전형성능
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1. 개요
전형성능은 식물이나 동물의 세포가 완전한 개체로 발달할 수 있는 능력을 의미한다. 식물 세포는 세포 배양을 통해 캘러스를 형성하고, 캘러스로부터 완전한 개체를 얻을 수 있어 전형성을 쉽게 발휘한다. 반면, 일반적인 동물 세포는 전형성을 발휘하지 않지만, 아프리카발톱개구리의 소장 상피 세포 핵 이식을 통해 동물 세포 핵의 전형성이 확인되었으며, 배반포의 내부 세포 덩어리, 즉 배아줄기세포가 전형성을 가진다는 것이 밝혀졌다.
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| 전형성능 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
| 학문 분야 | 발생학, 세포생물학 |
| 유형 | 세포 상태 |
| 관련 주제 | 분화능, 다분화능, 전분화능, 단분화능 |
| 전능성 (Totipotency) | |
| 정의 | 단일 세포가 분열하고 발달하여 완전한 유기체를 형성할 수 있는 능력 |
| 특징 | 유기체의 모든 세포 유형을 생성할 수 있음 |
| 예시 | 접합자, 포자, 식물 세포 |
| 응용 | |
| 식물 생명공학 | 식물 복제 및 유전 형질 전환 |
| 동물 생명공학 | 동물 복제, 배아 줄기 세포 연구 |
| 의학 | 조직 공학, 세포 치료 |
| 역사적 맥락 | |
| 발견 | 19세기 후반, 식물 세포의 전분화능 관찰 |
| 주요 연구 | 한스 슈페만의 도롱뇽 배아 분리 실험 |
| 발전 | 체세포 핵이식 기술 개발로 동물 세포의 전분화능 연구 |
| 관련 용어 | |
| 다분화능 (Pluripotency) | 여러 종류의 세포로 분화할 수 있지만, 완전한 개체를 형성할 수 없는 능력 |
| 전분화능 (Totipotency) | 모든 종류의 세포로 분화할 수 있는 능력 |
| 단분화능 (Unipotency) | 한 종류의 세포로만 분화할 수 있는 능력 |
| 참고 문헌 | |
| 학술 논문 | 발생학, 세포생물학 관련 전문 학술지 |
| 교과서 | 발생학, 세포생물학 관련 대학 교재 |
| 추가 정보 | |
| 관련 연구 기관 | 줄기 세포 연구 센터, 발생 생물학 연구실 |
2. 식물 세포의 전형성능
오스트리아의 식물학자 하버란트(Haberlandt)는 여러 식물 조직으로부터 세포를 분리하여 무균적으로 증식시켜 마침내 원래와 똑같은 식물 개체를 육성하였다. 그리고 생명을 유지하는 최소 단위는 세포이고, 식물체를 구성하는 어떤 세포도 완전한 식물체를 형성하며, 식물의 생활 주기를 갖추는 데 필요한 정보를 갖고 있는 것을 확인하였다. 이것을 전형성능이라는 말로 표현한다. 1930년대 초에 캘러스(callus)라고 하는 부정형의 세포괴가 최초로 인위적으로 유도되었다.
식물 세포(부위는 묻지 않음)에 영양 성분과 특정 식물 호르몬을 첨가하여 배양하면 탈분화되어 캘러스라는 미분화 세포군을 얻을 수 있다. 이 캘러스는 부정아나 부정근과 같은 기관을 거쳐 완전한 개체를 형성할 수 있다. 이 때문에 식물 세포는 전형성을 쉽게 발휘한다.
2. 1. 캘러스 유도
식물 세포에 영양 성분과 특정 식물 호르몬을 첨가하여 배양하면 탈분화되어 캘러스라는 미분화 세포군을 얻을 수 있다. 캘러스는 부정아나 부정근과 같은 기관을 거쳐 완전한 개체를 형성할 수 있다.2. 2. 전형성능의 확인
오스트리아의 식물학자 하버란트(Haberlandt)는 여러 식물 조직으로부터 세포를 분리하여 무균적으로 증식시켜 원래와 똑같은 식물 개체를 육성하였다. 그리고 생명을 유지하는 최소 단위는 세포이고, 식물체를 구성하는 어떤 세포도 완전한 식물체를 형성하며, 식물의 생활 주기를 갖추는 데 필요한 정보를 갖고 있는 것을 확인하였다. 이것을 전형성능이라는 말로 표현한다. 1930년대 초에 캘러스(callus)라고 하는 부정형의 세포괴가 최초로 인위적으로 유도되었다.식물 세포에 영양 성분과 특정 식물 호르몬을 첨가하여 배양하면 탈분화되어 캘러스라는 미분화 세포군을 얻을 수 있다. 이 캘러스는 부정아나 부정근과 같은 기관을 거쳐 완전한 개체를 형성할 수 있으므로, 식물 세포는 전형성을 쉽게 발휘한다.
3. 동물 세포의 전형성능
피부 세포와 같은 일반적인 동물 세포는 배양해도 개체를 형성하지 않으며, 식물 세포와 달리 전능성은 발휘되지 않는다. 그러나, 아프리카발톱개구리의 소장 상피 세포의 핵을, 핵을 제거한 미수정란에 이식하면 완전한 개체가 형성된다는 사실을 통해, 동물 세포의 핵에는 전능성이 있음이 확인되었다. 또한, 배반포의 내부 세포 덩어리는 전능성을 가지는 것으로 밝혀졌으며, 배아줄기세포(ES 세포)에 이용되고 있다.
3. 1. 핵 이식을 통한 전형성능 확인
일반적인 동물 세포는 피부 세포와 같이 배양해도 개체를 형성하지 않으며, 식물 세포와 달리 전능성은 발휘되지 않는다. 그러나, 아프리카발톱개구리의 소장 상피 세포의 핵을, 핵을 제거한 미수정란에 이식하면 완전한 개체가 형성된다는 사실을 통해, 동물 세포의 핵에는 전능성이 있음이 확인되었다.3. 2. 배아줄기세포와 전형성능
배반포의 내부 세포 덩어리는 전능성을 가지는 것으로 밝혀졌으며, 배아줄기세포(ES 세포) 연구에 활용되고 있다. 피부 세포와 같은 일반적인 동물 세포는 배양해도 개체를 형성하지 않으며, 식물 세포와 달리 전능성은 발휘되지 않는다. 그러나 아프리카발톱개구리의 소장 상피 세포의 핵을, 핵을 제거한 미수정란에 이식하면 완전한 개체가 형성된다는 사실을 통해, 동물 세포의 핵에는 전능성이 있음이 확인되었다.
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