【생물학】 35강. 생물 다양성

35강. 생물 다양성

 

추천글 : 【생물학】 생물학 목차

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1. 생물분류 [본문]

2. 도메인 [본문]

3. 진핵생물계 [본문]

4. 원생생물계 [본문]

5. 동물의 진화 [본문]

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1. 생물분류 [목차]

⑴ 목적 : 생물 상호간 유연관계를 밝히기 위해 생물을 분류해 놓은 것

⑵ 방법

① 자연 분류 : 생물의 진화 과정이나 유연관계에 따라 계통적으로 분류하는 것

② 인위 분류 : 인위적인 기준에 따라 생물을 분류하는 것

○ 예 : 육상동물, 수생식물, 약용식물, 식용버섯, 초식동물 등

⑶ 계통 분류 방법론

① 방법 1. 구조 유사성

○ 화석종으로만 존재하는 고생물을 분류할 때 주로 사용

○ 지질연대로 고생물의 역사를 세분할 수 있기 때문에 분류에 참고함

○ 이렇게 분류한 고생물 정보를 토대로 화석군을 결정하여 지질연대의 세부적인 시기를 결정할 때 참고함

② 방법 2. 현대 계통 분류 : 진화적 계통 분류

○ DNA 염기서열 비교에서 진화적으로 밀접하게 연관된 생물들의 DNA는 더 유사

○ 리보솜 작은 소단위 rRNA 유전자, 시토크롬 c 아미노산 서열 등으로 비교

○ 중요한 단백질을 암호화하므로 진화적으로 잘 보존

③ 현대 종들은 구조 유사성과 진화계통을 기준으로 도메인, 그 하위분류 생물계로 나눔

⑷ 생물학적 분류 체계

① 포괄적 분류 계급 : 유연관계, 같은 계급의 종은 최근의 조상 공유를 암시

② 분류 계급 : 영역 – 계 – 문 – 강 – 목 – 과 – 속 – 종, 총 8단계

○ 영역 : 세균역, 고세균역, 진핵생물역

○ 계 : 진핵생물역은 다시 원생생물계, 식물계, 균계, 동물계로 분류

○ 현재 분류체계 : 3역 6계 체계

③ 분류의 역사

○ 아리스토텔레스 : 540종의 동물을 분류

○ 2계 분류 : 운동성이 없는 식물계와 운동성이 있는 동물계로 분류

○ 3계 분류 : 현미경의 발달로 단세포생물을 원생생물계로 분류

○ 4계 분류 : 원색생물계 중 핵이 없는 생물을 원핵생물계로 분류

○ 5계 분류 : 광합성을 하지 못하는 균계를 식물계에서 분리

○ 3역 6계 분류 : 고세균이 진정세균보다 진핵생물과 더 유사함을 발견

④ 분류군을 좀 더 세분화할 필요가 있을 시 각 단계 사이에, 아문, 아강, 아목, 아과, 아속, 아종을 추가

○ 아종 : 형태·지리적으로 분리된 개체군, 생식적 장벽은 없음

○ 변종 : 자연 돌연변이에 의해 2-3가지의 형질이 다르거나 분포가 달라진 집단

○ 품종 : 인위적으로 개량된 종의 집단

⑸ 학명

① 필요성 : 학술연구의 통일성을 위하여

○ 라틴어는 현재 사용되지 않아 장소, 시간에 따라 변하지 않음

② 2명법 : 라틴어로 속명과 종명을 병기

○ 18세기 스웨덴의 린네가 창안

○ 속명 - 종소명 - 명명자

③ 3명법

○ 종보다 하위 분류 단계인 아종, 변종, 품종을 나타낼 때 사용

○ 속명 - 종소명 - (아종, 변종, 품종) - 명명자

④ 학명을 쓰는 방법

○ 속명 : 대문자, 이탤릭체

○ 종소명 : 소문자, 이탤릭체

○ 아종, 변종, 품종 : 소문자, 이탤릭체

○ 변종은 "var. "를 넣어 표기

○ 품종은 "for. "를 넣어 표기

○ 명명자 : 대문자, 정자체; 생략을 하거나 명명자의 첫 글자만 쓸 수도 있음

○ 예. 호랑이 : Felis tiger Linne

○ 예. 한국호랑이(아종) : Felis tiger coreansis Brass

 

 

2. 도메인(domain) [목차]

⑴ 원핵생물 (세균(Bacteria) 도메인 + 고세균(Archaea) 도메인) vs 진핵생물

① 핵, 미토콘드리아, 엽록체 : 없음 vs 있음

② 단세포 vs 단세포, 다세포

⑵ 진정세균 도메인

① 대부분 세균은 무해하지만 우리에게 익숙한 세균은 대부분 병원체

② 많은 세균들은 생물 사체를 분해하여 영양분을 얻는 분해자

③ 진정세균 단독 특징

○ 세포의 구조 : 펩티도글리칸(세포벽 구성), LPS, 테이코산

④ RNA 중합효소 : α₂ββ'

⑤ 세균 유래 유용 물질

○ 항생제 : 항생제의 50% 이상이 세균에서 유래

○ 제한효소 : DNA를 특정 서열에서 절단하는 단백질로 생명공학에 이용

⑥ 개시 아미노산 : fMet(formyl methionine), 진정세균의 고유한 특징, 고세균·진핵생물보다 번역이 빠름

○ fMet는 번역속도가 빠름

⑶ 고세균 도메인

① 종류

○ 호열성 고세균(극호열균) : 온도가 높은 화산온천이나 심해 열수구에서 서식

○ 호염성 고세균(극호염균) : 염분의 농도가 높은 사해, 염전 등에서 서식. 세포 내 K⁺ 이온을 고농도로 유지하여 삼투압 균형을 유지

○ 호산성 고세균(극호산균) : 산도가 높은 지역에서 서식

○ 메테인 생성균 : 습지, 늪 등 산소가 부족한 환경에 서식

② 고세균 단독 특징 : 인지질, 세포벽, S층 등 세포구조와 관련

○ 인지질 내 에테르 결합 : 극한 환경 적응 목적

○ 고세균의 인지질 = 인산 머리 + 지방산의 에테르 결합 + 지방산 × 2 + 지방산의 에테르 결합 + 인산 머리

○ 진정세균 및 진핵생물의 인지질 = 인산 머리 + 지방산의 에스테르 결합 + 지방산 × 2

 

출처 : 이미지 클릭

Figure. 1. 고세균의 인지질과 진정세균 및 진핵생물의 인지질의 차이

 

○ 참고로 진정세균과 진핵생물의 인지질은 hydrophilic end (예 : ethanolamine) 부분에서 차이가 남

○ 인지질 단일층 : 테트라에테르(tetraether)로 조직화

○ 지방산에 이소프렌(isoprene)이 다수 관찰 : 가지달린 탄화수소(polyisoprenoid alcohol)

○ 세포벽 : 슈도 펩티도글리칸(유사뮤레인, pseudomurein), β 1→3 결합

○ 펩티도글리칸 : 가지가 없음

○ 슈도 펩티도글리칸 : 가지가 있음. 베타 1,3 결합

○ 펩티도글리칸은 뮤람산이 있으나 슈도 펩티도글리칸에는 N-Acetyltalosaminuronic acid이 있음

○ S층(S-layer) : 진정세균의 LPS(그람음성균) 또는 테이코산(그람양성균)과 유사

○ 직사각형과 같은 특별한 형태의 고세균도 존재함

③ 고세균과 진정세균 유사성

○ 전사 조절

○ RNA 중합효소가 한 종류 : 고세균도 최근에 한 종류로 정정

○ 핵막 無, 막성 세포소기관 無, 단세포

○ 환형 DNA, 플라스미드 (필리를 통해 이동), 오페론, 70S 리보솜

○ 제한효소 有

○ (참고) 진핵생물 RNA 중합효소는 세 종류 : RNA pol Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ

○ (참고) 진핵생물인 예쁜꼬마선충은 오페론을 가지고 있음

④ 고세균과 진핵생물 유사성 : 유전체 구성 및 조절에 관한 것

○ 전사 메커니즘

○ 개시 아미노산이 Met임

○ 히스톤 단백질 및 인트론 有

○ TATA box 서열 有

○ HU : 원핵생물의 유사 히스톤 단백질

○ 막지질의 탄화수소 사슬에 가지가 있음

○ 페니실린, 암피실린, 라이소자임 감수성 無 : 페니실린, 암피실린, 라이소자임은 펩티도글리칸을 분해

○ 스트렙토마이신, 클로람페니콜, 테트라사이클린 감수성 無 : 진정세균 리보솜만을 표적

⑤ (참고) 히스톤 단백질은 진핵세포라도 인트론이 없음 

⑥ 고세균은 극한 환경(고온, 고압, 고염도 등)에서 서식

○ 호기성 세균에 비해 경쟁력이 떨어지기 때문에 일반적인 생물이 살 수 없는 환경에서 서식

○ Taq 중합효소는 고세균 Thermus aquaticus에서 유래

⑦ rRNA 염기서열은 세균역보다 진핵생물역과 더 유사 → 진핵생물역과 유연관계가 가까움

⑷ 원핵생물의 밀도, 총량

 

서식처	원핵세포의 밀도	지구상 원핵세포의 총량
해양 및 토양의 표층	0.34 ~ 220 × 106 cells/cm3	4.9 × 1030
토양	1.0 × 106 ~ 1.0 × 109 cells/g	2.6 × 1029
해수	0.5 ~ 5 × 105 cells/ml	1.0 × 1029
호소수	2.1 × 106 cells/ml	2.3 × 1026
소의 반추위	2.7 × 1010 cells/ml	29.0 × 1023
흰개미의 창자	2.7 × 106 cells/termite	6.5 × 1023
사람의 장내	3.2 × 1011 cells/g	3.9 × 1023
새의 창자	9.5 × 1010 cells/g	2.4 × 1021
사람의 피부	3.0 × 108 cells/adult	1.8 × 1018

 

Table. 1. 원핵생물의 밀도, 총량

 

⑸ 진핵생물 도메인 : 4개의 생물계로 나뉨

① RNA 중합효소 : RNA pol Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ

② 핵막과 막성 세포소기관 有

 

 

3. 진핵생물계 [목차]

⑴ 모네라계 : 진정세균, 고세균

⑵ 원생생물계 : 대부분이 알려지지 않았으며 8-80문 추정

① 동물 유사형 원생생물 : 기생충 병원체

○ 예 : 말라리아병원충, 수면병원충, 질 편모충

② 균류 유서형 원생생물

○ 예 : 작물 해충(감자마름병균)

③ 식물 유사형 원생생물 : 광합성 자가 영양 생물로 생물의 먹이원

○ 예 : 규조류, 녹조류, 갈조류

⑶ 동물계 : 25문

① 다세포, 종속영양 생물, 운동성

② 5억 3천만 년 전, 캄브리아기 폭발로 현대의 동물군 출현

③ 세포 간 신호전달 체제와 기관 및 기관계의 형성

④ 무척추동물(600만-3000만 종)이 동물계의 96% 정도 차지

⑤ 사람은 척삭동물문에 속함

⑷ 균계

① 종속영양 생물, 균사로 영양 섭취, 넓은 지역까지 퍼질 수 있음

② DNA 서열 분석은 균류가 식물보다 동물에 더 가깝게 연관됨

③ 균류는 분해자로 세균과 경쟁하면서 항생제를 생산 (항생제의 1/3)

○ 예 : 페니실린

⑸ 식물계

① 특징

○ 광독립 영양 : 엽록소 a, b, 카로티노이드

○ 세포와 조직이 분화되어 있는 다세포성 진핵세포

○ 세포벽의 주성분은 셀룰로오스

○ 로제트형 셀룰로오스 합성효소 : 녹조류(차축조류)와 육상식물만 공유하는 특성

○ 운동성 無

○ 육상생활에 적응

○ 육상은 건조함 : 표면에 방수능력이 높은 큐티클층이 발달

○ 뿌리와 줄기, 잎으로부터 분화되어 발달

○ 물관과 체관과 같은 관다발 조직이 발달 (예외 : 선태식물)

② 진화

○ 지상에 4억 년 이상 존재

○ 최초의 지상식물 : 작고, 관다발 조직이 없음

○ 관다발 조직의 진화로 큰 나무가 탄생할 수 있었고, 건조 지역에서 성장 가능

○ 종자 : 육지의 건조한 환경에 대한 적응형질

○ 꽃의 진화 : 대부분의 현대 식물은 약 1억 4천만 년 전에 나타난 현화식물

○ 현화식물의 적응방산으로 150개 과, 현대식물의 90% 이상 : 중복수정 진화

○ 중복수정 : 화분관은 두 개의 정자를 운반. 하나는 난세포를 수정시켜 배(2n)가 되고 다른 하나는 2개의 극핵과 융합하여 배유(3n)를 생성

○ 난자가 수정되기 전까지는 영양분 배당이 없음

○ 동물, 바람, 물 등의 도움을 받아 수정

③ 식물계의 분류 

④ 용도

○ 화학적 방어 : 1차 대사 과정의 부수 반응으로 2차 화합물로 독을 생성 → 양귀비의 모르핀, 커피의 카페인 등

○ 자연 약품의 제 1원천 : 2원천은 세균, 3원천은 균류

 

 

4. 원생생물계 [목차]

⑴ 특징

① 진핵생물임; 핵막 및 막성 세포소기관 有

② 단세포 또는 다세포

③ 다세포인 경우 기관이 다른 진핵생물계에 비해 완전히 분화되지 않음

⑵ 분류 1. 원생동물류 : 종속영양생물임, 운동 기관의 종류에 따라 구분

① 종류 1. 편모충류(예 : 트리파노소마) : 편모

② 종류 2. 섬모충류(예 : 짚신벌레) : 섬모

③ 종류 3. 아메바류(예 : 아메바) : 아메바 운동

④ 종류 4. 포자충류(예 : 말라리아 병원충) : 운동기관 無

⑶ 분류 2. 조류 : 광합성 수행, 광합성 색소에 따라 분류

① 녹조류 : 조직 단계, 엽록소 a, b

○ 조류 중에서 육상 식물과의 유연 관계가 가장 가까움

○ 엽록소 a, b, 카로티노이드(예 : 잔토필, 카로틴)

○ 세포벽 성분 유사 : 셀룰로오스

○ 예 : 해캄, 파래

② 규조류 : 단세포 단계, 엽록소 a, c

③ 갈조류 : 조직 단계, 엽록소 a, c

○ 요오드 함유

○ 예 : 미역, 다시마

④ 홍조류 : 조직 단계, 엽록소 a, d

○ 조류 중에서 남세균과 유연 관계가 가장 가까움

○ 홍조류와 남세균 둘다 남조소를 가지고 있음

○ 예 : 김, 우뭇가사리

⑤ 유글레나 : 단세포 단계, 엽록소 a, b

○ 편모 : 이동수단

○ 안점 : 빛 수용

○ 수축포 : 삼투압 유지

○ 엽록체 : 광합성, 독립영양과 종속영양 모두 가능하나 종속영양을 선호함

⑷ 분류 3. 점균류

① 죽은 사체의 유기물을 이용하여 종속 영양을 함

② 포자 형성

③ 다핵세포단계

⑸ 원생생물계 정리

① 조직단계 : 홍조류, 녹조류, 갈조류

② 다핵세포단계 : 와편모류, 점균류

③ 단세포단계 : 유글레나류, 규조류, 포자충류, 섬모충류, 편모충류, 아메바류

④ 엽록소 a+d : 홍조류

⑤ 엽록소 a+b : 녹조류, 유글레나류

⑥ 엽록소 a+c : 갈조류, 와편모류, 규조류

⑦ 포자 형성 : 점균류, 포자충류

⑧ 포자 형성하지 않음 : 섬모충류, 편모충류, 아메바류

 

 

5. 동물의 진화 [목차]

⑴ 개요

① 상동성 분석 : 공유형질 존재

② 상사성 분석(수렴진화) : 체강이 대표적

⑵ 1st. 군체성 입금편모충은 가장 오래된 동물 형태

⑶ 2nd. 군체성 입금편모충으로부터 측생동물과 진정후생동물이 분기

① 측생동물 : 포배기만 갖는 동물

○ 예 : 해면동물 (예 : 목욕해면, 화산해면)

② 진정후생동물 : 낭배기를 갖는 동물

○ 예 : ①을 제외한 나머지

⑷ 3rd. 진정후생동물로부터 2배엽성 동물과 3배엽성 동물이 분기

① 해면동물 : 배엽 구분이 없음

○ 예 : 스폰지 해면

② 2배엽성 동물 : 방사대칭 동물군

○ 예 : 자포동물(= 강장동물), 유즐동물, 판형동물

○ 자포동물(예 : 말미잘, 히드라, 해파리) : 산만신경계, 소화는 강장에서 일어남

③ 3배엽성 동물 : 좌우대칭 동물군, ①, ②를 제외한 나머지

⑸ 4th. 3배엽성 동물로부터 선구동물과 후구동물이 분기

① 선구동물 : 낭배기의 원구가 입이 됨, ②를 제외한 나머지

○ 추가적인 특징 : 단단한 중배엽 덩어리가 갈라져서 체강을 형성

○ 예 : 편형동물, 윤형동물, 선형동물, 연체동물, 환형동물, 절지동물

② 후구동물 : 낭배기의 원구가 항문이 됨, 방사난할을 함

○ 추가적인 특징 : 원장의 주름에서 체강이 형성됨

○ 예 : 극피동물, 척삭동물, 반삭동물

⑹ 선구동물 : 발생 과정에서 낭배기의 원구가 입이 됨

① 5th - 1st. 선구동물로부터 탈피동물과 촉수담륜동물이 분기

② 촉수담륜동물 : 담륜자 유생 단계를 거침

○ 담륜자 유생(트로코포라, trochophora) : 부유성 유생

○ 종류 1. 편형동물(예 : 플라나리아) : 최초의 배설계, 즉 불꽃세포가 있음, 몸이 납작하고 좌우대칭

○ 종류 2. 윤형동물(예 : 윤충류)

○ 종류 3. 태형동물, 완족동물, 추형동물 : 촉수관이 특징

○ 종류 4. 유형동물, 연체동물, 환형동물 : 나선형 난할이 특징

○ 연체동물(예 : 달팽이, 오징어, 조개) : 담륜자 진체강이 특징, 체절 퇴화

○ 환형동물(예 : 지렁이, 갯지렁이) : 담륜자 진체강이 특징, 체절 발달

○ 환형동물 : 체절화가 특징

③ 탈피동물

○ 종류 1. 선형동물

○ 예 : 예쁜꼬마선충(C. elegans), 회충

○ 종류 2. 절지동물 : 체절화, 키틴질 외골격

○ 체절 : 매우 비슷한 외관, 구조를 가진 부분의 반복에 의해 이루어져 있는 구조

○ 예 : 곤충류, 거미류

⑺ 후구동물 : 발생 과정에서 낭배기의 원구가 항문이 됨

① 5th - 2nd. 척삭동물이 분기

② 극피동물 : 유생 단계는 좌우대칭형이며, 성체는 방사형

○ 예 : 불가사리, 성게, 해삼

③ 척삭동물

○ 고유형질 1. 척삭 : 소화관과 신경다발 사이에 평행하게 배열된 유연한 막대구조

○ 사람 성체의 경우 척삭은 척추 사이에 끼어 있는 추간판(디스크)의 일부로 축소됨

○ 고유형질 2. 속이 빈 등쪽의 신경다발 → 뇌나 척수가 됨

○ 고유형질 3. 인두열

○ 고유형질 4. 항문 뒤쪽의 근육성 꼬리

④ 척삭동물의 분류

○ 두삭동물(예 : 창고기) : 평생 척삭을 가지고 있음

○ 미삭동물(예 : 우렁쉥이(멍게)) : 유생 시절에만 척삭을 가지고 있음

○ 척추동물 : 척삭이 척추로 대체됨, 폐쇄혈관계, 신장, 자웅이체

 

	호흡기관	수정방법	양막	체온	출산방법
어류	아가미	체외수정	없음	변온동물	난생
양서류	아가미 → 폐	체외수정	없음	변온동물	난생
파충류	폐	체내수정	있음	변온동물	난생
조류	폐	체내수정	있음	정온동물	난생
포유류	폐	체내수정	있음	정온동물	태생

Table. 2. 척추동물의 분류

 

⑻ 6th. 체강의 진화 : 체강은 서로 독립적으로 수렴 진화한 상사 형질

① 체강 : 동물의 체벽과 내장 사이의 빈 곳 (예 : 인간의 흉강, 복강)

② 무체강동물 : 소화관과 체벽 사이에 빈 공간이 없음

○ 예 : 해면동물, 편형동물

③ 의체강동물 : 발생과정에서 내배엽과 중배엽으로 둘러싸인 체강을 가짐

○ 예 : 윤형동물, 선형동물

③ 진체강동물 : 체강이 중배엽성 조직으로 완전히 둘러싸인 동물, ②, ③을 제외한 나머지

○ 예 : 연체동물문, 환형동물문, 절지동물문, 극피동물문, 척삭동물문

○ 담륜자 진체강 : 연체동물, 환형동물

 

입력: 2015.07.09 15:50

수정: 2019.02.05 12:57