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세포막을 통한 물질이동에 대한 보고서

세포막을 통한 물질이동에 대한 보고서Ⅰ. 실험 주제1. 카민 미네랄 입자의 브라운 운동을을 현미경을 통해 관찰한다.2. 주변 용질의 농도에 따른 양파 표피세포의 원형질 분리를 관찰한다.Ⅱ. 실험 목적1. 카민 미네랄 입자의 확산을 관찰함으로써 브라운 운동을 확인한다.2. 양파 표피세포의 원형질 분리를 관찰함으로써 세포막을 통한 물질의 이동과 세포의 삼투 현상을 알아본다.Ⅲ. 배경 지식세포는 생명의 기본단위로 생존에 필요한 구조와 분자 구성물을 포함한다. 세포를 둘러싸고 있는 세포막은 살아있는 세포와 생명이 없는 바깥부분을 구분하고 세포 안팎으로의 모든 물질 수송을 조절하는 경계, 즉 생체의 가장자리라고 간주할 수 있다.1. 세포막과 세포의 막투과성세포막의 두께는 약 7.5~10nm이며 지질, 단백질, Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1152195&ref=y" 탄수화물로 이루어져 있다. 세포막의 주성분인 지질은 분자의 한 쪽 끝부분이 극성이 커 친수성을 띠고, 나머지 긴 사슬 부분은 극성이 작아 소수성을 띤다. 외부 환경은 친수성이기 때문에 소수성인 긴 사슬 부분은 이를 피해 뭉치려 한다. 그래서 지질은 사슬 부분이 서로 맞붙어있는 이중층 구조를 이룬다. 세포막은 이렇게 인지질이 이중층을 이루고 그 속에 단백질이 박혀 있는 모양이다.세포막은 모든 생체막과 같이 선택 투과성을 보이는데 작은 분자일수록 통과가 쉬우며, 주성분이 지질층이기 때문에 극성이 작은 지용성 물질이 쉽게 통과된다. 크기가 크고 수용성을 띠는 물질이 가장 통과하기가 어려우며, 또 작은 분자라 하더라도 전하를 띠고 있어 극성이 크면 쉽게 통과하지 못한다. 그래서 세포막은 원하는 물질을 수송하기 위해, 수동수송에만 의존하지 않고 에너지를 소비해가면서 Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1078450&ref=y" 능동수송을 진행한다.2. 세포막을 통한 물질의 이동이온과 같은 극성 이동함으로써 지질이중층과의 접촉을 피한다. 통로 단백질(channal protein)이라 불리는 수송 단백질은 특정 분자나 이온이 막을 통과하는 터널로 사용할 수 있는 친수성 통로를 가지고 있으며, 막을 통한 물의 이동을 촉진하는 아쿠아포린(aquaporin) 등이 있다. 운반체 단백질(carrier)이라 불리는 다른 수송 단백질은 이동시킬 물질에 결합하고 구조 변화가 일어나 막을 가로질러 물질을 수송한다.막을 통한 수송의 방식은 수송의 방향(direction)에 따라 수동수송과 능동수송으로 나뉜다.수동수송이란 물질의 농도 차에 의한 물질의 막수송을 의미한다. 수송 방향은 농도기울기에 역행하지 않으며 수송 시에는 ATP에서 공급되는 에너지를 필요로 하지 않는다. 수송 속도는 농도기울기에 비례한다. 수동수송은 단순 확산, 촉진 확산, 여과 및 삼투 네 가지 방식으로 나뉜다.능동수송은 세포막을 경계로 농도가 낮은 편에서 높은 편으로 물질이 이동하는 현상을 말한다. 능동수송에서는 운반체 단백질이 용질에 결합하여 농도기울기를 거슬러 이동시키는데 이는 작은 분자의 세포내 농도를 외부환경과 다르게 유지할 수 있게 해준다. 농도기울기를 역행하기 때문에 수송 시에 ATP에서 공급되는 에너지를 필요로 한다. 세포 안팎의 서로 다른 농도의 이온 (예: H+, Na+, K+, Ca2+)들이 농도가 높은 쪽으로 이동하는 것을 예로 들 수 있다.Ⅳ. 실험 원리1. 브라운 운동을 통한 입자의 단순확산브라운 운동은 1827년에 로버트 브라운(Robert Brown)이 발견한 현상으로 액체나 기체 속의 미소입자들의 불규칙한 운동을 말한다. 전체적으로 물체의 움직임이 없는 평형 상태 에서도 미소입자들의 운동이 관찰되는 현상으로, 열운동 때문에 움직이고 있는 액체나 기체의 분자가 미소입자와 부딪치면서 미소입자의 불규칙적인 운동을 유발한다. 일반적으로 크기가 큰 입자의 경우 역학적 평형 상태에 이르게 되면 더 이상 움직이지 않게 되지만, 입자의 크기가 매우 작은 미소입자의 경우 표면이 작기 때지 방식으로 접근했다. 첫 번째는 입자들이 높은 농도에서 낮은 농도로 이동한다는 것이다. 입자들의 확산을 액체의 점성이 방해하고, 입자들의 농도가 고르게 되면 확산은 멈추게 된다.2. 식물세포의 팽압에 의한 원형질 분리어떤 용액 내에서 세포의 상태를 설명하고자 할 때는 용질의 농도와 막투과성 두 가지를 모두 고려해야만 한다. 긴장성(tonicity) 개념에서는 이 두 가지 요인이 모두 고려되어야 하는데, 긴장성이란 특정한 세포가 물을 얻게 하거나 잃게 하는 용액의 능력이다. 세포 주변 용액에 불투과성 용질의 농도가 높으면 물은 세포에서 나가는 경향이 있고, 그 반대의 경우에는 세포 안으로 들어오게 된다.식물, 원핵생물, 곰팡이와 일부 원생생물의 세포는 세포벽에 둘러싸여 있다. 이러한 세포가 저장액에 담기게 되면 세포의 물 균형을 유지하도록 세포벽이 도움을 준다. 식물세포의 세포벽은 거의 탄력이 없어 아주 조금만 팽창해도 더 이상의 물 유입을 억제하는 팽압(turgor pressure)이 생겨난다. 대부분의 식물은 팽만 상태를 유지하여 구조적으로 지탱한다. 식물세포가 주변과 등장 상태가 되면 물이 들어오는 경향이 없어지며 세포는 시든 상태가 되며 식물도 시든다. 세포를 고장인 용액에 담는다면 식물세포는 물을 잃어버리며 쪼그라드는데 식물세포가 쪼그라들면 세포막은 벽에서부터 여러 부분이 떨어져 나온다. 원형질분리(plasmolysis)라 불리는 이 현상은 식물을 시들게 하여 죽일 수 있다.Ⅴ. 실험 방법1. 카민 미네랄 입자의 브라운 운동 관찰1.1 실험 재료- 광학현미경, 슬라이드 글라스, 커버 글라스, 이쑤시개- 세정액, 스포이드, 여과지, 카민 미네랄(Carmine mineral powder)1.2 실험방법(1) 세정액 한 방울을 슬라이드 위에 떨어뜨린다.(2) 이쑤시개에 카민 미네랄을 조금 묻힌 후, 세정액 방울 한 쪽에 입자를 소량 떨어뜨린다.(3) 커버 글라스를 덮고 휴지를 이용해 주변 물기를 제거한다.(4) 광학현미경을 이용해 저배율에서 고배율 순으로 라스, 커버 글라스, 스포이드- 면도칼, 여과지, 양파, 요오드 용액- 0.9% NaCl 용액, 5% NaCl 용액, 증류수1.2 실험 방법(1) 3개의 슬라이드 글라스를 꺼내 0.9% NaCl, 5% NaCl, 증류수라 표시한다.(2) 양파 표피를 3장 채취해 슬라이드 글라스 위에 올린다.(3) 각각의 슬라이드에 0.9% NaCl 용액, 5% NaCl 용액, 증류수를 떨어뜨린다.(4) 5분동안 반응시킨다.(5) 휴지를 이용해 용액을 제거한다.(6) 요오드 용액을 이용해 2분간 염색한다.(7) 휴지를 이용해 용액을 제거한다.(8) 커버 글라스를 덮고 여분의 용액을 제거한다.(9) 광학현미경을 이용해 저배율에서 고배율 순으로 관찰한다.Ⅵ. 실험 결과1. 카민 미네랄 입자의 브라운 운동 관찰- 세정액의 한 쪽 끝에 카민미네랄 입자를 떨어뜨렸을 때 붉은색의 입자가 퍼지기 시작한다. 400배의 배율에서 카민미네랄을 세정액에 넣은 직후와 50분 후를 비교했을 때, 50분 후에 관찰했을 때 붉은 색의 카민미네랄 입자의 수가 적고 입자 사이의 평균 간격이 멀어졌음을 확인할 수 있다.- 위의 사진은 카민 미네랄 입자들의 이동을 선으로 나타낸 것이다. 모든 입자들은 직선으로 이동하며 무작위적 이동을 통해 자취가 지그재그 형태로 그려졌음을 확인할 수 있다.2. 양파 표피의 원형질 분리 관찰- 세 사진 모두에서 붉게 염색된 핵과 진하게 나타나는 세포벽을 관찰할 수 있다.- 고장액에서는 원형질 분리가 일어나 양파표피세포가 쪼그라든 모습을 관찰할 수 있다.- 등장액에서는 양파표피세포가 육각형으로 관찰된다.- 저장액에서는 양파표피세포가 살짝 부불어올라 팽만 상태임을 관찰할 수 있다.Ⅶ. 실험 고찰1. 카민 미네랄 입자 관찰을 통한 확산현상카민 미네랄 입자가 브라운 운동하는 것에서 확산현상을 관찰하였다. 액체 속에 있는 물체의 표면에는 끊임없이 액체 분자가 충돌한다. 이러한 액체 분자의 충돌은 불규칙하고 불균등하지만 물체의 표면이 넓은 경우 통계적으로 균등화된다. 따라서 크기가 큰 물체지고, 그 영향으로 물체가 불규칙적인 운동을 하게 된다. 이번 실험을 통해 카민미네랄 입자가 세정액의 액체 분자들과 충돌하면서 끊임없이 움직이는 것을 관찰할 수 있었다.2. 양파표피세포의 관찰을 통한 식물세포의 삼투현상.용질의 농도가 높은 용액은 자유로운 물 분자의 농도가 낮게 되어 물은 자유로운 물 분자의 농도가 높은 쪽(용질의 농도가 낮은 쪽)에서 자유로운 물 분자의 농도가 낮은 쪽(용질의 농도가 높은 쪽)으로 양쪽의 농도가 같아질 때 까지 막을 통해 확산된다. 선택적 투과성을 나타내는 막을 통한 자유로운 물 분자의 확산을 삼투현상(osmosis)라고 한다. 이 실험에서 0.9% NaCl 용액, 5% NaCl 용액, 증류수는 각각 등장액, 고장액, 저장액이다. 따라서 이 실험에서 0.9% NaCl 용액에서는 세포 안으로 들어오는 물 분자와 세포 밖으로 나가는 물 분자가 같아서 세포의 팽만이나 수축이 일어나지 않는다. 반면 5% NaCl 용액에서는 세포 밖으로 나가는 물 분자가 더 많아 세포가 수축하고, 증류수에서는 세포 안으로 들어오는 물 분자가 더 많아 세포가 팽만하게 된다.Ⅷ. 참고 문헌[네이버 지식백과] Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=1113337" 세포막 [cell membrane, 細胞膜] (두산백과)[네이버 지식백과] Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5141584" 수동수송 [passive transport] (생화학백과)[네이버 지식백과] Hyperlink "https://terms.naver.com/entry.naver?docId=5569036" 능동수송 [Active transport] (분자·세포생물학백과)LG Science Land 과학이야기 – 세포 소기관은 오늘도 열일ing켐벨 생명과학포커스 3판 (라이프사이언스) HYPERLINK "https://www.scienceall.com/%EB%B8%8C%EB%9D이언스몰

자연과학| 2021.05.10| 7페이지| 2,000원| 조회(610)

세포막, 물질이동, 양파표피세포, 카민미네랄

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Benedict reaction 을 이용한 탄수화물 검출 실험 보고서

1. 실험 주제 Benedict reaction 을 이용한 탄수화물 검출2. 실험 목적Benedict reaction 을 이용하여 탄수화물의 화학적 구조에 따른 당의 환원성 여부를 관찰한다.3. 배경 지식 및 실험원리 - 탄수화물은 탄소(C), 수소(H), 산소(O) 세 원소로 이루어져 Cn(H2O)m의 구조를 가지는 화합물이다. 탄수화물은 구성하는 당의 수에 따라서 단당류, 이당류, 다당류로 분류된다. 단당류에는 glucose(포도당), fructose(과당), galactose 등이, 이당류에는 sucrose(설탕), lactose(젖당), maltose(엿당) 등이, 다당류에는 starch(녹말), glycogen, cellulose 등이 속한다.- 환원당(reducing sugar)은 유리 또는 헤미아세탈을 이루고 있는 알데하이드기 또는 케톤기를 가지고 있어서 환원성을 가지고 있는 당을 말한다. 특히, 환원당은 알칼리성 용액에서 제2가 구리 이온(Cu2+)과 같은 중금속이온을 환원시킬 수 있다.

자연과학| 2021.03.20| 6페이지| 2,500원| 조회(473)

환원당, 탄수화물 검출, 베네딕트 반응, benedict reaction

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분자동역학 이론에 대한 보고서

1) 컴퓨터 시뮬레이션의 역사와 분자동력학먼저 처음 컴퓨터 시뮬레이션은 역시 첫 세대 컴퓨터인 MANIAC으로 시작된다.1951년 개발된 MANIAC은 1953년 Fermi, Pasta와 Ulam의 Nonlinear vibration chain의 에너지 전달문제에 컴퓨터를 이용하면서 첫 시뮬레이션을 시작하게 된다. 그리고 1957년 Alder과 Wainwright가 hard sphere(분자를 단단한 공으로 묘사) 모델을 이용해 분자동역학 (Molecular dynamics) 방식으로 뉴턴의 운동방정식을 계산해 내는 솔루션을 발견하게 된다. 그리고 1953년에는 Metropolis가 랜덤한 숫자를 이용한 몬테카를로 시뮬레이션을 발견해 논문으로 발표한다.화학 분야의 컴퓨터 시뮬레이션의 종류는 크게 두 가지가 있는데, 분자동역학(Molecular dynamics) 과 몬테카를로 시뮬레이션이다.2) 분자동역학 (Molecular dynamics, 分子動力學)분자동역학 은 말 그대로 '동역학', 즉 뉴턴의 운동방정식을 풀어 에너지, 운동량 등을 통해 그 시스템의 특성을 알아내는 방법이다.

공학/기술| 2021.03.20| 4페이지| 2,000원| 조회(216)

포텐셜, 분자동역학, 분자동력학, 몬테카를로 시뮬레이션

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