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IB Mathematics AA Internal Assessment (7)

Phu My Hung is an urban area located in Ho Chi Minh City, Vietnam, and most of Saigon South International School (SSIS) students live in this area. Vietnam is famous for having disorganized traffic due to the motorbikes, therefore causing tourists to find it hard to walk around. This applies to Phu My Hung as well: when I was walking around in Phu My Hung, I realized that some roads are very narrow so that it is hard to walk through. However, as a person lived in Phu My Hung for 7 years, I could not sense this difficulty while I was on the motorbike or a taxi. This led me to question, is this because the land was mainly used for vehicles instead of human pathways? Through exploring these mathematical approaches I hope to discover ‘To what extent is the road in Vietnam distributed fairly between the pathway for people and the road for vehicles?’, so that people are able to make an informed decision about the type of transport that they will use in Vietnam. Such that if the data showed that the land was distributed fairly, the reader can choose which type of transport they prefer; if the data showed that the land was distributed unfairly, the reader can choose the type of transport with more convenience. In this paper, ‘road’ will be defined as a piece of land that is built for vehicles and ‘pathway’ will be defined as a piece of land that is built for citizens to walk around.

자연과학| 2022.04.07| 26페이지| 2,000원| 조회(148)

수학, IB, mathematics, 수학레포트, internal assessm..

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IB Biology Internal Assessment

Research QuestionEffect of different types of antibiotics on the germination rate of Pisum sativum seeds?IntroductionAs the human race developed, several inventions were made to help our lives better. Antibiotics are one of them which significantly improved human health and life expectancy. Yet, it is considered a contaminant when it is found in the environment. Antibiotics get into the environment by mainly two ways: 1) When a person or an animal takes in antibiotics, excess of them, either in its original form or modified form, is released through their waste, or 2) through wastewater as unused antibiotics are discarded (“Antibiotics and the Environment”). They are known to have a significant effect on plant growth, its nutrition value, and the environment as it produces ‘super-microbes’ due to its promotion of antibiotic resistance (Lehman). Then what would be the effect of different types of antibiotics on the rate of seed germination? Would it accelerate it or decelerate it?Background InformationSeed germination is a process of an organism growing from a seed. First, during imbibition, the seed absorbs the water which triggers the metabolic activation of the seed. Then, the energy is used to promote cell division and growth of the shoot (Allott and David 435).Research done by Vaness Miden, et al. states that plant germination’s response may be positive or negative depending on the plant species and type of antibiotics, but plant trait was affected significantly even with a low concentration of any type of antibiotics.

공학/기술| 2022.04.07| 18페이지| 2,000원| 조회(274)

생물학, IB, biology, 생물학레포트, internal assessmen..

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[21-2] 연세대학교 공학/일반생물학및실험(2) A+ 레포트 - PCR 실험

[이름][교수님]공학 생물학 및 실험 (2)[제출 날짜]PCR 실험Objective (목적)Polymerase Chain Reaction (이하 PCR)은 소량의 DNA나 RNA 샘플을 단기간에 대량으로 복제를 할 수 있는 기술이다. 이 기술은 현대에 분자 생물학 실험에 필수적으로 사용되며, 바이러스 감염 진단, 친자 확인, 범죄 수사 등에 활발히 사용되고 있다. 이 기술을 고안한 캐리 B. 멀리스는 공로를 인정받아 1993년도에 노벨 화학상을 수상하였다. 이번 수업에서 행한 실험을 통해, PCR 실험의 원리 이해와 실험 방법을 습득을 목표로 했다.Results (결과)PCR 실험이 끝난 후, DNA 샘플을 agarose gel에 gel electrophoresis를 해서 PCR이 된 DNA product size를 확인한다. 그림 1에서 보이듯이, 오른쪽의 검은 선이 400bp 보다 조금 아래 인 것으로 보아, 이 PCR product 의 길이는 약 390~400 bp로 보인다.Discussion (실험의 해석)PCR 실험은 증폭이 성공적이기 위한 조건들이 다양한 만큼, 이하 조건 중 하나라도 오차가 생길 경우 실험은 실패로 돌아가게 된다. PCR 실험에서 실패란, 최종 DNA product의 양이 계산한 값과 적게 나왔을 경우라고 가정한다.온도PCR 실험을 할 때 온도는 가장 중요한 요인 중 하나이다. DNA마다 요구하는 온도가 다른데, 이는 DNA마다 고유의 GC ratio가 있기 때문이다. Adenine과 thymine 사이에는 2개의 수소 결합이 있지만, guanine과 cytosine 사이에는 3개의 수소 결합이 있기 때문이다. 이 말인즉슨 GC ratio가 높으면 요구하는 온도도 높아질 것이다. 그러나 온도가 너무 높으면 primer과 template 간의 annealing이 잘 안 되고, 온도가 너무 낮으면 primer non-specific annealing을 하며 DNA 증폭 시에 오류가 발생할 확률이 높아지게 된다. 그러므로 PCR 실험 중rimer의 melting temperature(Tm)는 55도에서 70도 사이이고, forward primer과 reverse primer의 Tm 은 5도 이상 차이 나지 않는 것이 좋다. 이는 일정한 온도에서 두 primer 모두 DNA에 제대로 annealing 해야 하기 때문이다.또, primer의 염기서열 중, 네 가지 nucleotides가 고르게 분포된 게 가장 안정적이다. 예를 들어, 3’에서 G나 C가 연속으로 세 개씩 붙어 있다면 nonspecific priming을 할 확률이 높아 지지만, 3’에 G나 C가 하나만 있다면 오히려 고정에 도움이 될 수 있다.셋째로, primer가 secondary structure를 만들지 않게 primer를 18-25 base pair 정도로 유지 해야 한다. 만약 primer가 너무 길 경우에 purification을 통해서 unconjugated nucleotides를 제거함으로 길이를 줄이는 방법도 있다.마지막으로, primer의 농도는 0.1에서 1 μM로 제한한다. 농도가 짙어질수록 annealing이 잘 되는 것이 아니라, mispriming이 될 확률이 높아지게 되며, 농도가 너무 묽을 때에는 target region에 annealing이 덜 되게 되기 때문이다.그러므로, 해당 조건중에 하나라도 성립이 되지 않는다면, PCR product의 양은 계산한 것과 적게 나올 수도 있다.pHPCR 실험을 할 때 효소인 DNA polymerase의 activity를 극대화 하기 위해 완충 용액을 쓰게 된다. 보통 Tri-HCl을 사용하며, pH 8.0에서 9.5 사이로 유지를 한다. 만약 올바르지 않은 buffer를 사용하게 된다면 효소들이 제 기능을 못하게 됨으로써 실험은 성공적이지 않을 수도 있다.[dNTP]Deoxynucleoside triphosphate(dNTP)는 nucleotide에 pyrophosphate가 functional group으로 존재한 것과 동일하며, 이 bond가 hydrol과적인 것으로 나타났기에, 그러지 않은 조합을 사용했을 경우 PCR의 product는 목표했던 양보다 적게 나올 수 있다.Mg2+Mg2+은 PCR에서 dNTP가 polymerize 할 수 있도록 도와준다. DNA polymerase의 active site에서 Mg2+는 catalyze로 primer의 3’-OH과 dNTP의 phosphate group 사이에 결합이 생기게 도움을 준다. 마그네슘은 MgCl2의 형태로 PCR tube 안에 넣어지게 되며, 농도는 1-4mM 사이가 권장된다. 이는 마그네슘 농도가 너무 높으면 dNTP가 잘못 결합하는 경우와 같은 replication error가 일어나며, 마그네슘 농도가 너무 낮으면 DNA polymerase의 활동이 저하 되기 때문에 PCR product가 목표했던 양보다 적을 수가 있기 때문이다.Systematic errorPCR에 쓰이는 용액은 양이 매우 적기 때문에 pipette를 사용해 정확한 양을 추출하여 사용해야 한다. 만약 pipette에 고장이 나 있어서 계속해서 actual 값보다 더 높은 값이나 낮은 값을 보여주면 PCR에 사용해야 하는 용액을 계산한 값보다 다른 양을 사용하게 되고, PCR 실험은 예상한 결과와 다르게 나올 것 이다. 이 경우에는 실험을 몇 번 반복해도 pipette는 여전히 고장 나 있기에 실험값은 precise 해지겠지만, accurate 하지는 않을 것이다. 이처럼 실험 methodology가 정확해도 사용하는 장비에 오류가 있다면 실험은 성공적이지 않을 것이다.Further study1.PCR를 행하는 경우에 대게 18-25 base pair 정도 하는 primer를 쓴다. PCR 실험은 primer의 길이가 증가함에 따라, 게놈에서 특정 염기서열을 찾는 시간이 줄어드는 것으로 알려져 있다. 예를 들어, 사람의 게놈은 약 30억 base pair로 이루어 져 있고, 만약 사람의 DNA로 PCR 실험을 행할 시, primer가 12 base pair로 이루어져 있으면 같이 떨어지기에 18에서 25 base pair 정도로 길이를 제한한다. 또한, 다수의 실험을 통해, primer가 18에서 25 base pair 정도로 길었을 때, annealing이 잘 된 것으로 나타났기에, PCR 실험에서는 통상적으로 이 길이의 primer를 쓴다.2.DNA replication은 원래 DNA polymerase가 필수적이지만, PCR 실험은 고온에서 행해지기에 효소인 polymerase가 denature 되기에 정해진 주기마다 PCR tube에 DNA polymerase를 다시 넣어 줘야 한다. 이는 시간이 오래 걸릴 뿐 더러 경제적으로도 효율적이지 않다. 이를 해결하기 위해 현대에는 고온을 견딜 수 있는 thermostable DNA polymerase인 Taq polymerase나 Pfu polymerase를 쓴다. Taq polymerase는 온천에서 사는 박테리아, Thurmus aquatics, 에서 이름을 따왔고, 72도에서 최고 반응 속도를 보이며 95의 고온까지 견딜 수 있는 것으로 알려졌다. Pfu polymerase 또한 고균인 Pyrococcus furiosus에서 이름을 따왔으며, Taq polymerase처럼 고온에서 DNA 복제가 가능하지만, 그보다 가격이 더 비싸지만, 더욱더 안정적이고 정확한 것이 특징이다. 이는 Taq polymerase와 달리 Pfu polymerase는 exonuclease activity를 통해 오차를 줄일 수 있기 때문이다. 이 때문에, Pfu polymerase는 Taq polymerase보다 DNA 복제 속도가 느리다. 각 polymerase의 단점들을 보완하기 위해, Taq polymerase와 Pfu polymerase를 섞어서 사용하는 방법도 있다.Reference (참고문헌)Campbell 일반생물학, 19장 453쪽. 11th edition. .Quora, “Why Are Primer Lengths OFTEN 18~25 NUCLEOTIDES LONG?”, HYPERLIN21.Thermo Fisher Scientific - US, “Pcr Setup-Six Critical Components to Consider.”, HYPERLINK "http://www.thermofisher.com/kr/ko/home/life-science/cloning/cloning-learning-center/invitrogen-school-of-molecular-biology/pcr-education/pcr-reagents-enzymes/pcr-component-considerations.html" www.thermofisher.com/kr/ko/home/life-science/cloning/cloning-learning-center/invitrogen-school-of-molecular-biology/pcr-education/pcr-reagents-enzymes/pcr-component-considerations.html, September 10th, 2021.MCLAB , “Pfu DNA Polymerase.”, HYPERLINK "http://www.mclab.com/Pfu-DNA-" www.mclab.com/Pfu-DNA-, September 10th, 2021.ResearchGate, “Why It Is Recommended to Use Primers That Are of Length between 18 - 30 Base Pair for Sequencing? Why LONGER Primers Fails to Execute The Sequencing?”, HYPERLINK "http://www.researchgate.net/post/Why-it-is-recommended-to-use-primers-that-are-of-length-between-18-30-base-pair-for-sequencing-Why-longer-primers-fails-to-execute-the-sequencing" www.researchgate.net/post/Why21.

공학/기술| 2022.04.07| 5페이지| 1,000원| 조회(293)

생물학, 연세대학교, 일반생물학및실험, 생물학 레포트, 공학생물학및실험

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[21-2] 연세대학교 공학/일반생물학및실험(2) A+ 레포트 - Miniprep

[이름][교수님]공학 생물학 및 실험 (2)[제출 날짜]MiniprepObjective (목적)지난 실험들에서 배운 실험들을 한 번에 응용할 수 있는 실험으로, 박테리아에 들어 있는 플라스미드 DNA를 본 실험에서 minipreparation으로 추출하는 과정을 거치며, 그 원리를 탐구한다.Results (결과)[사진 1] 실험 결과물을 전기영동 한 후위의 결과 사진을 보았을 때, 두 번 반복한 실험 모두 plasmid가 5kb 가량인 것으로 나타났다. 일반적으로 transformation에 가장 흔히 쓰이는 E. coil의 plasmid는 보통 4.7kb에서 16.8kb까지인 것으로 보아, 5kb는 적절한 plasmid 크기라고 볼 수 있다.Discussion (실험의 해석)DNA의 plasmid가 작으면 작을수록 형질전환에 유리하다. 이는 DNA fragment 삽입 이후에도 더욱 안정적이고, 박테리아가 불필요한 gene을 복제하는 것을 줄일 수 있기 때문이다. 지난 주에 배운 heat shock transformation은 특히 작은 plasmid을 사용하는 것이 유리한 반면, electroporation 및 프로토플라스트 기법은 대형 plasmid에 의한 변환에 더 적합한 것으로 보인다.Plasmid preparation은 결과물의 양에 따라서 명칭이 달라진다:Minipreparation: DNA yield 5 – 50 ugMedipreparation: DNA yield 100 – 350 ugMaxipreparation: DNA yield 500 – 850 ugMegapreparation: DNA yield 1.5 – 2.5 mgGigapreparation: DNA yield 7.5 – 10.0 mgPlasmid preparation의 마지막 단계인 purification에서 다양한 방법을 응용할 수 있다.Ethanol precipitationEthanol precipitation은 에탄올이 DNA의 antisolvent로 작용한다는 점을 이용해서 DNA를 침전시키는 방법이다.Spin columnSpin column은 실리카 겔에 DNA만 흡착시키도록 하고, 나머지 물질들은 흘려내고, 후에 순수한 nucleic acid만 채취하는 방식이다.[그림 1] Spin columnPhenol-chloroform extraction마지막으로, phenol-chloroform extraction이란 lysis가 완료된 뒤, phenol-chloroform 혼합물을 첨가하게 된다면 세포의 단백질과 지방은 녹게 되고, nucleic acid만 수용 상태로 남아 그것을 추출해내는 방법이다.Minipreparation을 실행할 시에 주의해야 할 것이 몇 가지 사항이 있다.한 번에 너무 많은 세포들을 minipreparation을 하려는 시도는 좋지 않다. 권장 셀 양을 초과할 경우 용해 완충제의 양이 모든 셀을 효율적으로 용해시키지 못할 수 있기 때문이다.세포 용해 후 세포를 vortex 하지 말아야 한다. 이는 숙주 염색체 DNA를 절단하여 gDNA 오염을 유발할 수 있기 때문이다. (Vortexing이란 액체를 소용돌이쳐서 균일하게 섞이게 하는 방법이며, shaking과는 명백히 다르다).Minipreparation에서 반드시 해야 할 사항은 다음과 같다.실험에 사용할 세포를 완전히 용해시켜야한다. Plasmid DNA를 모두 방출하려면 모든 세포를 용해해야 하며, 세포가 뭉치지 않도록 주의해야 한다.Minipreparation을 행할시, plasmid yield가 목표했던 양보다 더 적을 수도 있다. 이 점을 개선시키기 위해서 취할 수 있는 행동은 다음과 같다:Use optimal growth conditions박테리아를 배양시킬 때 가장 흔하게 사용되는 broth는 Luria-Bertani broth (LB)와 Terrific Broth (TB)인데, 박테리아마다 제일 잘 자라는 broth 종류가 다르므로 preliminary trial를 해보는 것이 좋다. 또한, 박테리아마다 제일 잘 자라는 optimal growth condition (온도, incubation 횟수, shaking 속도, oxygenation) 등이 다 다르기에 실험 전에 충분한 조사를 하는 것은 필수적이다.Optimize choice of bacteria일부 박테리아는 DNA 복제보다 단백질 발현에 더 최적화되어 있기도 하며, 어떤 박테리아는 plasmid와 함께 분해될 수 있는 탄수화물이나 endonuclease를 함유하고 있기에 DNA 복제에 최적화 돼 있는 modified E. coil와 같은 박테리아를 사용하는 것이 가장 좋다.Reference (참고문헌)Molecular Cloning: A Laboratory Manual (3rd edition). 2001.National Library of Medicine, “Plasmid size can affect the ability of Escherichia coli to produce high-quality plasmids”, HYPERLINK "https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22782268/" https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/22782268/, Oct 10th, 2021.ScienceDirect, “1.06 – DNA cloning in Plasmid Vectors”, HYPERLINK "https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B97*************0088" https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/B97*************0088, Oct 11th, 2021.Zymo Research, “How to increase plasmid yield”, HYPERLINK "https://www.zymoresearch.com/blogs/blog/how-to-increase-plasmid-yield" https://www.zymoresearch.com/blogs/blog/how-to-increase-plasmid-yield, Oct 11th, 2021.

공학/기술| 2022.04.07| 4페이지| 1,000원| 조회(266)

생물학, 연세대학교, 일반생물학및실험, 생물학 레포트, 공학생물학및실험

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[21-2] 연세대학교 공학/일반생물학및실험(2) A+ 레포트 - Transformation

[이름][교수님]공학 생물학 및 실험 (2)[제출 날짜]TransformationObjective (목적)Plasmid DNA를 간편한 방법을 이용해 대장균에 집어넣는 과정을 수행해 봄으로써 형질전환(transformation)의 개념과 방법을 배운다.Results (결과)[사진 1] 1/10 희석 (좌)와 1/100희석 (우)항생제 저항성을 갖춘 대장균은 배지 표변에서 개별적으로 자라 colony를 형성한다. 사진1에서 나타났듯이, 1/100배 희석을 한 배양지에는 214 colonies 밖에 없는 반면, 1/10배 희석을 한 배양지에는 colony의 개수가 월등히 많다.Discussion (실험의 해석)Transformation이란 naked DNA가 microbial cell사이에 옮겨 다니는 과정을 가리킨다. Transformation중에서도 heat shock transformation과 electroporation이 있는데, 이 실험에서는 heat shock transformation을 이용했다. Heat shock transformation은 [그림 1]에 보이는 것과 같이 박테리아에 Ca2+과 열을 가해 세포의 permeability를 높여 plasmid를 주입하는 방식이다. 보통 Ca2+를 주입하기 위해 CaCl2를 사용하는데, 이는 CaCl2가 물에서 Ca2+과 Cl−로 완전히 분해 될 수 있기 때문이다.[그림 1] Heat shock transformationPlasmid DNA란 간혹 eukaryotic cell에 발견 되지만, 대부분 박테리아 세포에서 발견되며, 염색체가 아닌 작은 원형 이중 가닥 DNA분자이다. 종종 plasmid에서 발견되는 유전자는 박테리아에게 항생제 내성과 같은 장점을 보인다. Plasmid DNA에는 multiple cloning site (MCS)가 있는데, 제한 효소와 함께 사용 될 경우, 원하는 DNA fragment를 삽입할 수 있게 된다. Plasmid DNA가 transformation에서 중요한 이유는 plasmid가 gene를 옮기는 vector 역할을 하기 때문이다.이 실험에서 선택된 selection marker는 ampicillin resistant gene이였다. 사진 1에서 나타났듯이, 1/100배 희석을 한 배양지에는 214 colonies 밖에 없는 반면, 1/10배 희석을 한 배양지에는 주어진 공간 당 박테리아의 수가 많았기에 1/100 희석을 한 배양지에 비해 colony의 개수가 월등히 많다. 만약 colony가 생성이 될 경우, 박테리아는 이제 항생제 ampicillin에 resistant하다고 볼 수 있으며, 그러므로 실험은 성공적이었다고 결론 지을 수 있다.Agar plate에 잘못된 antibiotics를 썼을 수도 있다. 이럴 경우, 박테리아 안에는 다른 antibiotics resistant gene이 없기 때문에 colony 생성에 어려움을 겪을 수도 있다. 이럴 경우에는 올바른 antibiotic를 사용하면 colony가 생성 될 것이다.Agar plate가 genus Bacillus의 생물에 감염이 되었다면 colony가 생겨도 죽임을 당하기에 몇 분내로 안 보이게 될 것이다. 이럴 경우 깨끗이 소독된 agar plate에서 새롭게 실험을 진행해야 한다.박테리아가 자라기 위해서는 적절한 영양소와 pH가 필요한데, 만약 그 조건을 충족하지 못 한다면, 일반 박테리아의 colony 형성 속도에 비해 월등히 낮을 수가 있다. 그러므로 실험이 성공적이기 위해서는 박테리아가 자라기 위해서는 충분한 영양소(broth)와 올바른 pH가 유지 되어야한다.Further study[그림 2] Origin of replication in prokaryotes and eukaryotesOrigin of replication이란 DNA 복제가 시작되는 지점이며, [그림 2]에 나타난 바와 같이, 박테리아와 같은 prokaryote는 origin of replication이 한 군데(monorepliconic)인 반면, eukaryote에는 수백에서 수천 군데의 origin of replication(multirepliconic)이 있다. 이는 eukaryotic 염색체보다 prokaryotic 염색체가 월등히 길기 때문이다. 그 말인즉슨, eukaryotic DNA는 site-specific replication origin이 필요 없으며, 세균이 인식 할 수 있는 origin of replication이 없기 때문에 결국 세균 내에서 복제가 불가능해진다.Reference (참고문헌)1. Campbell 일반생물학, 16장, 19장. 10th edition. 2015.2. Molecular Cloning: A Laboratory Manual (3rd edition). 2001.3. Britannica, “Transformation”, HYPERLINK "https://www.britannica.com/science/transformation-biology" https://www.britannica.com/science/transformation-biology, October 1st, 2021.4. ThermoFisher Scientific, “Bacterial Transformation and Competent Cells – A Brief Introduction”, HYPERLINK "https://www.thermofisher.com/kr/ko/home/life-science/cloning/cloning-learning-center/invitrogen-school-of-molecular-biology/molecular-cloning/transformation/competent-cell-basics.html" https://www.thermofisher.com/kr/ko/home/life-science/cloning/cloning-learning-center/invitrogen-school-of-molecular-biology/molecular-cloning/transformation/competent-cell-basics.html, October 1st, 2021.5. Nature, “Plasmid / Plasmids”, HYPERLINK "https://www.nature.com/scitable/definition/plasmid-plasmids-28/" https://www.nature.com/scitable/definition/plasmid-plasmids-28/, October 1st, 2021.6. University of Missouri-St. Louis, “Why won’t my cultures grow?”, HYPERLINK "https://www.umsl.edu/microbes/files/pdfs/cultureproblems.pdf" https://www.umsl.edu/microbes/files/pdfs/cultureproblems.pdf, October 1st, 2021.

공학/기술| 2022.04.07| 4페이지| 1,000원| 조회(302)

생물학, 연세대학교, 일반생물학및실험, 생물학 레포트, 공학생물학및실험

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