 유성생식 - 남성 생식계
남성 생식기
▶ 음낭에 있는 정소는 세정관을 지닌다. 정소 내 레이디히 세포는 테스토스테론을 합성하여 분비한다.
▶ 세르톨리세포는 신호전달물질과 정자에 영양분을 제공 하는 액체를 생산한다.
▶ 정자는 부정소와 정관에서 성숙하여 저장된다. 사정 시 정자는 정관, 사정관, 요도, 음경을 지나가게 된다. 한 번 사정에 약 2억 마리의 정자가 정낭과 전립선에서 나온 분 비물과 함께 배출된다.
▶ 요도구선은 한 쌍으로 요도에 남은 정자를 분비한다.
▶ 음경
- 머리 부분으로 예민한 감각을 지닌 음경귀두를 지니는 데, 주름진 피부인 음경꺼풀에 의해 덮여 있다.
- 동물에 따라 음경골을 지닐 수도 있다.
- 2개의 음경 해면체와 한 개의 요도 해면체인 세 개의 기둥 모양 발기조직으로 이루어져 있다.
- 이 발기조직이 충혈되면 음경은 발기한다.
정자형성
▶ 정소 내의 세정관에서 일어난다.
▶ 정원세포(이배체)는 제1정모세포(이배체)로 각각, 유사 분열하며 제1정모세포는 감수분열을 한다.
▶ 제1 감수분열의 결과, 2개의 제2정모세포(반수체)가 만 들어지며, 제2감수분열을 통해 모두 4개의 정세포가 형성 된다.
▶ 각 정세포는 분화하여 성숙한 정자가 된다.
▶ 정자
- 정자의 앞쪽에 있는 첨체에는 정자가 난자의 막과 결합 하고 관통하는 데에 필요한 효소와 단백질이 있다.
- 편모의 기저부 주변에 있는 미토콘드리아는 편모의 운 동에 필요한 에너지원을 만든다.
- 정자는 세정관, 부고환, 수정관, 사정관, 요도를 통과한 다.
남성의 생식 조절
▶ 테스토스테론은 남성의 1차 성징과 2차 성징을 확립하고 유지시킨다.
▶ 남성의 생식 조절
- 시상하부에서 분비된 생식선자극호르몬방출호르몬이 뇌하수체 전엽을 자극, FSH와 LH 등을 분비시킨다.
- FSH, LH, 테스토스테론 등은 직.간접적으로 정자 생성 을 촉진시킨다. FSH는 테스토스테론을 생산시킨다.
- LH는 세르톨리세포를 자극, (1) 안드로겐 결합 단백질 을 생산하도록 하여 테스토스테론을 농축시키게 된다.
(2) 억제호르몬을 생산, LH의 분비를 억제시킨다.
성적반응
▶ 혈관확장과 근육의 긴장성이 증가하는 것은 성적 자극에 대한 생리적 반응이다.
▶ 성적 반응의 단계는 성교를 포함한 흥분기, 고조기, 오르 가즘, 해소기로 설명된다.
▶ 남녀 모두 충혈과 근육긴장에 의한 특정 신체조직의 발 기와 오르가즘을 경험한다.
접합자는 자궁내막에 착상하기 전까지 난할을 진행하여 배반포로 발생한다.
인간의 임신: 3분기로 나눌 수 있다.
▶ 첫 번째 임신 3분기
- 영양세포층이 태반(placenta)을 형성한다.
- 기관형성이 주로 일어난다.
- 임신 9주째부터의 배아를 태아(fetus)라고 일컫는다.
42.5 태반포유류는 어미의 자궁에서
배아가 신생아로자란다
▶ 두 번째 임신 3분기: 태아는 30 cm까지 자라고 매우 활 발해진다.
▶ 세 번째 임신 3분기: 분만 시기까지의 발생과 성장 과정 을 포함한다.
출산
▶ 강하고 주기적인 자궁의 수축을 통해 진행된다.
▶ 프로스타글란딘과 에스트로겐 및 옥시토신이 관여하는 양성되먹임이 출산을 조절한다.
여성이 “외래”에 해당하는 자식을 받아들이는
이유는 자궁에서 면역반응을 억제하기 때문인
것으로 보인다.
피임법
▶ 생식자로부터 성숙한 배우자의 배출, 수정 또는 배아의 착상을 방해하는 방법이다.
▶ 정관절제와 난관결찰, 경구피임약, 다양한 피임기구 사 용 등의 방법이 있다.
