소개글
"fundamentals of cell biology"에 대한 내용입니다.
목차
1. 종 동정을 위한 분자 기법
1.1. DNA 추출
1.2. PCR
1.3. 염기서열 분석 및 종 동정
1.4. 유전자은행 활용
1.5. 계통수 구축
2. 생물학적 에너지 전달에 대한 이해
2.1. 세포의 에너지 생산 과정
2.2. 광합성과 호흡의 공통점
2.3. 화학 삼투압 이론의 제안
2.4. 화학 삼투압 이론의 검증 및 발전
2.5. 화학 삼투압 이론의 생물학적 응용
3. 분자 생물학적 기법의 응용
3.1. DNA 바코드
3.2. 법과학 분야의 활용
3.3. 보전 유전학에의 응용
4. 참고 문헌
본문내용
1. 종 동정을 위한 분자 기법
1.1. DNA 추출
DNA 추출은 생물학적 실험에서 가장 기본적이고 중요한 단계 중 하나이다. DNA를 추출하는 과정은 세포로부터 순수한 DNA를 분리하여 얻는 것을 말한다. DNA 추출 방법에는 다양한 방법이 존재하지만, 대체로 유사한 절차를 거치게 된다.
먼저, 세포로부터 DNA를 분리하기 위해서는 세포 막을 파괴하는 과정이 필요하다. 혈액 시료와 같이 세포가 액체 상태로 존재하는 경우에는 상대적으로 추출이 쉽다. 고체 형태의 시료의 경우, 액체 질소로 냉각시켜 세포를 파쇄하는 것이 일반적인 방법이다. 시료가 혈액인 경우, PBS (Phosphate Buffered Saline)로 세포를 안정화시키고 최적의 상태로 유지할 수 있다.
다음으로, 세포 내부의 핵막과 세포막을 용해시키기 위해 lysis buffer와 proteinase K를 이용한다. Lysis buffer는 세포막을 용해시키는 계면활성제를 포함하고 있으며, proteinase K는 DNA를 분해할 수 있는 단백질을 제거한다. 이 과정을 통해 핵 속의 DNA를 분리해낼 수 있다.
그 다음으로는 DNA를 침전시키는 과정이 필요하다. 여기서는 주로 알코올을 사용하는데, 에탄올이나 isopropanol을 첨가하면 DNA가 침전되어 분리된다. 이때 DNA 이외의 다른 세포 성분들은 용액 상태로 남게 된다.
마지막으로, 침전된 DNA를 정제하는 단계가 필요하다. 원심분리를 통해 DNA를 분리하고, 세척 용액으로 불순물을 제거한다. 최종적으로 순수한 DNA를 얻기 위해 TE 버퍼나 멸균수에 녹여내는 과정이 수행된다.
이와 같은 일련의 과정을 통해 추출된 DNA는 후속 실험에 사용될 수 있는 순수한 상태가 된다. DNA 추출은 유전자 분석, 진단, 법의학 등 다양한 분야에서 필수적으로 이루어지는 기초적인 단계라고 할 수 있다."
1.2. PCR
PCR은 DNA를 증폭하는 대표적인 기술로, 실험에서 중요한 역할을 담당한다"". DNA 추출 후에는 PCR을 통해 특정 유전자인 미토콘드리아 시토크롬 b 유전자를 증폭시켰다"". 구체적으로 Master mix를 준비하여 각 튜브에 분주한 후 추출한 주형 DNA를 첨가하고 Taq 중합효소를 사용해 증폭을 진행하였다"".
이때 30회 반복되는 PCR 과정은 다음과 같다: 95°C에서 1분간 DNA 변성, 55°C에서 40초간 프라이머 결합, 72°C에서 45초간 DNA 합성"". PCR 결과의 품질은 1.5% 아가로스 겔 전기영동을 통해 확인하였다"".
PCR은 민감도와 특이도, 수율 및 정확도가 크게 향상된 기술로, 다양한 생물학적 연구에 활용되고 있다"". 특히 미토콘드리아 DNA 분석은 계통발생 연구에 오랫동안 사용되어 왔으며, 그중에서도 시토크롬 b 유전자는 종 수준에서의 식별과 진화적 관계 규명에 유용한 것으로 알려져 있다"".
1.3. 염기서열 분석 및 종 동정
염기서열 분석 및 종 동정은 DNA 추출과 PCR 과정을 거쳐 얻은 증폭된 DNA 단편을 자동 염기서열 분석기로 해독하여 종을 동정하는 과정이다. 염기서열 분석을 통해 얻은 DNA 염기서열은 유전자은행에 저장된 데이터베이스와 비교되어 시료의 종을 동정하게 된다.
시료에서 추출된 DNA는 PCR 과정을 거쳐 증폭되고, 이렇게 증폭된 DNA 단편의 염기서열은 자동 염기서열 분석기를 이용하여 해독된다. 해독된 DNA 염기서열은 유전자은행의 데이터베이스와 비교 분석되어 시료의 종이 최종적으로 확인된다. 이때 종 동정을 위해 주로 사용되는 유전자는 미토콘드리아 DNA의 cytochrome b 유전자와 같은 단편이다.
종 동정을 위한 분자 기법은 기존의 형태학적 특징 관찰에 비해 훨씬 정확하고 신뢰할 수 있는 방법이다. 특히 형태적 특징이 유사한 근연 종들의 경우 분자 기법을 통해 명확한 구분이 가능하다. 또한 시료가 극소량이거나 훼손된 경우에도 분자 기법을 활용할 수 있...
참고 자료
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Liao CH, Shollenberger LM (2003) Survivability and long-term preservation of bacteria in water and in phosphate-buffered saline. Letters in Applied Microbiology, 37, 45-50
Santos RR, Costa SHF, LOBO RNB (2002) Effect of 0.9% saline solution and phosphate buffer saline at different temperatures and incubation times on the morphology of goat preantral follicles. Braz. J. vet. Res. anim. Sci, 39. 254-295
Kocher TD, Thomas WK, Edwards SV, Pääbo S, Villablanca FX, Wilson AC (1989) Dynamics of mitochondrial DNA evolution in animals: amplification and sequencing with conserved primers. Proceedings of the National Academy of Science of the United States of America-Biological Science, 86, 6196-6200
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