생명과학실험 보고서0000과학번0001. 실험제목 : 소화효소의 활성2. 실험목적 : 소화 효소와 효소 반응에 대해 알아보고, 아밀라아제의 활성에 대해 실험해본다.3. 실험도구 : 얼음물(약 6 ℃), 미지근한 물(약 37.5℃), 끓는 물(약 80℃), 전분 용액, 요오드 용액, 빈 시험관 3개, 빈 컵4개(물 담을 컵3개와 타액을 받을 컵 1개), 스포이드 3개4. 실험방법1) 아밀라아제의 활성과 온도의 효과3개의 빈 시험관과 컵 3개에 얼음물(약 6 ℃), 미지근한 물(약 37.5℃), 끓는 물(약 80℃) 그리고 컵에 타액(침)을 모아 준비한다. 준비한 3개의 시험관에 전분 용액을 3mL 각각 넣은 후 온도가 다른 물에 넣어 온도가 충분히 전도될 수 있도록 약 5~10분정도 기다려준다. 온도가 전도되었다면 각 시험관에 모아둔 타액을 약 0.5mL씩 넣고 흔들어 섞어주고 3분정도 기다린다. 그리고 요오드 용액을 2방을씩 넣고 잘 섞어준 뒤에 세 용액의 색깔을 비교한다.2) 아밀라아제의 활성과 기질 농도의 효소3개의 빈 시험관에 증류수(우리는 증류수가 없으므로 수돗물로 대체한다)를 3mL씩 넣어준 후 시험관 1에 3mL의 전분 용액을 넣고 잘 섞어 1:2로 희석시킨다. 그리고 시험관 1 용액의 3mL를 시험관 2로 옮겨 섞어 1:4로 희석시킨다. 시험관 2의 용액 또한 3mL를 시험관 3으로 옮겨 섞어 1:8로 희석 시킨 후 3mL를 뽑아 버린다. 희석된 3가지의 용액이 담긴 시험관에 0.5mL의 타액을 넣은 뒤 흔들어 잘 섞고 3분 후 요오드 용액을 2방을씩 넣고 섞는다. 색이 변하면 그 색깔을 비교한다.5. 실험이론5-1. 효소(Enzyme)효소는 세포에서 만들어지는 단백질성의 생체 촉매로, 생체내 화학반응은 대부분 효소에 의해 촉매 되는 효소반응이다. 효소는 여러 면에서 무기 촉매와 구별되는데, 효소에 의해 촉매 되는 반응은 효소가 없는 반응에 비하여 106~1012배나 빠르고 무기 촉매에 의한 반응보다도 빠르다. 효소의 촉매작용에 의한 반응은 60℃ 이하의 온도, 대기압 상태, 중성에 가까운 pH 등 생물체가 살아가는 환경과 일치하는 조건에서 일어나며, 기질이나 생성물을 구별하는 반응 특이성이 높아 이물질이 생성되는 경우가 없다. 또한, 여러가지 조절 기구에 의해 효소 활성이 조절된다.효소는 특정한 반응이나 어떤 한정된 반응에만 특이적으로 작용한다. 이를 효소의 기질 특이성이라 한다. 이러한 특이성은 효소와 기질이 구조적으로 상보적이어서 효소•기질 복합체를 형성하는 데에서 기인한다. 효소에서 기질과 결합하는 부위는 기질의 구조에 맞게 함입되어 있고 결합 부위의 아미노산 잔기들은 기질 분자와 특이적으로 반응할 수 있도록 배열되어 있다. 기질이 효소와 결합하는 형태는 효소 분자 자체에서 일어나는 비공유결합력과 동일하다, 즉, 반데르발스 힘, 정전기적 인력, 수소결합 등이 효소와 기질과의 결합에 관여한다.효소의 기질 특이성은 입체적 특이성과 구조적 특이성으로 나눈다. 입체적 특이성은 왼쪽 장갑을 오른손에 낄 수 없는 것처럼 기질의 키랄리티에 대한 특이성을 말한다. 예를 들면 단백질 분해 효소인 드립신은 L형 아미노산이 결합한 펩티드 결합에는 작용할 수 있으나 D형 아미노산의 펩티드 결합에는 작용하지 못한다. 구조적 특이성은 기질의 화학적 기능기의 동질성 유무에 따라 선택한 것을 말한다. 그 중 우레아제처럼 특정한 반응만을 촉매 할 때, 절대적 특이성이라 하고, 효모의 알코올 탈수소효소처럼 에틸 알코올에 우선적으로 작용하나 매틸알코올이나 이소프로필 알코올에도 어느 정도 작용할 때는 상대적 특이성이라고 한다. 또한, 여러가지 화합물에 존재하는 동일한 화학적 기능기에 고르게 작용할 때는 집단 특이성이라 한다.효소의 반응 속도 상수 k는 열역학적으로 활성화 에너지와 온도에 따라 달라진다.즉, 활성화 에너지가 증가할수록 반응 속도가 감소하고 온도가 증가할수록 반응 속도가 빨라진다.특정 화합물의 분자들은 용액 상태에서 그림 2.3a와 같은 에너지 분포를 보이고, 일정 에너지(E4) 이상을 갖는 분자들은 효소의 작용 없이도 화학반응이 일어난다. 그리고 온도를 높이면 곡선이 오른쪽으로 치우치게 되어 고에너지를 갖는 분자의 수가 증가하여 효소의 도움 없이도 반응하기에 충분한 에너지를 갖는 분자의 수가 많아진다. 열역학적으로 온도가 높을수록 E4이상의 에너지를 갖는 분자수가 많아져서 반응 속도가 더 빨라진다고 할 수 있다.그림 2.3b는 기질이 생성물로 변하는 동안에 일어나는 에너지 변화를 나타내고 있다. 여기에서 기질은 생성물이 되기 위하여 평균 에너지보다 많은 에너지, 즉 E1이상의 에너지를 가져야 한다. 그러나 효소는 그림 2.3a에서처럼 단지 온도를 상승시켜 반응 속도를 빠르게 하는 것이 아니다. 효소가 반응 속도를 상승시키는 방식은 활성화 에너지 수준을 낮추어서 더 많은 기질 분자가 반응에 참여하게 하는 것이다. 즉 효소가 존재하는 조건에서는 E2이상의 에너지를 가지는 분자들이 반응에 참여할 수 있다. 기질의 활성화 에너지를 낮추기 위해서 효소는 일시적으로 효소•기질 복합체를 형성해야한다. 이 복합체 내에서 기질의 결함을 깨뜨리고 구조를 변화시키고 새로운 결합을 형성하여 효소가 없을 때보다 더 많은 생성물을 만들어낸다. 효소가 기질의 활성화 에너지를 낮출 수 있는 것은 기질에 대한 특이성과 촉매 부위의 적절한 배열, 그리고 이로 인한 정교한 촉매 반응의 결과라 할 수 있다. 대표적인 촉매 반응으로는 효소의 활성 부위를 구성하는 아미노산 잔기가 산 또는 염기로 작용하여 기질에 수소이온을 주거나 뺴앗아 활성화 에너지를 낮추는 산•염기성 촉매 반응, 효소와 기질이 일시적으로 공유결합을 이루는 공유결합성 촉매 반응, 금속 이온이 기질과 결합하여 반응에 용이하도록 배치하거나 음전하를 정전기적으로 안정화시켜 반응을 촉진하는 금속 이온성 촉매 반응 등이 있다.5-2. 아밀라아제녹말을 가수분해하는 효소의 총칭이다. 소화효소의 일종인 아밀라아제는 녹말 또는 글리코겐을 가수분해 하는 효소로써 최종 소화산물은 말토스이며, 이것은 소장에서 분비되는 말타아제에 의하여 결국 포도당으로 된다. 이때 아밀라아제의 활성도는 온도, 효소의 농도 및 pH 등에 따라 달라지게 된다.그중 주요 탄수화물 소화 효소인 α-amylase 는 췌장에서 분비되며, 이 효소에 의하여 비로소 전분은 포도당으로 분해된다. α-amylase는 α-1,4 글루코사이드 결합을 임의의 위치로 가수분해한다. 따라서 저분자화 되어 녹말의 점도가 급속히 저하된다. α-amylase는 일반적으로 산성에서 변성되기 쉬우나, Aspergillus niger에서 생성되는 효소는 pH2에서도 안정한 것으로 알려지고 있다. Bacillus 속 균주 중에는 pH 10.5 부근에서도 작용하는 호알칼리성 α-amylase를 생산하기도 한다.5.-3. 요오드-녹말 반응오래 전부터 전분의 정성 반응으로 이용되고 있는 실험 방법으로 발색은 미산성(微酸性) 용액 속에서 가장 예민하여 10M 정도의 요오드를 검출할 수 있으며 알칼리성에서는 미약하다. 또 용액을 가열하면 색이 사라지고 냉각하면 다시 색을 나타낸다. 이 반응은 전분의 나선 모양 구조에서 나선의 내면을 향하고 있는 -OH의 전자대가 전자공여체로, 요오드 분자가 전자 수용체로 되어 내포화합물을 형성하여 특유한 청색을 나타내는 것이다. 발색의 색조는 녹말의 구조 · 분자량과 관계가 있는 글루코오스의 노르말(곧은)사슬모양의 중합체인 아밀로스는 순청색을 나타내고 흡수의 극대는 660μm, 투과와 반사율의 극대는 420~430μm 부근에 있으며, 글루코오스 연쇄의 노르말사슬 부분이 짧아질수록 극대는 단파장 쪽으로 옮아간다. 나뭇가지 모양의 중합체인 아밀로펙틴은 자색, 찹쌀녹말은 적색, 글리코겐은 갈색이 된다. 또 녹말을 가수분해하면 분자량의 감소에 따라 청색에서 자색 · 적색 · 갈색 · 무색으로 변한다. 따라서 이 반응은 녹말이 가수분해 된 정도의 판정이나 아밀라아제 활성의 측정 등에 이용할 수 있다. 일반적으로 글루코오스 연쇄의 노르말사슬 부분이 6개 이하일 때는 발색하지 않고, 8~12개면 적색, 그 이상에서는 점차 자색을 짙게 띠고, 30~35개 이상이면 완전히 청색이 된다.6. 결과 :1) 아밀라아제의 활성과 온도의 효과끓는 물에서는 완전한 청색이 되었고, 얼음물은 그보다는 조금 더 갈색을, 미지근한 물은 그보다 더 갈색을 띄었다.2) 아밀라아제의 활성과 기질 농도의 효소1:2에서 1:4 그리고 1:8로 갈수록 색이 점점 옅어졌다.7. 고찰 :이번 실험에서는 온도와 기질의 농도에 따른 아밀라아제의 활성을 알아보는 실험을 진행하였다. 먼저 온도에 따른 아밀라아제의 활성 실험에서는 결과 사진을 보면 색 차이가 뚜렷하게 보이는 않지만 끓는 물에서는 확실한 청색을 띄고 있고, 미지근한 물에서는 청색보다는 노란색과 초록색에 가까운 색이 관찰되었다. 색이 조금 진한 이유는 요오드 용액이 다른 시험관 보다 조금 많이 들어갔기 때문이라고 예상한다. 그리고 원래는 얼음물의 색도 끓는 물과 같은 색이 나왔어야 했지만 집에 얼음이 없어 찬 물을 받아 실험을 진행하여 완벽한 청색이 나오지는 않은 것이라 생각된다.그리고 다음 실험인 기질 농도에 따른 아밀라아제의 활성 실험은 앞 실험보다 실험 결과가 뚜렷하게 잘 보이는데, 확실히 희석이 많이 될수록 색이 옅어지는 것을 볼 수 있다. 기질 농도가 낮을수록 결합 사슬이 적게 깨진다는 것을 알 수 있다.8. 참고문헌아카데미서적 편집부/ 아카데미 생명과학사전/ 2003/ 아카데미서적/ p.243, p. 288.권영명/ 최신 식물생리학/ 2003/ 아카데미서적/ p.32-36.한국생물과학협회/ 생물학실험/ 1998/ 아카데미서적/ p.182.김창한/ 식품미생물학/ 2004/ 유한문화사/ p.97-98요오드 녹말 반응https://www.scienceall.com/%EC%9A%94%EC%98%A4%EB%93%9C%EB%85%B9%EB%A7%90%EB%B0%98%EC%9D%91iodine-starch-reaction/
고려대학교- 일반전형, 컴퓨터학과1. 고등학교 재학기간 중 학업에 기울인 노력과 학습 경험을 통해, 배우고 느낀 점을 중심으로 기술해 주시기 바랍니다. (1000)여러 분야와 IT의 융합을 목표로 삼고 있기 때문에 서로 다른 교과 내용과 저의 관심사를 연결해보는 것이 도움 될 것이라 생각했습니다. 과학 시간에 배운 원자에 흥미를 느끼고 이와 관련된 이론에 대해 공부하던 중 드브로이의 물질파 이론에 대해 알게 되었고 이를 보며 양자 물리학에 관심을 가지게 되었습니다. 예술과 과학이 어떻게 결합될 수 있을지 고민하던 저는 양자 이론과 예술의 결합에 대해 공부하고 싶어 조사를 하며 양자이론을 통한 미디어 아트 연구 논문을 접했습니다. 양자역학, 웨이브 패킷, 전자 하모닉스 등에 대한 개념에 대해 공부하고 드브로이의 불확정성 이론을 모티브로 하여 무형의 것을 보이는 것으로 표현하는 방법을 분석하는 과정을 통해 사람의 말이나 소리가 우리의 공간 안에 어떻게 퍼져 나가는지 가시적으로 표현하기위해 웨이브 패킷을 사용할 수 있다는 것을 알게 되었습니다. 원자의 움직임은 컴퓨터 그래픽스를 이용한 프로그래밍을 통해 구현이 가능한데 이를 직접 시도하려 했지만 여러 가지 제약과 함께 많은 전문적인 지식이 기반이 되어야하기 때문에 앞으로 향후 프로그래밍에 대한 실력을 배양한 후 실현해보고자 하는 굳은 결심을 했습니다. 이후에 보고서를 작성하며 과학을 통한 예술의 표현의 가능성이 더 크다는 생각이 들었습니다. 예술이 단순히 표현에서만 끝나지 않고 관객과 실시간으로 소통하며 양방향으로 영향을 줄 수 있도록 발전해 나가기 위해 예술과 인공지능, 로봇공학 등 여러 과학기술과의 융합을 도모해 나가야한다고 생각하게 되었습니다. 더불어 학생탐구발표대회를 준비하며 원자와 관련하여 배웠던 전자기파에 대해 떠올리게 되었고 전자파 피해 예방 방안을 주제로 정하게 되었습니다. 교과 시간에 배운 전기와 자기 단원에서 접지와 관련된 내용을 바탕으로 이를 활용한 전자파 노출 최소화 방안에 대해 연구해보았습니다. 현대 사회에서는 전자기기는 없어서는 안되는 것으로 우리는 늘 전자파의 피해에 노출되어 있습니다. 따라서 아직 미비한 전자파 차단이나 감소 방안에 대한 연구가 활성화되어야한다고 생각하게 되었습니다. 이렇듯 다른 것과 연결할 수 있는 접점을 찾기 위해 모르는 것은 공부하고 아는 내용도 다시 한 번 생각해보며 확산적 사고를 가질 수 있었습니다. (1002자)2. 고등학교 재학기간 중 본인이 의미를 두고 노력했던 교내 활동(3개 이내)을 통해 배우고 느낀 점을 중심으로 기술해 주시기 바랍니다. 단, 교외 활동 중 학교장의 허락을 받고 참여한 활동은 포함됩니다. (1500)IT 관련 공부를 하고 싶었지만 교내 컴퓨터 관련 동아리가 없어 ID라는 자율동아리를 직접 만들어 운영하였습니다. IT에 대한 영상물 시청, 기사 탐독 후 토론, 코딩 공부 등의 활동을 진행했습니다. 토론 주제를 정하던 중 ‘AI를 이용한 자동 연주 및 자동 작곡’이라는 것에 대해 알게 되었습니다. 음악 동아리에서 2년 동안 기타와 보컬을 맡아 공연에 참가할 정도로 음악을 좋아하기 때문에 자연스럽게 관심을 가지게 되었습니다. 이후에 RBF 신경망, 유전 알고리즘 등을 이용한 자동 작곡에 대한 논문을 찾아보며 동아리 시간에 이를 구현하기 위해 필요한 인공신경망, 딥러닝 등에 대해 공부했습니다. 그리고 현재 자동 작곡 프로그램의 문제점을 분석한 결과, 작곡 후에 기존 곡의 느낌을 많이 가지고 있다는 것을 해결해야 하며 박자나 멜로디를 조금 더 수준 높이는 작업이 필요했습니다. 따라서 앞으로 여러 곡을 학습하게 하여 특정한 곡에 편중되지 않은 멜로디를 생성하고 후처리를 고도화하는 방법에 대해 연구를 진행하고 싶다는 계획을 세우게 되었습니다.평소 제가 알고 있는 것을 설명해주는 것을 좋아하기 때문에 교내 수학·과학 교육 봉사 동아리에 가입하였습니다. 봉사에 그치지 않고 많은 아이들이 즐거운 공부를 할 수 있도록 도와주고 싶어졌고 교육과 IT를 융합한 연구를 진행하겠다는 목표가 생겼습니다. 이를 위해 교내모의창업경진대회에 참가하여 IT 기술을 이용한 교육 콘텐츠에 대해 AR과 VR을 이용하여 실험을 진행할 수 있는 어플 제작에 대해 사업 계획안을 발표하였습니다. 학생들이 직접 체험해보며 수업 시간에 참여도를 높이고 이해를 도울 수 있을 것이고 실제로 실험을 할 때는 통제하기 어려운 변인이 필요한 역학 실험 등의 오차 값을 작게 하여 보다 정확한 실험값을 얻을 수 있을 것이라 생각했기 때문입니다. ID 동아리 친구들과 유니티를 사용하여 물리실험시간에 했던 앙페르 법칙에 관련 실험 VR 시범 어플 제작을 시도했습니다. Vive 기기를 사용할 것이기 때문에 StreamVR Plugin을 다운받은 후 컨트롤러 키 매핑을 하고Rigdibody와 Collider를 추가해 충돌처리를 통해 물건을 잡을 수 있도록 했고 슬라이드는 에셋스토어에서 구매하여 사용했습니다. 기본적인 설정들은 어렵지 않게 했지만 구체적으로 스크립트를 구성하고 여러 실험도구를 제작하기에는 아직 저희의 코딩실력이 부족했고 유니티를 처음 다뤄보았기 때문에 미숙한 점도 많았습니다. 공부를 해나가면서 만들어 본다면 좋았겠지만 시간의 제약으로 아쉽게 시범 어플을 완성하지는 못했습니다. 이 경험 이후 코딩 공부를 할 때 그것들을 어떻게 활용할 수 있을지 생각해보며 공부할 수 있게 되었고 앞으로 이 어플리케이션 구현에 성공해 실용화시킬 수 있도록 코딩과 유니티 공부를 꾸준히 해나갈 것이라 다짐했습니다. 이후 고려대학교 인터렉티브 3D 미디어 랩에서 가상 공간에서의 과학실험에 대한 연구를 진행하고 싶다는 목표를 세우게 되었습니다. 정해져 있는 절차를 따르는 실험뿐 아니라 내장된 여러 실험기구들을 바탕으로 직접 실험을 설계하고 진행할 수 있는 프로그램을 제작하고 싶습니다. (1540자)3. 학교 생활 중 배려, 나눔, 협력, 갈등 관리 등을 실천한 사례를 들고, 그 과정을 통해 배우고 느낀 점을 기술해 주시기 바랍니다. (1000)1학년 때 학생자치법정의 변호사로 활동했습니다. 과벌점학생을 직접 대면하는 역할인 만큼 과벌점학생과의 갈등을 자주 겪었습니다. 그 중 한 학생은 저에게 욕설을 하기도 했고 말도 안되는 억지를 부리기도 했습니다. 처음에는 화가 났고 그 학생의 변호를 포기하려고 했습니다. 하지만 자치법정의 목적이 학생들이 서로 소통하며 성장해나가는 것인 만큼 조금 더 노력해봐야겠다고 생각했고 다음 면담에는 일방적으로 질문하고 답변을 듣기보다는 학생의 이야기에 공감해주며 진정한 소통을 하기 위해 노력했습니다. 이후 저를 대하는 학생의 태도가 바뀌는 것을 느꼈고 법정이 끝나고 그 학생이 제게 찾아와 미숙했던 점을 사과했습니다. 그때 진심을 다하는 커뮤니케이션의 중요성을 느꼈습니다. 부장으로 선출된 후 이 경험을 바탕으로 단원들과의 소통을 위해 노력하며 법정을 이끌어나갔습니다. 하지만 많은 단원을 관리하고 법정을 진행하는 일이 쉽지만은 않았습니다. 한번은 단원 중 2명이 일방적으로 당일에 불참 통보를 하여 법정 진행에 차질이 생겼던 적이 있었는데 변호사와 검사 역할을 맡고 있던 학생들이기에 자칫하면 과벌점 학생에게 피해가 갈 수 있는 상황으로 매우 당황스러웠습니다. 빠르게 상황 판단을 하고 차장과 회의를 통해 두 단원의 일을 분담하였습니다. 다른 단원들과 서로 도와가며 일을 처리한 덕분에 다행히 2차 법정을 무사히 끝낼 수 있었습니다. 이렇듯 많은 일들을 겪으며 리더로서 책임감이라는 것에 대해 다시 생각해보게 되었습니다. 특히 자치법정은 친구들을 직접 선도하는 입장에 있는 만큼 신뢰와 더 큰 책임감을 요구합니다. 이러한 경험을 통해 보이는 곳에서나 안 보이는 곳에서나 저의 행실을 더 올바르게 하는 계기를 마련할 수 있었습니다. 더불어 어떤 무리를 대표한다는 것은 제가 생각한 것보다 많은 생각과 문제 해결 능력이 필요하다는 것 또한 알게 되었습니다. 자치법정에 참여하며 고난도 있었지만 이 모든 것이 밑거름이 되어 사회에서 필요로 하는 리더가 되는 데 큰 도움이 될 것이라 생각합니다. (998자
서강대학교 (지식융합미디어학부-아트앤테크놀로지)학생부종합(학업형) 자기소개서1. 고등학교 재학기간 중 학업에 기울인 노력과 학습 경험을 통해, 배우고 느낀 점을 중심으로 기술하기 바랍니다(띄어쓰기 포함 1,000자 이내).중학생 시절 방송반을 하며 영상제작을 꾸준히 해오던 저는 교내 과학UCC공모전을 위해 과학 시간에 흥미를 느낀 파동과 원자를 주제로 영상을 제작했습니다. 관련 이론을 공부하며 드브로이의 물질파 이론에 대해 알게 되었고 양자 물리학에 관심을 갖게 되었습니다. 이후 논문분석프로그램에 참여하여 기초과학과 관련한 논문을 읽던 중 평소 관심 있었던 예술과 과학의 결합과 관련된 논문도 있을까라는 생각으로 검색한 결과 양자이론을 통한 미디어 아트 연구 논문을 접했습니다. 불확정성 이론을 모티브로 하여 사람의 소리가 공간 안에 어떻게 퍼져 나가는지 가시적으로 표현할 수 있다는 것이 굉장히 흥미로웠고, 입자의 움직임에 대해서 불연속적인 데이터들이 연속적인 파동이 되는 것을 웨이브 패킷을 통해 미시세계를 거시세계로 표현해 낼 수 있다는 것이 인상 깊었습니다. 다음해에 같은 공모전에는 양자 역학을 미디어아트로 표현해 보고 싶다는 생각이 들어 입자의 움직임을 컴퓨터 그래픽스를 이용해 시각화해보려 했지만 전문적 지식이 필요했기에, 그 대신 이중슬릿실험을 스톱모션으로 촬영하여 시각적으로 구현했습니다. 그리고 어려운 내용인 만큼 지루하지 않도록 대중가요를 개사한 뮤직비디오 형식으로 영상을 구성하며 보는 사람으로 하여금 영상 속 주인공이라 생각할 수 있도록 1인칭 시점으로 제작했습니다. 또한 우리의 현실적인 모습을 반영하면 더 재미있을거라 생각해 학생 두 명을 주인공으로 등장시켜 미디어아트에 대해 궁금한 친구들이 SNS에 글을 올리고 댓글을 통해 이해해나가는 콘티를 작성했습니다. 그 결과 어려운 이론이 쉽게 공감되어 도움이 되었다는 찬사를 받을 수 있었습니다. 논문을 분석하고 미디어아트에 대해 더 알아보며 과학기술을 통한 예술의 표현 가능성이 더 크다고 느꼈습니다. 관객이 작품을 단순히 관람하는 것을 넘어 능동적으로 참여할 수 있도록 과학기술과의 융합을 도모해 관객과 실시간으로 소통하며 영향을 줄 수 있도록 발전해나간다면 더 큰 감동과 공감을 이끌어낼 수 있을 것이라 생각하게 되었습니다. (1000)2. 고등학교 재학기간 중 본인이 의미를 두고 노력했던 교내 활동(3개 이내)을 통해 배우고 느낀 점을 중심으로 기술하기 바랍니다. 단, 교외 활동 중 학교장의 허락을 받고 참여한 활동은 포함됩니다(띄어쓰기 포함 1,500자 이내).음악을 좋아해 어쿠스틱 음악 동아리에서 2년 동안 기타와 보컬을 맡아 공연을 준비하는 과정에서 직접 편곡을 해보며 작곡에 관심을 갖게 되었습니다. 화성학 등 작곡에 대해 공부를 하던 중 포스텍 이공계학과탐색 캠프에 참여하게 되어 창의 IT 융합공학과 탐방에서 자동작곡이라는 것을 알게 되었습니다. 이에 흥미를 느끼고 교내 컴퓨터동아리가 없어 직접 만들어 운영 하던 자율 동아리에서 ‘AI를 이용한 자동연주 및 자동작곡’에 대해 탐구해보기로 했습니다. RBF 신경망, 유전 알고리즘, 진화 알고리즘 등을 이용한 자동작곡 관련 논문들을 탐독하며, 이를 구현하기 위해 필요한 마르코프 체인, 인공신경망, 딥러닝, 생성적 적대 신경망, 창조적 적대 신경망 등에 대해 공부했습니다. 그 후 현재 자동작곡 프로그램을 분석해 보니 다양성이 부족하고 제어성의 어려움을 가지고 있고, 박자나 멜로디를 조금 더 수준 높이는 작업이 필요하다는 문제점이 있다는 것을 알게 되었습니다. 이를 개선하기 위해서는 여러 곡을 학습하게 하여 특정한 곡에 편중되지 않은 멜로디를 생성하고 후처리를 고도화하는 방법에 대한 연구가 필요하고 이에 참여하고 싶다는 생각을 하게 되었습니다.평소 누군가에게 설명해주는 것을 좋아하여 봉사를 통해 많은 아이들이 즐겁게 공부할 수 있도록 도와주는 교내 수학과학 교육봉사 동아리에 가입하였습니다. 교육봉사를 하다 보니 다양한 교육 컨텐츠의 부족함을 느꼈고 IT 기술을 이용한 교육 콘텐츠가 많다면 아이들에게 더 도움이 될 것이라는 생각이 들었습니다. 이런 생각을 바탕으로 교내 모의창업경진대회에서 ‘AR과 VR을 이용하여 실험을 진행하는 어플 제작’에 대한 사업 계획안을 발표했습니다. 이런 어플이 상용화된다면 학생들이 직접 체험해보며 수업시간 이해를 도와 참여도를 높이고, 통제하기 어려운 변인이 필요한 역학 실험 등 에서 오차 값을 줄여 보다 정확한 실험값을 얻을 수 있을 것이란 내용이었습니다. 대회는 계획안 발표가 끝이었으나, 유니티를 사용하여 물리실험시간에 했던 앙페르 법칙과 관련된 실험 VR 시범 어플제작을 시도했습니다. Vive기기를 사용하기 위해 StreamVR Plugin을 다운받은 후 컨트롤러 키 매핑을 하고 컨트롤러에 Rigdibody와 Collider를 추가하여 충돌처리를 통해 물건을 잡을 수 있도록 했고, 슬라이드는 에셋스토어에서 구매하여 사용했습니다. 기본적인 설정들은 어렵지 않게 했지만 구체적으로 스크립트를 구성하고 여러 실험도구를 제작하기에는 부족한 코딩실력과 처음 다뤄본 유니티에 대한 미숙함으로 시범 어플완성은 하지 못했습니다. 향후 서강대학교의 Immersive Media Studio 수업을 통해 이 어플리케이션 구현에 성공해 실용화시킬 수 있을 거라 생각합니다. 정해져 있는 절차를 따르는 실험뿐 아니라 내장된 다양한 실험기구를 바탕으로 직접 실험을 설계하고 차세대를 겨냥하여 진행할 수 있는 프로그램을 제작하는데 집중하여 기존 미디어보다 월등히 나은 표현력과 선명함을 위시하는 생생한 현실감을 재현하고 싶습니다. (1491)
생명과학실험 보고서0000과학번0001. 실험제목 : 광합성 색소 분리2. 실험목적 : 크로마토그래피에 대해서 알고, 이를 이용해 광합성 색소 분리를 직접해본다.3. 실험도구 : 전개액, 시금치 시료, 종이, 테이프, 연필, 자, 드라이기, 일회용 종이컵, 이쑤시개, 면봉4. 실험방법준비한 종이 끝 쪽에 점 표시를 하고, 준비한 시금치 시료를 면봉이나 이쑤시개를 이용해 찍어준다. 이때 최소 20번 찍어야 하므로 2,3회 찍은 후에 드라이기로 말리며 진행해준다. 충분히 찍어주었다면 준비된 전개액에 이 종이를 담구어 고정시켜야 하는데, 시료를 찍어준 부분이 전개액에 잠기지 않도록 길이를 조정하여 전개액이 담긴 통의 뚜껑에 고정시켜준다. 약 10분 이상 담궈 두어야하므로 일회용 종이컵을 이용해 전개액이 담긴 통을 고정시켜준다. 색소 분리가 끝나면 뚜껑을 열어 종이를 분리한다.5. 실험이론5-1. 광합성식물이 빛 에너지를 이용하여 이산화탄소와 물로부터 유기물을 합성하는 과정이다. 보통 식물에 의해 빛 에너지가 생물학적으로 이용할 수 있는 자유 에너지로 변환되는 과정을 가리킨다. 대표적인 예인 탄소 고정에서는 고정되는 이산화탄소와 거의 같은 몰의 산소가 발생한다. 1년간에 지구상의 육상 식물이 광합성에 의해 순수 생산으로서 고정하는 탄소량은 51010t 정도이고, 해양 식물에 의한 경우는 그 절반 정도로 추정된다.광합성 연구의 역사는 매우 오래되어, 프리슬리는 식물로부터 신선한 공기가 발생하여 동물 호흡으로 탁해진 공기를 정화한다고 하였고, 잉겐하우즈는 이러한 공기 정화에 빛이 필요하며 빛을 받은 식물은 CO2를 방출한다고 하였다. 이후 드 소쉬르는 광합성에 물이 필요하다는 사실을 처음 발견하였다. 이후 연구를 통해서 산소 발생을 위해 빛의 역할이 필수적이며 광합성에 CO2와 H2O가 필요하고 광합성 산물로 유기물, 특히 탄수화물이 산소와 함께 생성된다는 사실을 알게 되었다. 그 결과 19세기 말에 광합성에 관한 전체 반응을 다음과 같이 정리할 수 있게 되었다.광합성 화학반응 매커니즘의 특성에 대한 연구는 크로마티움과 같은 광합성 세균을 이용한 반 닐의 연구에서 비롯되었다. 이 세균은 아래 반응식에서와 같이 유기산 및 황 화합물을 환원제로 이용한다.여기서 H2A는 H2S와 같은 환원된 화합물을 뜻한다. 이 식에서 환원된 화합물은 산화되고 CO2는 환원되어 탄수화물이 되므로, 광합성 반응이 산화 환원 반응이라는 결론을 얻었다. 따라서 반 닐은 이러한 결론을 고등식물의 경우에도 일반화시켜 고등식물의 광합성 반응도 다음과 같이 일어날 것이라고 정리하였다.즉, 고등식물의 경우 환원제는 물이며 방출되는 산소 분자는 물 분자에서 유래한다는 것이다.한편 힐은 분리한 엽록체의 실험에서 철의 염과 같은 화합물이 빛에 의하여 환원되는 것을 발견하였다. 이 때 첨가한 화합물들은 CO2 대신 산화제로 작용하여 물을 산화시킨다.이와 같이 분리 엽록체에 적당한 전자 수용체를 공급하면 탄수화물의 생성 없이도 물의 산화에 의하여 산소가 발생되면서 전자 수용체가 환원되는데, 이 반응을 힐 반응이라고 한다. 힐 반응은 광합성에서 발생하는 산소가 물에서 유래된다는 반 닐의 가설에 대한 실험적인 증거가 될 수 있다.실제로 고등식물의 광합성에서 물의 분해 결과 생긴 전자를 NADP+가 받아 NADPH로 된다는 것이 알려졌다. 물로부터 NADP+로 전자가 전달되는 동안 ATP 역시 합성되어 NADPH와 함께 CO2 환원 반응에 사용된다. 즉 자연 상태에서 힐 반응에 필요한 전자 공여체는 물이며 전자 수용체는 NADP+이다. 광합성에서 힐 반응 부분, 즉 물이 산소로 산화되고 NADP+가 환원되며 ATP가 생성되는 화학 반응을 명반응이라고 하고, 나머지 화학 반응인 CO2 환원 반응을 암반응이라고 한다.5-2. 광합성 색소광합성을 위하여 빛 에너지를 흡수하는 모든 색소는 엽록체에 들어 있으며, 모든 광합성 생물들은 기본적으로 엽록소 또는 박테리아 엽록소를 갖는 동시에 다른 보조 색소들을 가지고 있다.광합성 색소들의 구조와 흡수 스펙트럼은 각각 그림 7.3과 그림 7.4와 같아. 박테리아 엽록소 및 엽록소 a, b, c, d는 모두 헤모글로빈과 시토크롬에서 볼 수 있는 포르피린 고리를 가지고 있으며 이 고리 구조에 긴 탄화수소 사슬의 피톨이 붙어 있다. 이 소수성 꼬리가 단백질 내부의 소수성 부분과 결합해서 엽록소가 고정되고 친수성 고리 구조는 외부에 노출되어 있게 된다. 고리 구조에서 일부 탄소원자와 탄소원자 간의 결합은 이중결합과 단일결합이 교대로 반복된 긴 사슬을 이루는 구조를 이루기 때문에 엽록소 분자는 상대적으로 낮은 에너지의 가시광선을 흡수하여 들뜬 상태로 전이될 수 있으며, 광합성 초기 광화학 산화 환원 반응이 쉽게 일어날 수 있다.고등식물의 엽록소는 지구에 도달하는 태양광의 가시광선 중 적색과 청색 분위를 흡수하며, 엽록서가 잘 흡수하지 못하는 영역은 카로티노이드와 같은 보조 색소들이 흡수한다. 광합성 생물에서 발견되는 카로티 노이드도 엽록소와 같이 이중결합과 단일결합이 교대로 나타나는 긴 직선형 분자들이다. 따라서 카로티 노이드는 400~500mm영역의 흡수대를 가지며 오렌지 색을 띤다. 한편, 박테리아 엽록소는 엽록소를 가진 광합성 생물들이 흡수하지 못하는 파장의 빛을 흡수한다. 이는 숲 속의 울창한 나뭇잎으로 인하여 햇빛이 가리워진 연못에서 생활하는 광합성 세균들이 불리한 빛 환경에 친화적으로 적응한 결과이다.5-3. 크로마토그래피혼합물 시료의 성분을 매질 내에서의 이동도 차이를 이용해서 분리, 분석하는 방법이다. 분석할 용액을 흡착제를 넣어 세운 유리관에 부으면 각각의 용액은 고정상에 대한 흡착도에 따라서 다른 속도로 통과, 이동하여 흡착 칼럼에 다른 높이의 색대를 생성한다. 사용되는 흡착제의 성질, 고정상의 물리학적 특성 혹은 사용되는 방법 등에 따라서 칼럼크로마토그래피, 박층크로마토그래피, 액체크로마토그래피, 가스크로마토그래피 등으로 분류된다.5-4. 종이 크로마토그래피종이 크로마토그래피는 고정상으로 여과지나 흡취지를 사용한 크로마토그래피의 1형식이다. 전개 용매 중 여과지에 흡착된 용매는 고정상의 역할을 하고, 물과 잘 섞이지 않는 유기용매는 이동상의 역할을 한다. 종이 크로마토그래피는 극미량의 물질을 분리, 확인하는 데 매우 편리한 방법이다. 혼합물인 시료 용액을 여과지 위에 점적하고 말린 다음 물로 포화된 유기용매에 여과지의 한쪽 끝을 담가 두면 용매는 모세관 현상에 인하여 여과지의 위쪽으로 퍼져 올라가거나 또는 중력에 의하여 아래쪽 방향으로 이동하게 된다. 이 때 시료의 성분들도 전개 용매와 함께 이동하게 되는데, 그 이동 속도는 각 성분의 물과 유기용매에 대한 용해도의 차이에 따라 달라지게 된다. 즉 시료 용액 중 유기용매에 잘 녹는 성분은 잘 녹지 않는 성분보다 멀리 이동하게 된다. 그리하여 시료의 각 성분들은 여과지 위에서 따로따로 분리되게 된다. 종이 위에서 분리된 각 성분들의 위치는 적당한 발색 시약으로 확인되며, 각 성분의 이동거리는 Rf(relative flow)로 표시된다. 어떤 물질의 Rf치(value)는 종이 크로마토그래피의 조건이 동일하면 일정하지만 온도, 전개용매의 pH, 여과지 및 전개 용매의 종류에 따라 달라지게 된다.그리고 Rf치와 분배계수 사이에는 다음과 같은 관계가 성립한다.종이 크로마토그래피에는 길쭉한 여과지를 써서 한쪽 방향으로 전개시키는 1차원 법과 정사각형 여과지를 사용하여 두 번 전개시키는 2차원법이 있다. 2차원법에서는 시료를 첫 번째 전개 용매로 분리하고 말린 후, 이 여과지를 90도 각도로 회전하여 두번째 전개 용매로 다시 전개시키는데, 1차원법에 비하여 분리 효과가 크다.6. 결과 :시료를 찍어둔 곳으로부터 색소가 위로 올라왔다.7. 고찰 :이번 실험에서는 종이 크로마토그래피로 시금치 시료의 색소를 분리해보았다. 실험을 진행하기 전 미리 실험 도구들을 받았는데, 그 때 받은 전개액이 모두 증발하여 다시 받았다. 이는 전개액이 아세트산, 뷰탄올 등과 같이 물보다 극성이 작은 화합물들의 혼합물이기 때문에 빠르게 증발한 것으로 보인다.우리가 진행한 종이 크로마토그래피는 길쭉한 여과지를 사용하여 한 쪽 방향으로 전개시키는 1차원법이었는데, 실험 결과를 보면 결과가 잘 나오지 않은 것을 알 수 있다. 육안으로 보았을 때 정확한 경계는 없지만 미세한 색의 차이가 있는 것 같아 색 추출을 해보았더니 크게 아래 사진과 같이 3가지 색으로 분리가 되었다.정확한 경계가 보이지 않아 이것이 어떤 색소가 분리된 것인지, Rf값 등을 알아 볼 수는 없을 것 같다. 그 이유로는 충분히 시료를 묻힌다고 묻혔지만 부족했을 가능성이 가장 크다고 생각한다. 분리된 색소도 굉장히 옅은 색으로 분리되었기 때문이다. 종이가 더 있었다면 한 번 더 실험해보았다면 좋았겠지만 그럴 수 없어 아쉬웠던 실험이다.8. 참고문헌1. 아카데미서적 편집부/ 아카데미 생명과학사전/ 2003/ 아카데미서적/p.129-170, p.617, p.6482. 권영명/ 최신 식물생리학/ 2003/ 아카데미서적/ p.140-141, p.144-146
생명과학실험 보고서0000과-0001. 실험제목 : 쌍떡잎식물과 외떡잎식물의 비교2. 실험목적 : 식물의 종류(쌍떡잎식물/외떡잎식물)에 대해 이해하고 줄기와 잎의 조직구조 차이를 이해한다. 그리고 조직의 형태와 특징이 어떠한 기능과 연관되어 있는지 이해한다.3. 실험도구 : 쌍자엽식물(무), 단자엽식물(강아지풀)쌍자엽식물-무단자엽식물-강아지풀4. 실험방법쌍자엽식물과 단자엽식물을 각각 하나씩 채집을 한다. 이때 식물의 뿌리가 상하지 않도록 조심히 채집한다. 이번 실험에서는 무와 강아지풀을 채집하는 것으로 한다. 채집 후 잎과 뿌리를 관찰하고 이를 그림으로 그린다.5. 실험이론5-1. 쌍자엽식물과 단자엽식물쌍자엽식물은 다른 말로 쌍떡잎식물로 부르기도 하며 속씨 식물에 속하며 자엽을 2개 지니므로 쌍자엽식물이라고 한다. 쌍자엽식물은 특히 망상의 잎맥을 지니고 꽃잎이 4~5배수로 이루어졌다. 참나무와 단풍나무 그리고 많은 관목 등이 쌍자엽식물이다.다른 종류의 속씨식물 중에는 늦게 진화하고 한 개의 자엽을 지닌 식물이 있는데, 이는 단자엽식물로 외떡잎식물과 같은 말이다. 단자엽식물은 나란한 맥을 지닌 잎과 3배수의 꽃잎을 갖는다. 모든 식물중에 대다수를 차지하는 초본들이 바로 풍매화의 단자엽식물이다.쌍자엽식물과 단자엽식물은 뚜렷한 차이점이 있다. 우선 잎에서의 차이점은 쌍자엽식물은 그물맥을 단자엽식물은 나란히 맥을 가지고 있고, 공변세포에서도 차이점이 있다. 쌍자엽식물은 소시지 모양의 공변 세포를 가지며 주위는 부세포(subsidiary cell)라고 하는 특별한 표피세포와 결합되어있다. 그러나 단자엽식물(화본과)은 아령 모양의 공변 세포를 가지고 부세포는 두 공변 세포와 나란히 배열하고 있다.뿌리에서의 차이점은 단자엽식물의 뿌리단자엽류의 뿌리 조직은 쌍자엽에서와 같이 외측으로부터 표피, 피층, 내피, 내초로 되어 있으나, 내초의 안쪽에 있는 유관속은 중앙에서 물관부와 체관부가 교체적으로 배열하지 않고 물관부와 체관부가 수(pith) 주변에 환상으로 교체 배열되는 차이점이 있다. 그리고 쌍자엽식물의 뿌리는 원뿌리와 곁뿌리로 이루어져 있고, 단자엽식물은 수염뿌리로 이루어져있다.줄기에서의 차이점은 쌍자엽식물은 관다발이 규칙적이고 형성층이 있으며, 단자엽식물은 관다발이 흩어져 있고 형성층이 없다.5-2. 식물의 줄기줄기는 잎과 열매가 붙는 장소이며 식물체를 지탱한다. 경단부를 정중앙종단면으로 관찰해 보면 작고 미분화 상태의 세포군으로 이루어진 작은 돔모양으로 된 정단 분열 조직이 있다는 것을 알 수 있다. 가장 바깥층세포가 원표피인데 결국에는 한층의 세포로 된 조직, 표피로 분화한다. 표피는 변화가 많은 외부환경으로부터 보호역할을 하는 식물체의 가장 바깥층을 이루는 조직이다. 표피세포의 바깥쪽 세포벽은 수분이나 기체가 침투될 수 없는 각피층으로 덮여 있다. 식물에 따라서는 분비물질을 함유하고 있거나 또는 그렇지 않은 세포로 된 털로 된 표피부속구조가 있다.기본분열조직은 줄기의 중심부에 자리를 잡고 많은 부분을 만드는데, 수와 표피의 안쪽에 피층을 이루고 영양분을 저장한다. 전형성층으로부터 1기 유관속조직이 분화되며 목부와 사부로 구성된다. 1기 유관속조직은 수분과 영양분을 운반하는 통로 역할을 한다. 1기 사부는 영양분의 통로 기능을, 1기 목부는 뿌리로부터 식물체의 여러 부분으로 수분을 통도하는 역할을 한다.5-3. 식물의 잎식물의 잎은 표피, 엽육조직 및 유관속 등의 세 가지 조직으로 되어 있다. 표피는 한 층의 세포로 구성되어있고 건조 등의 외부 환경으로부터 보호 역할을 한다. 표피의 바깥쪽 세포벽은 납질 또는 각피질로 덮여있다. 보통의 표피 세포 이외에 공변세포 또는 모용이 존재한다. 보통 표피 세포는 편평하고 타일과 같은 구조이며 엽록체를 가지고 있지 않다. 공변세포는 한쌍으로 되어 기공의 개구부를 둘러싸고 있다. 한쌍의 공변세포와 개구부를 기공이라고 부른다. 기공을 통하여 수증기, 탄산가스 및 산소가 잎의 내부로 출입을 하게 된다. 기공이 존재하는 이유는 보통 표피의 바깥쪽 세포벽은 기체가 출입할 수 없는 각피층으로 되어 있기 때문이다. 일반적으로 기공은 잎의 아래쪽에 더 많이 분포되어 기체의 출입을 조절할 수 있도록 개패작용을 한다. 엽록조직이라고도 불리우는 엽육조직의 구조로는 책상유조직이 있는데, 흔히 잎의 위쪽에 위치한 치밀하게 배열된 길쭉한 세포이다. 그리고 해면유조직도 있는데, 이는 잎의 아래쪽에 위치하여 많은 세포간극이 발달되어 있고, 이 간극은 기공으로 연결되어 있는 점에 유의해야한다.5-4. 식물의 뿌리다음으로 뿌리에 대해서 살펴보면 뿌리의 역할인 물과 무기염류를 흡수하는 부위를 관찰할 수 있다. 이 부위는 자엽쪽의 기부로부터 근단부의 사이에 근모가 나있는데, 1기조직의 분화가 일어나고 있다. 근모부위(성숙부위)의 아래쪽은 근단부를 향해 신장하고 있기때문에 근단부를 향해서 신장 부위, 그리고 분열조직 부위 및 근관으로 나눌 수 있다. 줄기에서와는 다르게 근단 분열 조직은 군관이라는 보호조직으로 덮여있다. 뿌리가 토양입자 사이를 생장해 나갈 때 근관의 일부는 떨어져 나가며, 근단 분열 조직으로부터 새로운 세포로 대체되고 있다. 근단 분열 조직으로부터 기부쪽으로 신장부위에서 세포는 길이 생장을 해 토양 입자 사이에서 뿌리가 신장되도록 그리고 더욱 분화가 진행되도록 하고 있다. 근모 부위의 세포는 길이로 뚜렷한 생장은 하지 않으면서 근모를 형성한다.6. 결과 :1) 잎쌍자엽식물(무)단자엽식물(강아지풀)쌍자엽식물인 무의 잎에서는 그물맥이, 단자엽식물인 강아지풀에서는 나란히맥이 관찰되었다.2) 뿌리쌍자엽식물(무)단자엽식물(강아지풀)쌍자엽식물인 무의 뿌리는 단단한 중심 뿌리가 있고 그곳에 얇은 뿌리들이 달려있으며, 단자엽식물인 강아지풀의 뿌리는 얇은 뿌리가 잘게 뻗어 나와있다.7. 고찰 :이번 실험은 쌍자엽 식물과 단자엽 식물을 각각 하나씩 직접 채집한 후에 잎과 뿌리를 관찰해보는 것이었다. 쌍자엽과 단자엽이라는 단어가 조금은 생소하게 느껴지지만 쌍떡잎과 외떡잎을 의미한다는 것을 알고나니 익숙하게 느껴졌다.잎을 관찰하였을 때, 쌍자엽 식물과 단자엽 식물을 구분하는 것이 굉장히 쉬웠다. 우선 잎의 모양부터 단자엽 식물이 얇고 길었고, 잎맥의 모양도 그물맥과 나란히 맥으로 뚜렷하게 구분되었다. 그래서 식물을 채집할 때 다른 것보다 잎을 보고 구분하여 채집했던 것 같다.그리고 뿌리를 관찰하였을 때도 두 식물이 큰 차이를 보였는데, 쌍자엽식물인 무에서 관찰된 굵은 뿌리는 원뿌리이고 얇은 뿌리는 곁뿌리라는 명칭을 가지고 있었다. 단자엽식물인 강아지풀에서는 이런 원뿌리나 곁뿌리가 아닌 수염뿌리를 가지고 있는 것으로 관찰되었다.이번 실험에서 주 관찰 사항은 아니었지만, 두 식물의 줄기에서도 차이점이 보였다. 형성층을 가지고 있는 쌍자엽 식물의 줄기가 형성층이 없는 단자엽 식물보다 확연하게 두꺼운 것을 확인할 수 있었다.8. 참고문헌한국생물과학협회/생물학실험/1998/아카데미서적/87p-95p.George B. johnson 외/생명과학/전병학, 계명찬, 김애리/2007/동화기술/ 325p.이성규/신비한 식물의 세계/2016/대원사/92p-120p.