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감수분열의 관찰

감수분열의 관찰목차1. 실험 목적2. 이론 및 원리2.1. 염색체2.1.1. 원핵세포의 염색체2.1.2. 진핵세포의 염색체2.2. 이배체와 반수체2.3. 감수분열2.3.1. 감수1분열2.3.2. 감수2분열2.4. 체세포 분열과 감수 분열의 비교2.5. 감수분열의 유전적 다양성 증진3. 실험 재료 및 방법3.1. 실험 재료3.2. 실험 방법4. 실험 결과5. 고찰6. 참고 문헌1. 실험 목적감수분열 중인 세포의 현미경 표본제작 방법을 익히고 감수분열 과정을 관찰하여 각 단계를 구분하며 제1감수분열에서 염색체의 접합을 관찰한다.2. 이론 및 원리2.1. 염색체염색체는 DNA와 히스톤 단백질이 응축되어 있는 구조로, 세포 분열 과정 중 핵 속에서 발견할 수 있다. 보통 쌍으로 존재하는데 이 중 한 벌의 염색체는 모계로부터, 나머지 한 벌은 부계로부터 물려받은 것이다.2.1.1. 원핵세포의 염색체원핵세포는 핵이 존재하지 않아 DNA가 핵 속이 아닌 세포질 속에 들어있다. 이 원형의 DNA가 응축되어 고리 모양을 이루며 응축되어 있는데, 이를 핵양체라고 한다. 원핵세포의 DNA는 ‘도메인’이라 불리는 고리형 구조를 단위로 가진다. 또한 분열 시 DNA에 복제 시작 부위인 복제원점이 있는데, 이 부분은 세포의 가운데 세포막과 연결되어 있어 이로부터 DNA의 이중가닥이 풀리며 양쪽으로 새 DNA가 합성되어간다.2.1.2. 진핵세포의 염색체진핵세포의 염색체는 핵 속에 존재하고 더 많은 유전정보를 지니기 위해 고도로 압축된 복잡한 구조의 선형 염색체를 가지고 있다. 세포 분열 시 X모양의 염색체로 변화한다. 이는 동원체를 중심으로 두개의 팔로 나뉜 구조이다.2.2. 이배체와 반수체유전체에서 염색체가 1쌍 존재하여 상동염색체를 구성하는 생물을 이배체라고 한다. 대부분의 체세포가 이배체에 포함된다. 반면 체세포가 가지고 있는 염색체의 개수가 절반인 세포를 반수체라고 하고, 생식세포와 배우자세포가 이에 포함된다. 염색체가 상동 염색체끼리 유전 물질을 교환하고 다시 염색체를 분리하게열을 통해 1개의 모세포로부터 4개의 딸세포를 형성한다. 또, 염색체 수가 일반 체세포의 반으로 줄어들게 된다. 감수분열을 통해 형성된 n개의 염색체를 갖는 생식세포 두 개가 수정하면서 다시 2n개의 염색체를 갖는 수정란을 형성한다. 이렇게 두 개의 생식세포가 결합함으로써 다음 세대를 보존할 수 있게 된다.▲ (그림2) 감수분열 과정의 모식도2.3.1. 제1감수분열1. 간기: DNA가 복제되어 유전물질이 2배가 된다. 체세포 분열과 마찬가지로 세포가 생장하는 G1기, DNA의 복제가 일어나는 S기, 단백질을 합성하는 G2기로 나뉜다.2. 전기: 상동 염색체가 접합하여 2가 염색체를 형성하고, 방추사가 나타나게 된다. 이때 DNA 상동 염색체의 재조합을 통해 유전자 교차가 일어난다. 유전자 교차는 새로운 유전자 조합을 만들어내어 유전적 다양성이 증진된다.3. 중기: 핵막이 소멸되며 상동 염색체가 적도면에 배열되고, 중심체에서 방추사가 나와 2가 염색체의 동원체에 붙게 된다.4. 말기: 다시 핵막이 나타나고, 세포질이 분열하여 2개의 딸세포가 형성된다. 딸세포는 절반의 염색체 수를 가지고 한 쌍의 염색분체로 구성되어 염색체 수는 2n 상태이다.2.3.2. 제2감수분열염색체 수의 변화는 없고 간기가 존재하지 않는다. 분열 후에는 유전 물질의 양이 모세포의 절반으로 줄어든다. 중기에는 적도면에 염색체가 배열되고, 후기에는 염색체가 분리되어 양극으로 이동한다. 그리고 말기에는 4개의 딸세포가 형성된다.2.4. 체세포 분열과 감수 분열의 비교생장을 위한 세포 분열인 체세포 분열은 대부분 동일한 염색 분체 사이에서 발생하며 유전적 변화는 일어나지 않는다. 또한 DNA 손상을 복구해야 할 때만 유전자 재조합이 일어난다. 하지만 생식세포를 형성하기 위한 분열인 감수분열은 상동 염색체 재조합이 일어나 두 배우자의 재조합 염색체가 만들어지게 된다.체세포 분열은 유전적으로 동일한 2개의 딸세포를 만들어 내고, 딸세포는 모세포와 염색체 수가 같다. 감수 분열은 유전적으로 다른 4개의법칙으로 유전적 다양성을 만들어 낸다. 첫번째로 교차는 제1감수분열 전기에서 상동 염색체가 재조합함으로서 부분적인 교환이 일어난다. 이는 새로운 DNA 조합을 만들어낸다. 두번째로는 독립의 법칙이 있다. 제1감수분열 중기에서 적도판에서의 유전자 배열과 상동 염색체의 분리, 제2감수분열 중기에서의 염색 분체의 배열과 분리는 모두 임의적으로 배열되고 분리되는 것이다. 따라서 모세포로부터 형성된 딸세포는 모세포와 다른 유전자 조합을 보이게 되는 것이다.3. 실험 재료 및 실험 방법3.1. 실험 재료현미경, 페트리접시, 면도칼, 거즈, 거름종이, 해부용 핀셋, 슬라이드 글라스, 커버 글라스, 고정된 호밀 이삭, 아세트올세인 용액, 70% 에틸 알코올3.2. 실험 방법① 꽃 피기 전의 호밀 이삭(4월 중순~5월 초순)을 따서 고정액에 넣는다.② 고정된 이삭을 70% 에틸 알코올이 든 페트리 접시에 꺼내 놓는다.③ 이삭의 중간 부분에서 낱알 1개를 핀셋으로 떼어 놓는다.④ 낱알을 분해하여 얻은 꽃밥을 슬라이드 글라스 위에 놓는다.⑤ 아세트올세인 용액을 1방울 떨어뜨린다.⑥ 해부용 핀셋으로 조직을 10분 정도 잘게 부순다.⑦ 수술의 막조직을 제거한 후 커버 글라스를 덮는다.⑧ 거름종이를 커버 글라스 위에 놓고 엄지 손가락으로 누른다.⑨ 현미경으로 저배율부터 검경한다.4. 실험 결과호밀 이삭을 이용하여 만든 표본에서는 감수분열을 관찰하기 어려웠다. 따라서 영구 프레파라트로 감수분열을 관찰하였다.영구 프레파라트로 감수분열을 관찰한 결과 감수분열의 전 단계를 찾지는 못하였으나, 몇몇 뚜렷하게 보이는 단계들을 관찰할 수 있었다. 그 관찰 결과는 다음과 같다.(왼쪽부터 순서대로 그림4, 그림5, 그림6, 그림7. 100X배율로 관찰하였다.)5. 고찰이번 실험에서는 감수분열 관찰을 위해 호밀의 이삭에서 채취한 꽃밥으로 표본을 만들어 현미경으로 관찰하였다. 직접 만든 표본에서는 감수분열이 제대로 보이지 않았다. 그 이유에는 수술의 조직을 부수는 과정을 충분히 진행하지 않았기 때문이거나 절반으로 줄어들고, 염색체 수가 변하지 않는다.각 단계에서 세포의 크기는 변하지 않는다. 다만, 딸세포가 생장하는 경우에는 크기가 작아졌다가 모세포의 크기만큼 커지는 것으로 볼 수 있다.실험 결과에 첨부된 그림4, 그림5, 그림6, 그림7과 아래의 그림8을 보자.(그림8) 감수분열의 관찰 PPT 고찰 슬라이드에 첨부된 호밀 감수분열 단계별 사진.그림4는 그림8과 비교했을 때 염색체가 세포의 적도판에 모여 있고, 희미하게 방추사가 관찰되므로 제1감수분열의 중기(그림8 상으로 E)라고 볼 수 있다. 그림5는 2개의 딸세포가 형성되었으므로 제1감수분열의 말기(그림8 상으로 H)라고 볼 수 있을 것이다. 그림6은 염색체가 응축된 모양이 3개 밖에 보이지 않는다. 따라서 4개의 딸세포를 만드는 과정 중이라고 볼 수 있을 것 같고, 이는 제2감수분열의 후기(그림8 상으로는 J)에 해당할 것이다. 그림7은 온전한 딸세포가 4개 형성된 모습이므로 제2감수분열의 말기(그림8 상으로는 L)에 해당할 것이다.그림4, 제1감수분열의 중기는 염색체가 적도면에 배열되고 방추사가 나와 염색체의 동원체에 붙는 체세포 분열의 중기와 그 과정이 비슷하다. 그러나 체세포 분열의 중기는 1가 염색체가 주인 반면 제1감수분열의 중기에서는 2가 염색체를 통해 분열이 이루어진다는 차이점이 있다. 제1감수분열의 말기인 그림5는 체세포 분열의 말기와 그 맥락이 온전히 똑같으나, 체세포 분열은 염색분체가 분리되며 분열이 끝나지만 제1감수분열의 말기는 2가 염색체를 분리한 후 제2감수분열을 수행한다는 차이점이 있다. 제2감수분열의 후기인 그림6은 제1감수분열에서 분열되었던 2개의 딸세포가 4개로 분리되는 과정이다. 또한 제2감수분열의 말기인 그림7은 온전히 2개의 딸세포가 4개의 딸세포로 분리된 사진이다. 그림6, 그림7을 체세포 분열의 후기보다는 말기와 비교했을 때, 체세포 분열은 딸세포 2개가 분리된 후 분열이 끝나지만 감수분열은 이미 제1감수분열에서 분열된 2개의 딸세포를 다시 분열하여 4개의 딸세포기, 생물학실험서, 라이프사이언스“염색체”, 네이버 지식백과, 미생물학백과, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5145148&cid=61232&categoryId=61232" https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5145148&cid=61232&categoryId=61232“염색체”, 네이버 지식백과, 미생물학백과, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5145148&cid=61232&categoryId=61232" https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5145148&cid=61232&categoryId=61232“이배체”, 네이버 지식백과, 식물학백과, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5646784&cid=62861&categoryId=62861" https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5646784&cid=62861&categoryId=62861“감수분열”, 네이버 지식백과, 분자·세포생물학백과, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5751123&cid=61233&categoryId=61233" https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5751123&cid=61233&categoryId=61233“감수분열”, 네이버 지식백과, 동물학백과, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5669932&cid=63057&categoryId=63057" https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5669932&cid=63057&categoryId=63057“감수분열”, 네이버 지식백과, 두산백과, Hype4

자연과학| 2022.10.04| 10페이지| 3,000원| 조회(187)

염색체, 진핵세포, 감수분열, 원핵세포, 반수체, 이배체, 감수1분열, 감수2분열

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체세포 분열 관찰

체세포 분열 관찰목차1. 실험 목적2. 이론 및 원리2.1. 염색체2.1.1. 원핵세포의 염색체2.1.2. 진핵세포의 염색체2.2. 이배체와 반수체2.3. 핵분열2.3.1. 간기2.3.2. 전기2.3.3. 중기2.3.4. 후기2.3.5. 말기2.4. 세포질 분열2.4.1. 식물세포의 세포질 분열2.4.2. 동물세포의 세포질 분열3. 실험 재료 및 방법3.1. 실험 재료3.2. 실험 방법4. 실험 결과5. 고찰6. 참고 문헌1. 실험 목적체세포의 세포분열 과정인 체세포분열의 전 과정을 관찰하고 염색체의 구조와 기능을 이해한다.2. 이론 및 원리2.1. 염색체염색체는 DNA와 히스톤 단백질이 응축되어 있는 구조로, 세포 분열 과정 중 핵 속에서 발견할 수 있다. 보통 쌍으로 존재하는데 이 중 한 벌의 염색체는 모계로부터, 나머지 한 벌은 부계로부터 물려받은 것이다.2.1.1. 원핵세포의 염색체원핵세포는 핵이 존재하지 않아 DNA가 핵 속이 아닌 세포질 속에 들어있다. 이 원형의 DNA가 응축되어 고리 모양을 이루며 응축되어 있는데, 이를 핵양체라고 한다. 원핵세포의 DNA는 ‘도메인’이라 불리는 고리형 구조를 단위로 가진다. 또한 분열 시 DNA에 복제 시작 부위인 복제원점이 있는데, 이 부분은 세포의 가운데 세포막과 연결되어 있어 이로부터 DNA의 이중가닥이 풀리며 양쪽으로 새 DNA가 합성되어간다.2.1.2. 진핵세포의 염색체진핵세포의 염색체는 핵 속에 존재하고 더 많은 유전정보를 지니기 위해 고도로 압축된 복잡한 구조의 선형 염색체를 가지고 있다. 세포 분열 시 X모양의 염색체로 변화한다. 이는 동원체를 중심으로 두개의 팔로 나뉜 구조이다.2.2. 이배체와 반수체유전체에서 염색체가 1쌍 존재하여 상동염색체를 구성하는 생물을 이배체라고 한다. 대부분의 체세포가 이배체에 포함된다. 반면 체세포가 가지고 있는 염색체의 개수가 절반인 세포를 반수체라고 하고, 생식세포와 배우자세포가 이에 포함된다. 염색체가 상동 염색체끼리 유전 물질을 교환하고 다시 염색체를 분리하게. 이 과정을 세포 주기라고 한다. 세포 주기에는 간기와 분열기가 있다. 간기는 G1기, S기, G2기로 나뉘고 분열기는 M기 라고도 한다. 체세포분열은 핵막의 소실, DNA 응축, 중심체 복제·이동이 일어나는 전기, 방추사 새성과 적도판에 염색체가 나열되는 중기, 중심체 방향으로 염색체 쌍이 이동하는 후기, 핵막이 다시 생성되어 염색체가 완전히 분리되는 말기로 이루어진다. 세포로 이루어진 모든 생물들은 체세포 분열을 통해 세포 수를 증가시켜 성장하고, 손상된 세포를 교체하고, 상처를 치유하게 된다.▲ (그림2) 체세포분열 과정 모식도2.3.1. 간기간기는 세포 분열 이전 단계로 DNA 복제가 일어나는 시기이다. G1기, S기, G2기 시기로 나뉘어 진행된다. G1기는 세포가 생장하는 시기이고, S기에서는 염색체를 복제한다. G2기에서는 체세포 분열을 준비하는 시기이며 이후 M기라고 하는 세포분열이 시작된다.간기는 세포가 체세포 분열을 할 수 있도록 준비하는 시기이며, 체세포 분열이 일어날 것인지 아닌지를 결정하는 시기이다. DNA가 손상되거나 중요한 시기를 완료하지 못할 경우 세포 주기를 중단하게 된다.2.3.2. 전기전기에서는 염색사가 응축되어 염색체가 되고 2개의 염색 분체가 붙은 형태로 변화하게 된다. 우선 핵막과 인이 사라지고, 중심체가 있는 세포에서는 중심체가 복제되어 반대 방향으로 이동하게 되고 이 중심체가 이동하면서 미세소관을 합성하기 시작한다. 중심체가 없는 세포에서는 극모라는 방추체가 형성된다.2.3.3. 중기중기 전 선중기에서는 염색체의 동원체가 미세소관과 결합하여 동원체 미세소관을 형성한다. 하지만 형성된 동원체 미세소관은 핵 속에 흩어져있다. 이 상태가 지속되면 방추사 형성 과정을 점검하게 되며 본격적인 중기가 시작된다.중기에서는 염색체가 적도면(세포의 정가운데)에 배열되는 시기이다. 이렇게 염색체가 모인 적도면을 적도판이라고 한다. 또한 방추사는 염색체의 동원체에 연결되어 양 극에 연결된다.2.3.4. 후기후기에서는 염색체의 분리와 분는 전기와 선중기 때 일어났던 사건이 반대로 일어나게 된다. 따라서 핵막이 생성되고, 응축되어 있던 염색체가 풀려 염색질의 상태가 된다. 인과 핵막도 다시 생성되어 세포는 다시 간기 때의 핵 모양으로 돌아가게 된다.2.4. 세포질 분열세포질 분열은 세포에서 핵분열을 끝낸 후 세포질이 나누어지는 현상을 말한다.2.4.1. 식물세포의 세포질 분열식물세포에는 세포벽이 있으므로 새로운 세포판이 형성되며 세포질이 분열하게 된다. 소포들이 연속적으로 배열되어 이들이 서로 융합하면 세포막이 되고, 섬유질이 첨가되면 완전한 세포벽이 된다. 식물세포에서 핵분열 말기가 되면 적도면을 따라 알갱이 모양의 물질이 늘어서는데, 이것들이 융합되어 세포판을 형성하고 세포질을 나눈다. 그 후 세포판 양쪽에 셀룰로오스 같은 물질이 쌓여 세포벽이 만들어져 세포질이 완전히 분리되게 된다.2.4.2. 동물세포의 세포질 분열동물세포에서는 말기가 되면 적도면에서 세포질의 바깥에서 안쪽을 향해 잘록해져서 합입되어 세포질이 완전히 분리된다. 따라서 딸핵이 각각 1개씩 있는 2개의 세포가 된다. 세포질 분열은 대부분 핵분열에 의해 이루어지지만, 다핵세포 같은 경우 핵분열은 하지만 세포질 분열은 하지 않는다.▲ (그림3) 동물세포와 식물세포의 세포질 분열 모식도3. 실험 재료 및 방법3.1. 실험 재료양파 뿌리, 고정액(아세트산 : 에탄올 = 1 : 3), 0.1M HCl, 아세트올세인 염색시약, 핀셋, 해부침, 슬라이드 글라스, 커버 글라스, 현미경3.2. 실험 방법① 양파 뿌리가 1~2cm 정도 자랐을 때 뿌리 끝을 잘라 고정액에 담그고 1~2일간 고정한다.② 뿌리를 0.1 HCl에 담그고 8분간 가수분해시킨다.③ 뿌리를 꺼내 증류수로 씻는다.④ 슬라이드 글라스 위에 양파뿌리 한 개를 올린 후 정단부를 약 1mm 정도만 남기고 나머지는 제거한다. 정단부는 끝이 하얗게 되어 있으므로 잘 구별해서 사용하도록 한다.⑤ 아세트올세인으로 충분히 염색하고, 해부침이나 핀으로 근단을 잘게 부수며 염색이 잘되도록 한정을 살펴보는 실험을 진행하였다. 광학현미경을 통해 400배로 확대하고 immersion oil을 사용하여 관찰하였다. 그 결과는 다음 사진과 같다.▲ (그림4) 숫자 순서대로 간기, 중기, 후기, 그리고 세포질 분열을 관찰한 사진이다.5. 고찰실험 결과에서 그림4-1은 세포 내에서 염색사가 꼬인 듯한 모양이 희미하게 보이는 것으로 보아 간기 상태의 세포로 보인다. 그림4-2는 염색체가 적도판에 배열되어 있는 것으로 보아 중기 상태의 세포로 보인다. 그림 4-3은 염색 분체가 양극으로 끌려가는 듯한 모양을 보아 후기 상태의 세포로 보인다. 그림 4-4는 자세히 보면 세포벽이 가까이 있는 두 세포 사이 가운데 부분에는 생성되지 않았다. 따라서 세포질 분열을 하는 모습으로 보인다.관찰한 결과 간기 상태일 때의 가장 많이 관찰되었고, 그 다음으로는 후기, 중기가 많이 관찰되었다. 출현 빈도를 보아 세포 주기에서 가장 긴 단계는 간기이고, 그 다음으로 후기, 중기가 길다고 볼 수 있을 것 같다.체세포 분열은 생장을 위한 세포 분열이다. 다세포 생물에서는 체세포 분열을 통해 발생, 생장, 손상된 부위를 재생하는 역할을 수행한다. 단세포 생물의 경우 출아법, 분열법 등으로 번식하기 때문에 체세포 분열이 번식의 역할을 수행한다고 볼 수 있을 것 같다.세포는 성장하면서 크기가 성장하기도 하고 분열에 의해 개수가 많아지기도 한다. 세포는 성장하면서 크기가 커지는데, 세포가 커질수록 혈관으로부터 물질을 받아 대사작용을 하는 데 오랜 시간이 걸리고, 주위와 닿는 표면적이 감소하여 물질교환의 효율이 떨어지게 된다. 대사작용을 하는 데 시간이 오래 걸린다면 에너지 효율이 낮아지고, 대사과정을 진행한 후 생성되는 결과 물질이 부족해질 것이다. 이는 세포가 작을수록 물질교환에 효율적이라는 것과 같다. 따라서 세포 크기를 작게 유지하되 분열을 통해 개수를 늘리는 것이, 즉 세포 크기의 성장보다 분열에 의한 성장이 생물의 생명 유지에 유리할 것이다.정상 세포는 세포에 따라 일정 수만큼 분열 과정에서 아세트올세인 염색약을 충분히 제거하지 않아서 과도하게 붉게 보이는 것으로 보인다.6. 참고 문헌민철기, 생물학실험서, 라이프사이언스“염색체”, 네이버 지식백과, 미생물학백과, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5145148&cid=61232&categoryId=61232" https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5145148&cid=61232&categoryId=61232“이배체”, 네이버 지식백과, 식물학백과, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5646784&cid=62861&categoryId=62861" https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5646784&cid=62861&categoryId=62861“유사분열, 체세포분열”, 네이버 지식백과, 분자·세포생물학백과, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?cid=61233&docId=5751228&categoryId=61233" https://terms.naver.com/entry.naver?cid=61233&docId=5751228&categoryId=61233“체세포분열”, 위키백과, Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%B2%B4%EC%84%B8%ED%8F%AC%EB%B6%84%EC%97%B4" https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%B2%B4%EC%84%B8%ED%8F%AC%EB%B6%84%EC%97%B4“체세포분열”, 네이버 지식백과, 두산백과, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1146942&cid=40942&categoryId=32322" https://terms.naver.com/entry.naver?docId=114694

자연과학| 2022.10.04| 11페이지| 3,000원| 조회(229)

염색체, 핵분열, 진핵세포, 원핵세포, 반수체, 세포질분열, 이배체

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천연지시약 만들기 및 pH 측정목차1. 실험 목적2. 이론 및 원리2.1. 지시약2.2. pH와 산·염기2.3. 산염기 지시약2.4. 천연 지시약3. 실험 재료 및 방법3.1. 실험 재료3.2. 실험 방법4. 실험 결과5. 고찰6. 참고 문헌1. 실험 목적지시약의 종류와 그 원리에 대해 알고 천연 지시약을 만드는 법을 익힌다.2. 이론 및 원리2.1. 지시약화학 반응의 변화를 감지하거나 일정한 상태를 판별하는 데 사용하는 시약을 지시약이라고 한다. 지시약은 적정을 하면서 중화점을 알아내거나 수소 이온의 농도(산, 염기 여부)를 알기 위해 주로 사용된다. 지시약은 변화가 나타남을 색깔, 형광, 발광 등으로 나타낸다.2.2. pH와 산·염기pH란 용액에 존재하는 수소 이온의 수를 나타낸 것으로 [H+]라 쓴다. pH 지수를 통해 용액의 산성도를 가늠할 수 있게 한다. 이는 [H+]의 역수에 상용로그를 취한 값으로 구할 수 있다.pH = -log10[H+]물은 자동 이온화 과정을 1.0x10-7M의 수소이온과 1.0x10-7M의 수산화 이온을 만든다. 용액 속에 수소 이온이 많을수록 pH 지수가 작아지고, 수소 이온이 적을수록 pH 지수가 커진다. 순수한 물의 pH인 7을 기준으로 pH 지수가 7보다 작으면 산성, 7보다 크면 염기성이라고 한다.▲ (그림2) 일상생활에서 볼 수 있는 용액들의 pH 값2.3. 산염기 지시약산염기 지시약은 산염기 반응에서 종말점을 중화점을 확인하기 위해 사용하는 지시약이다. 수소 이온 지수(pH), 즉 어떤 용액에서 H+를 얼마나 내놓는가에 따라 그 색깔이 달라진다. 용액의 수소 이온 지수가 변함에 따라 분자구조가 바뀌는 지시약 분자가 많아진다. 따라서 분자구조가 바뀔 때 분자의 색깔도 함께 바뀌게 된다. 이 변화하는 색깔을 관찰하면 pH를 알 수 있고, 중화점을 찾는 것도 가능해진다. 대표적인 산염기 지시약으로는 리트머스 종이, 페놀프탈레인, 메틸 오렌지, 브로모티몰 블루가 있다. 지시약의 색이 변하는 pH의 범위를 변색 범위라 한다. 그림1은 지시약에 따른 변색 범위를 나타낸 그림이다.▲ (그림3) 산염기 지시약의 변색 범위2.4. 천연 지시약지시약 중에서도 식물에서 얻을 수 있는 재료로 만드는 지시약을 천연 지시약이라고 한다. 주로 안토시아닌 색소를 포함한 식물을 이용한다. 안토시아닌 색소는 H+의 농도에 따라 색이 달라진다. 따라서 산성 용액과 반응했을 때는 붉은색, 염기성 용액과 반응했을 때에는 푸른색을 띠게 된다. 안토시아닌 색소를 가지고 있는 식물에는 장미꽃, 자주색 양배추, 붓꽃, 제비꽃, 포도껍질, 검은콩 등이 있으며 이들은 모두 천연 지시약으로 사용될 수 있다.천연 지시약은 안토시아닌 색소 추출을 위해 지시약의 재료가 되는 식물을 물에 넣고 끓여준 후 용액만 걸러내면 지시약으로 사용이 가능하다.3. 실험 재료 및 방법3.1. 실험 재료잘게 자른 보라색 양배추, 핫 플레이트, 비커, pH 표준용액(pH 1~12), 만능 지시약, BTB 용액(Bromothymol blue), 페놀프탈레인 용액(Phenolphthalein), 식초, 이온 음료, 세제, 락스, 마이크로 피펫, 팁, 96well Plate3.2. 실험 방법① 보라색 양배추를 잘게 잘라 비커에 넣고 물에 잠길 정도로만 부어준다. 양배추를 잘게 자를수록 색소 추출이 잘 된다.② 핫 플레이트에 물을 비커를 올리고 15분 정도 끓어 색소를 추출한다.③ 색소가 추출된 수용액을 50ml 튜브에 따로 분리하고 식힌다.④ 96 well plate에 pH 표준용액을 pH 1부터 pH 12까지 순서대로, 1붵 12까지 3방울씩 넣는다.⑤ A열에는 만능 지시약, B열에는 BTB 용액, C열에는 페놀프탈레인 용액을 1방울씩 떨어뜨려주고, D열에는 만들어 둔 천연 지시약을 100㎕씩 넣어준다.⑥ 약 1분이 지난 후 표준용액의 색깔 변화를 관찰하고 기록한다.⑦ 식초, 음료수, 세제, 락스를 각각 E, F, G, H열에 100㎕씩 넣고 지시약을 1방울씩 떨어뜨려 pH를 예측해본다.4. 실험 결과이번 실험에서는 보라색 양배추를 이용하여 천연지시약을 만들어보고 pH 지수마다 만능 지시약, BTB용액, 페놀프탈레인 용액, 양배추 지시약이 어떤 색변화를 보이는지 관찰해보고 식초, 이온음료, 세제, 락스의 pH 지수를 예측해보았다. 그 결과는 아래 사진과 같다.▲ (그림3) 96well plate에 지시약으로 반응을 살펴본 결과5. 고찰그림3에서 E, F, G, H열에는 순서대로 식초, 이온음료, 락스, 세제를 넣었고, 3칸마다 만능 지시약, BTB 용액, 페놀프탈레인 용액, 양배추 지시약을 반응시켜 색 변화를 관찰하였다.식초와 만능 지시약을 반응시켰을 때의 색은 만능 지시약과 pH 3, pH 4, pH 5 표준 용액을 반응시킨 색과 비슷하므로 식초의 pH 지수는 3~5로 볼 수 있을 것 같다. 이온음료와 만능 지시약을 반응시켰을 때의 색은 만능 지시약과 pH 3, pH 4 표준 용액을 반응시킨 색과 비슷하므로 이온음료의 pH 지수는 3, 4로 볼 수 있을 것 같다. 락스와 만능 지시약을 반응시켰을 때의 색은 만능 지시약과 pH 10, pH 11, pH 12 표준 용액을 반응시킨 색과 비슷하므로 락스의 pH 지수는 10~!2로 볼 수 있을 것 같다. 세제와 만능 지시약을 반응시켰을 때의 색은 pH 3과 pH 4 사이의 색과 비슷한 주황색 빛을 보이므로 세제의 pH 지수는 3~4로 볼 수 있을 것 같다.식초와 BTB 용액을 반응시켰을 때의 색은 BTB 용액과 pH 3, pH 4, pH 5 표준 용액을 반응시킨 색과 비슷하므로 식초의 pH 지수는 3~5로 볼 수 있을 것 같다. 이온음료와 BTB 용액을 반응시켰을 때의 색은 BTB 용액과 pH 3, pH 4 표준 용액을 반응시킨 색과 비슷하므로 이온음료의 pH 지수는 3, 4으로 볼 수 있을 것 같다. 락스와 BTB 용액을 반응시켰을 때의 색은 pH 2, pH 3 사이의 색과 비슷한 밝은 노란색을 보이므로 pH 지수는 2~3으로 볼 수 있을 것 같다. 세제와 BTB 용액을 반응시켰을 때의 색은 BTB 용액과 pH 2, pH 3 표준 용액을 반응시킨 색과 비슷하므로 세제의 pH 지수는 2~3으로 볼 수 있을 것 같다.식초, 이온음료, 세제와 페놀프탈레인 용액을 반응시켰을 때는 무색을 보이므로 pH 지수를 예측할 수 없다. 하지만 락스와 페놀프탈레인 용액을 반응시켰을 때의 색은 pH 11 표준 용액을 반응시킨 색과 비슷하므로 락스의 pH 지수는 11로 볼 수 있을 것 같다.식초와 양배추 지시약을 반응시켰을 때의 색은 양배추 지시약과 pH 1, pH 2 표준 용액을 반응시킨 색과 비슷하므로 식초의 pH 지수는 1~2로 볼 수 있을 것 같다. 이온음료와 양배추 지시약을 반응시켰을 때의 색은 양배추 지시약과 pH 5 표준 용액을 반응시킨 색과 비슷하므로 이온음료의 pH 지수는 5로 볼 수 있을 것 같다. 락스와 양배추 지시약을 반응시켰을 때의 색은 양배추 지시약과 pH 10 표준 용액을 반응시킨 색과 비슷하므로 락스의 pH 지수는 10으로 볼 수 있을 것 같다. 세제와 양배추 지시약을 반응시켰을 때의 색은 양배추 지시약과 pH 6 표준 용액을 반응시킨 색과 비슷하므로 세제의 pH 지수는 6으로 볼 수 있을 것 같다.각 시료의 pH 지수 문헌값을 알아보면 식초의 pH 지수는 3.0~3.5, 이온음료의 pH 지수는 어떤 이온음료를 사용하여 실험했는지 알 수 없으나 대부분의 이온음료의 pH 지수는 2.5~3.4로 알려져 있다. 락스의 pH 지수 문헌값은 10~12이고 세제의 pH 지수는 산성 세제는 6 이하, 중성세제는 6~8, 세탁세제는 9.5 정도이다.실험에서 락스와 BTB 용액을 반응시켰을 때 색 변화에 따르면 pH 지수는 2~3, 즉 산성으로 예측되었는데 실제 락스의 pH 지수 문헌값은 10~12였다. 이는 96well plate의 G열에 락스를 넣은 후 H열에 세제를 넣을 때 세제가 옆으로 흘러 들어가 색변화가 문헌값과 다르게 일어났을 것이라고 생각한다.또한 락스와 페놀프탈레인 용액을 반응시켰을 때 아주 옅은 자주색이 일어나고 다시 무색으로 유지되어 제대로 색 변화를 관찰하기 어려웠다. 그 이유로는 첫번째, 페놀프탈레인 용액의 변색 반응이 느린 반응이므로 색이 없어진 것으로 보인다. 두번째, 공기 중의 이산화탄소가 반응하여 pH 농도가 떨어져 색이 없어진 것으로도 생각할 수 있을 것 같다.어떤 종류의 세제를 사용하여 실험했는지 알 수 없었는데, 지시약과 반응시킨 세제의 pH 지수는 대부분 2~6 정도로 예측할 수 있었다. 따라서 pH 지수가 6 이하인 산성 세제를 이용하여 실험을 했음을 알 수 있었다.6. 참고 문헌“pH”, 네이버 지식백과, 두산백과, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1250261&cid=40942&categoryId=32251" https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1250261&cid=40942&categoryId=32251“지시약”, 네이버 지식백과, 두산백과, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1144297&cid=40942&categoryId=32254" https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1144297&cid=40942&categoryId=32254“천연 지시약”, 네이버 지식백과, 두산백과, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5888856&cid=40942&categoryId=32251" https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5888856&cid=40942&categoryId=32251

자연과학| 2022.10.03| 8페이지| 2,000원| 조회(428)

pH, 지시약, 산, 염기, 산염기지시약, 천연지시약

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광합성 색소 분리

광합성 색소 분리목차1. 실험 목적2. 이론 및 원리2.1. 광합성2.1.1. 명반응2.1.2. 암반응2.2. 엽록소2.3. 광합성 색소2.4. 종이 크로마토그래피 (paper chromatography)3. 실험 재료 및 방법3.1. 실험 재료3.2. 실험 방법4, 실험 결과5. 고찰6. 참고 문헌1. 실험 목적종이 크로마토그래피를 이용하여 식물 잎에서 광합성 색소를 분리하고 색소의 빛 흡수를 알아본다. 또, 분광광도기(spectrophotometer)를 이용한 시료 분석방법을 알아본다.2. 이론 및 원리2.1. 광합성광합성은 빛 에너지를 이용하여 이산화탄소(CO2)와 물(H2O)로부터 글루코스(C6H12O6)와 산소(O2)가 만들어지며, 빛 에너지를 화학 에너지로 전환하는 과정이다. 이 과정은 아래와 같은 화학식으로 표시된다.6CO2 + 12H2O → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O지구에 있는 독립영양생물들은 광합성을 통해 필요한 에너지를 얻는다. 생태계에서의 에너지 흐름에서 보면 광합성은 생태계를 유지하는 에너지를 공급하는 역할을 한다. 광합성은 식물세포 내 존재하는 세포내 소기관인 엽록소에서 일어난다.2.1.1. 명반응명반응은 빛 에너지를 화학 에너지(ATP, NADPH)로 전환시키는 반응이다. 틸라코이드 막에 있는 광계 I(photosystem I), 광계 II(photosystem II), 시토크롬 b6f 복합체(cytochrome b6f complex), ATP 합성효소 (ATP synthase)와 같은 4개의 단백질 복합체에 의해 일어난다. 빛 에너지는 광계 I과 광계II 내부에 있는 색소에서 의해 흡수된다.명반응은 광분해와 광인산화 반응 두 단계로 나눌 수 있다. 광분해 과정에서는 광계 내 광합성 색소가 흡수한 빛 에너지에 의해 물이 분해되어 전자와 수소 이온과 산소를 생성한다. 광인산화 과정은 광합성 색소가 흡수한 빛 에너지를 화학 에너지로 전환시켜 ATP를 만들어내고, 암반응에서 쓰일 NADPH2를 만든다.2.1.2. 암반응암반응은 스후, 당을 생성하고 RuBP 재생성한 다음 ATP와 NADPH2를 이용하여 GA3P(glyceraldehyde 3-phosphate)를 만드는 과정을 반복한다.▲ (그림1) 캘빈 회로2.2. 엽록체식물 세포 내에 있는 세포 소기관으로, 광합성이 일어나는 장소이다. 원형 또는 타원형구조에 지름은 약 5~10㎛, 두께는 2~3㎛이다.엽록체의 세포막은 외막, 내막의 이중막으로 되어있다. 내막은 엽록체 내외로 출입하는 물질들의 통과를 조절하는 역할을 한다. 내막에는 틸라코이드(thylakoid)라는 동전 모양의 막 구조물이 존재한다. 틸라코이드는 광합성 과정 중 명반응이 일어나는 장소이고 내부에 엽록소가 존재한다. 틸라코이드 막에는 명반응에 관여하는 광계 I, 광계 II가 존재한다. 이 틸라코이드가 쌓여 있는 구조를 그라나(grana)라고 한다. 틸라코이드와 내막 사이의 공간을 스트로마(stroma)라고 하고 그 내부는 기질(액체)로 가득 차 있다. 광합성 과정 중 암반응(캘빈 회로)가 일어나는 장소이고, 내부에는 엽록체의 DNA, 리보솜, 단백질, 효소들이 존재한다.▲ (그림2) 엽록체의 구조엽록체에는 여러 종류의 색소가 있어 빛 에너지를 흡수할 수 있다. 엽록체는 흡수한 빛 에너지를 이용해 식물이 살아가는 데 필요한 유기물들을 생성한다.2.3. 광합성 색소광합성색소는 광합성의 에너지원인 햇빛을 흡수하는 색소이다. 광합성생물의 계통과 유연에 따라 특징적인 분포를 하고 있다. 주요 광합성 색소에는 엽록소 a, 엽록소 b, 카로티노이드가 있다.엽록소 a와 엽록소 b는 식물의 광합성 과정 중 명반응을 담당한다. 주로 청색과 적색 파장의 빛을 흡수한다. 엽록소는 빛 에너지를 받아서 들뜬 전자를 전자수용체로 전달하고 이 전자를 환원시킨다.그 외 엽록소에서 흡수하지 못한 빛 에너지를 흡수하는 색소를 보조색소라고 한다. 이 보조색소에는 카로티노이드, 피코빌린 등이 있다. 보조 색소가 흡수하는 빛은 청색과 적색 파장의 중간 파장의 빛을 흡수한다. 보조 색소에서 흡수된 에너지의 일의 구조2.4. 종이 크로마토그래피 (paper chromatography)정지상과 이동상을 사용하여 시료들이 섞여 있는 혼합물을 이동속도 차이를 이용하여 분리하는 방법이다. 크로마토그래피는 기본적으로 액체, 기체 등의 시료를 말하는 이동상(mobile phase)와 고정되어 있는 종이를 말하는 고정상(stationary phase)로 구성되어 있다. 광합성 색소 분리 실험에서는 여과지에 흡착된 물이 고정상이고 전개액으로 사용되는 유기용매가 이동상이다. 색소 혼합물이 모세관 현상에 의해 전개액을 따라 여과지를 이동할 때 물과 전개액이 녹는 비에 따라 이동속도에 차이가 나게 된다. 크로마토그래피는 혼합물의 분리·분석, 화합물의 정제, 분자량의 측정 등에 이용되며, 종이 크로마토그래피 외에도 이온교환크로마토그래피, 관크로마토그래피 등 그 종류가 다양하다.각 물질들은 물과 용매 사이의 분배계수에 따라 각각 다른 위치에서 멈추게 되어 분리가 일어나게 되는데, 각 성분들의 분리는 ‘전개율(Rate of flow)’으로 측정하게 된다.전개율 (Rf) = 원점에서 각 광합성 색소의 이동거리 / 원점에서 용매의 이동거리고정상과 이동상 등이 같으면 같은 물질의 전개율을 항상 같기 때문에, 이 원리를 이용하여 미지의 물질을 분석하는 것이 가능하다.3. 실험 재료 및 방법3.1. 실험 재료시금치 잎, yellow tip, 약절구, 거름종이(2x15cm 크기), 연필, 자, 마이크로피펫, 팁, 시험관, EP tube, 약절구, 아세톤, 석유에테르-아세톤 용액(9:1)3.2. 실험 방법① 시금치 잎 약 5g을 가위로 잘게 자른 후 약절구에 아세톤 5ml을 넣어 시금치가 걸쭉한 죽 같이 되도록 갈아준 후 1.5ml EP tube에 나누어 담는다.② 2 x 15cm 크기 거름종이의 한 쪽 끝에서 1cm 되는 곳을 잘라 삼각형을 만든 다음 삼각형 끝에서 2cm 되는 부분을 연필로 선을 긋는다.③ yellow tip으로 시금치 죽을 찍어서 종이의 연필선 부근에 얇게 긋는다. 시료가 마르면 끝이 용매에 살짝 닿을 정도로 크기를 조정한다. 시험관에 종이를 넣을 때 종이가 시험관 벽에 붙지 않도록 조심하고 시험관을 꼭 닫는다.⑥ 용매가 전개되어 종이 끝까지 오기 전에 종이를 꺼내서 연필로 최종선을 표시한 후 말린다. 각 band의 중간 지점을 표시하여 Rf를 구하고 색깔을 기록한다.4. 실험 결과종이크로마토그래피를 이용하여 식물세포의 광합성 색소를 분리하는 실험을 진행하였고 그 결과는 그림5와 같다.▲ (그림5) 종이크로마토그래피를 이용한 광합성 색소 분리 실험 결과분리된 색소는 총 4가지이며 엽록소a, 엽록소b, 잔토필, 카로틴이 분리되었다. 엽록소a는 짙은 녹색, 엽록소b는 연한 녹색, 잔토필은 연한 노란색, 카로틴은 짙은 노란색이다.그림5를 보면 전개액은 약 70mm 정도 이동하였고 엽록소 a는 17mm, 엽록소 b는 13mm, 잔토필은 23mm, 카로틴은 50mm 이동하였다. 따라서 Rf값은 각각 엽록소 a는 17mm/70mm=0.24, 엽록소 b는 13mm/70mm=0.19, 잔토필은 23mm/70mm=0.33, 카로틴은 50mm/70mm=0.71이다.이를 표로 정리하면 다음과 같다.색소엽록소 a(짙은 녹색)엽록소 b(연한 녹색)잔토필(연한 노란색)카로틴(짙은 노란색)전개율(Rf값)0.240.190.330.715. 고찰이번 실험에서는 종이크로마토그래피를 이용한 식물세포의 광합성 색소를 분리하는 실험을 하였다.시금치 잎을 갈 때 아세톤 5ml를 넣고 죽같이 걸쭉하게 만들었다. 알코올은 식물세포의 인지질층과 광수용체(막단백질)을 녹일 수 있다. 따라서 종이크로마토그래피를 수행할 때 결과가 더 잘 나오게 하기 위해 알코올의 종류 중 하나인 아세톤을 넣은 것으로 보인다.크로마토그래피는 중력의 반대 방향인데도 거름종이를 따라 석유에테르-아세톤 용액이 이동하게 되는데, 이는 모세관 현상 때문인 것으로 보인다. 모세관 현상이란 가느다란 관에서 용액 분자 사이의 인력과 용액 분자의 가느다란 관의 벽 사이에 작용하는 인력에 의해 용액이 올라가는 현상이다. yperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5569251&cid=61233&categoryId=61233" https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5569251&cid=61233&categoryId=61233“광합성”, 네이버 지식백과, 두산백과, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1065203&cid=40942&categoryId=32311" https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1065203&cid=40942&categoryId=32311“엽록체”, 네이버 지식백과, 시사상식사전, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=933460&cid=43667&categoryId=43667" https://terms.naver.com/entry.naver?docId=933460&cid=43667&categoryId=43667“광합성색소”, 네이버 지식백과, 생명과학대사전, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=430609&cid=60261&categoryId=60261" https://terms.naver.com/entry.naver?docId=430609&cid=60261&categoryId=60261“크로마토그래피”, 네이버 지식백과, 두산백과, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1151105&cid=40942&categoryId=32254" https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1151105&cid=40942&categoryId=32254“크로마토그래피”, 네이버 지식백과, 분자·세포생물학백과, Hyperlink 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자연과학| 2022.10.03| 9페이지| 2,000원| 조회(322)

크로마토그래피, 광합성, 엽록소, 광합성색소, 명반응, 암반응

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바나나 DNA 추출 목차 1. 실험 목적 2. 이론 및 원리 2.1. DNA 2.2. DNA의 구조 2.2.1. 화학적 구조 2.2.2. 물리적 구조 2.3. DNA의 기능 2.4. DNA 추출 방법 3. 실험 재료 및 실험 방법 3.1. 실험 재료 3.2. 실험 방법 4. 실험 결과 5. 고찰 6. 참고문헌 1. 실험 목적 바나나(식물세포)의 DNA를 추출함으로써 생물의 유전정보를 저장하는 물질인 DNA의 구조와 특성을 이해하고 추출 원리를 알아본다. 2. 이론 및 원리 2.1. DNA DNA는 살아있는 모든 유기체와 바이러스의 유전적 정보를 담고 있는 실 모양의 핵산이다. 염색체의 주성분으로 유전 정보를 염기 서열로 암호화하여 저장하고 있다. DNA는 유전 정보를 보관하고 보존하는 데 이용된다. 2.2. DNA의 구조 DNA는 뉴클레오타이드 2가닥이 결합한 이중나선 구조이다. 각 가닥은 염기, 5탄당인 디옥시리보스, DNA가 음전하를 띠게 하는 인산염으로 구성되어 있다. 2.2.1. 화학적 구조 염기에는 퓨린 (purine) 계열, 피리미딘(pyrimidine) 계열 두 가지가 있으며, 퓨린 계열에는 아데닌(Adenin; A), 구아닌(Guanine; G), 피리미딘 계열에는 사이토신(Cytosine; C), 타이민(Thymine; T)이 있다. 이중나선 구조에서 퓨린 계열의 염기는 반대 가닥의 피리미딘 계열 염기와 수소 결합을 한다. A-T 염기 쌍은 두 개, G-C 염기 쌍은 세 개의 수소 결합으로 결합한다. 이 염기쌍의 결합들을 DNA의 상보성 또는 상보적 염기라고 하고, 이는 DNA의 복제, 전사에 기여한다. ▲ (그림1) 뉴클레오타이드의 화학적 구조 뉴클레오타이드의 선형 중합체는 뉴클레오타이드의 당이 인산디에스터 결합으로 연결되어 만들어진다. 즉 5’,3’-인산 다이에스터 결합을 하고 이 결합이 역방향으로 되어있다. 이는 DNA에 작용하는 효소에게 DNA의 방향을 가르쳐주는 역할을 한다. 2.2.2. 물리적 구조 DNA는 두 뉴클레오타이드 가닥이 반대 방향으로 뻗어가며 이중나선 구조를 형성한다. 이중나선에서 염기는 나선의 안쪽에 있고, 인산과 디옥시리보스는 바깥쪽에 있다. DNA에서는 큰 고랑(major groove)과 작은 고랑(minor groove)을 볼 수 있다. 이는 염기 쌍을 형성하는 글리코시드 결합이 대각선상에 있지 않기 때문이다. 고랑에는 추가적인 수소결합이 가능한 염기 쌍 원자들이 있으므로, 특정 염기서열을 인식하는 단백질들이 이 고랑에서 염기 쌍과 수소결합을 하면서 특정 염기서열과 상호작용할 수 있다. ▲ (그림2) DNA의 이중나선구조. 큰 고랑(Major groove)과 작은 고랑(Minor groove)를 형성한다. 2.3. DNA의 기능 DNA는 기본적으로 유전 정보를 저장하는 기능과 단백질을 합성하는 기능을 가진다. 단백질 합성을 위해 DNA는 자가복제를 하는데, 자가 복제를 할 때 DNA 가닥을 분리한 뒤 DNA 중합효소가 각 가닥의 상보적인 염기 서열을 가진 DNA를 생성한다. 그 다음 새로 만들어진 그 다음 기초가 되는 주형 가닥을 지정한 후 그로부터 RNA로 전사(transcription)되는 데 사용된다. 2.4. DNA의 추출방법 일반적으로 DNA 추출 방법은 DNA를 추출할 시료를 수집한 후 시료에 계면활성제액을 넣고 계면활성제로 세포의 세포막과 지질을 분리한다. 그 다음 세포 용해를 위해 에탄올을 넣어주면 흰색의 가는 선 모양의 물질이 생성된다. 이 물질이 DNA라고 볼 수 있다. ① 유기 추출 유기추출은 비용이 덜 들고 순수한 DNA를 대량생성하므로 실험실에서 자주 사용한다. 방법은 쉬우나 다른 방법보다 시간이 오래 걸린다. ② Chelex 추출 Chelex 수지를 시료에 첨가 후 용액을 끓인 다음 와동 및 원심분리를 하는 방법이다. 유기 추출보다 훨씬 빠르고 간단하며 하나의 튜브만을 필요로 하기에 오염 위험도가 낮다. 하지만 많은 양을 산출할 수 없다는 단점이 있다. 3. 실험 재료 및 실험 방법 3.1. 실험 재료 바나나, 99.9% 에탄올( -20℃), 계면활성제(액체 세제), 소금, 지퍼백, 체망, 나무젓가락, 50ml 튜브, filter paper, 마이크로피펫, 팁, 아세트올세인 용액, 증류수 3.2. 실험 방법 ① 증류수 50ml에 소금 1g과 계면활성제(액체 세제) 3ml을 넣고, 소금이 완전히 녹을 때까지 잘 섞어 소금-계면활성제액을 만든다. ② 바나나 50g을 지퍼백에 넣고 손으로 주무르면서 잘게 부순다. ③ 실험 전에 바로 만든 소금-계면활성제액 50ml를 바나나가 담긴 지퍼백에 넣고 약 10분동안 잘 섞으면서 녹여준다. ④ 고운 체망을 이용하여 용액을 걸러 찌꺼기를 제거하고 바나나 추출액을 만든다. ⑤ 바나나 추출액을 50ml tube에 10ml 담은 후, 나무 막대를 tube에 대고 차가운 에탄올 20ml가 막대를 타고 내려가도록 조심스럽게 붓는다. 섞지 말고 가만히 두면서 DNA가 에탄올층으로 올라오도록 한다. ⑥ 흰색의 가는 선 모양의 물질이 생기면 나무젓가락으로 휘감아 올린다. ⑦ 추출된 DNA를 EP tube로 옮긴 후 증류수 150㎕를 넣어 resuspend한다. ⑧ 마이크로피펫으로 DNA 용액을 취하여 filter paper에 글씨를 작성한다. ⑨ 5분간 충분히 말려준 후 글씨를 작성한 부분에 아세트올세인 용액을 떨어뜨리고 15분간 염색한다. ⑩ 염색이 끝난 filter paper를 끓는 물에 5분간 de-staining한다. ⑪ DNA로 작성한 글씨를 확인한다. 4. 실험 결과 바나나(식물세포)로부터 DNA를 추출하는 과정을 진행했고, filter paper에 추출한 DNA 용액으로 ‘A+’이라는 글씨를 적은 후 아세트올세인 용액으로 염색하고 가열한 증류수에 넣어 de-staining하였다. 그 실험 결과는 아래 사진과 같다. ▲(그림3) filter paper에 DNA 추출물로 작성한 글씨 5. 고찰 실험 과정 중 바나나를 잘게 으깨는 과정이 있었다. 식물세포 내부 구조를 보면 세포막이 DNA가 존재하는 세포질을 둘러싸고 있다. 그러므로 으깨는 과정을 통해서 식물세포의 세포벽을 없애서 DNA 추출을 쉽게 하기 위함이다. 실험 과정 중 소금-계면활성제액을 만들 때 증류수에 소금을 첨가하였다. 이는 소금의 Na+과 음전하를 띠는 DNA를 전기적인 중성으로 만들어 DNA가 더 잘 뭉치게 하는 것 같다. 또한 소금-계면활성제액에는 계면활성제 역할을 하는 세제도 첨가되는데, 세제는 세포막과 핵막의 성분인 지질이 녹아 세포막과 핵막이 파괴되어 세포 밖으로 DNA가 쉽게 빠져나오게 된다. 따라서 DNA가 바나나와 소금-계면활성제액 혼합물 안으로 쉽게 녹아들 수 있게 하는 것으로 보인다. 실험을 할 때 에탄올을 -20℃로 차갑게 사용하였다. DNA는 에탄올에 대한 용해도가 낮아 에탄올을 넣어주게 되면 DNA가 표면으로 떠오르게 된다. 이는 에탄올의 온도가 낮을수록 DNA가 더 잘 분리되어 표면 위로 더 잘 보이게 될 것이다. DNA를 확인하기 위해 아세트올세인 용액을 사용하는 이유에는 전하와 전기적 인력과 관련있다. DNA는 인산기 때문에 음전하를 띠고, 아세트올세인은 양전하를 띠기 때문에 둘이 전기적 인력으로 인해 결합하여 DNA가 붉게 염색된다. 위 방법과 똑같은 방법으로 동물세포의 DNA도 추출 및 관찰할 수 있을 것이다. 대신 동물세포에는 세포벽이 존재하지 않으므로 시료를 으깨는 과정은 제외해야 할 것이다. 실험 결과(그림3)을 보면 DNA가 추출된 결과 일부가 뚜렷하게 보이지 않고 희미하게 관찰되었다. 그 이유로는 첫째, 아세트올세인 용액으로 filter paper을 염색한 후 충분히 기다리지 않고 증류수에 넣어 de-staining했기 때문인 것으로 보인다. 둘째, 추출된 DNA를 resuspend하는 과정에서 응축된 DNA가 제대로 녹지 않아 filter paper에 글씨를 적을 때 희미한 부분이 생긴 것으로 보인다. 6. 참고문헌 “DNA”, 네이버 지식백과, 분자·세포생물학백과, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5568909&cid=61233&categoryId=61233" https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5568909&cid=61233&categoryId=61233 “DNA”, 네이버 지식백과, 미생물학백과, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5144868&cid=61232&categoryId=61232" https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5144868&cid=61232&categoryId=61232 “DNA”, 네이버 지식백과, 이우주 의학사전, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=3468940&cid=60408&categoryId=58529" https://terms.naver.com/entry.naver?docId=3468940&cid=60408&categoryId=58529 “DNA”, 위키피디아, Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/DNA_%EB%B6%84%EB%A6%AC" https://ko.wikipedia.org/wiki/DNA_%EB%B6%84%EB%A6%AC “바나나(브로콜리) DNA 추출 및 DNA 확인 실험”, Hyperlink "https://blog.naver.com/PostView.naver?blogId=sangmi001&logNo=222304175396" https://blog.naver.com/PostView.naver?blogId=sangmi001&logNo=222304175396 “바나나 DNA 추출 실험”, Hyperlink "https://poem-tist.tistory.com/108" https://poem-tist.tistory.com/108

자연과학| 2022.10.03| 8페이지| 2,000원| 조회(2,023)

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