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서울대학교 생물학실험 (단학기) - A+ 보고서 시리즈 - 쥐 해부(척추동물의 관찰) (2018 최신버전)

실험4. 척추 동물의 관찰- 쥐 해부생물학실험작성일: 2017/12/6초록(Abstract)쥐는 사람과 많이 닮아있는 존재이며 여러가지 이유들로 인하여 동물실험에 주로 이용이 되는데 이번 실험에서는 생쥐(Mouse)를 해부하는데 이에 필요한 도구로는 수술용 가위와 핀셋이 주로 이용되며 위생을 위해서 판과 호일 그리고 에탄올을 적절히 뿌려주었고 적절한 해부절차를 통해서 생쥐에 몸에 있는 장기들을 통해 생쥐의 해부학적 구조를 살펴보았고 척추동물인 생쥐에 대해서 토론을 통해서 심화적인 이해를 하였다.서론(Introduction)쥐는 생쥐와 집쥐 들쥐로 분류되며 우리가 실험에 주로 사용하는 실험용 쥐는 생쥐에 속한다. 이번 실험에서는, 이러한 생쥐를 해부하여 그 구조를 깊게 이해할 수 있도록 실험 장비들을 통해서 실제로 해부를 실시하였다. 실험을 위해서는 실험용 도구인 핀셋과 수술용 가위, 호일 고무판 등이 필요하며 Mouse 1마리와 실험복과 마스크 장갑과 에탄올 등을 통해 위생을 철저히 하도록 하였다. 실험을 통해서 마우스를 해부함으로 쥐의 해부학적 구조를 살펴볼 수 있었고 실험에 대해서 심화된 논의를 통해 해부와 생쥐에 대한 이해를 더욱 심화할 수 있었다..재료 및 방법(Materials and Method)Mouse, 실험복, 마스크, 장갑, Co2챔버, 침핀 및 수술용 가위, 핀셋, 고무판과 호일, 에탄올실험용 Mouse를 Co2챔버를 이용해서 Sacrifice한 뒤 고무판과 호일 위에 올려두어 침핀으로 고정시키고 해부의 용이성을 위해서 에탄올을 뿌려준다. 수술용 가위와 핀셋을 이용해서 적절히 장기들을 적출하는데 먼저 가죽을 벗겨주고 그 안에 있는 막을 걷어내어서 장기가 보이게 되면 생식기와 방광부터 시작해서 식도, 위, 소장, 대장 그리고 비장을 적출한다. 다음으로 신장과 부신을 적출한 뒤 간을 빼준다. 마지막으로 흉강을 절개하여 심장과 폐를 각각 분리하여 장기를 꺼내고 실험종이 위에 분류해 주었다.결과(Result)Figure 1.Mouse 해부를 통한 장기 분류Figure 1.Mouse 해부를 통한 장기 분류. 수술용 가위와 핀셋을 이용해서 Mouse를 해부하여 실험지위에 그 장기를 분류한 결과이다. 보이는 것처럼 복강장기와 흉강장기로 크게 분류하여 복강장기에는 비장, 신장과 부신, 생식기와 방광, 간, 식도와 위와 소장과 대장을 확인해볼 수 있었고 특히 생식기를 통해 Mouse가 Male임을 알 수 있었다. 또한 흉강장기로는 심장과 폐의 모습을 확인해 볼 수 있었고 전체적으로 복강장기 및 흉강장기에 있는 것들이 사람에게 있는 것과 일치한다는 것도 살펴볼 수 있었다..토의(Discussion)이번 실험은 쥐(Mouse)의 해부를 통해서 그 구조에 대해서 심도 깊게 이해해 볼 수 있었다. 이렇게 우리가 실험을 할 때에는,많은 동물들이 이용되는데 이에 먼저 실험윤리에 대해서 이해해야 할 필요가 있다. 이러한 실험동물에 대한 윤리적 접근에 대해서 가장 역사적으로 영향력 있는 책은 러셀과 버치가 쓴 인도적인 실험기술의 원리로 이 책에서 저자들은 3R로 알려진 조건들을 제안하게 되는데 이 3R이 1.Replacement 2.Reduction 3.Refinement로 첫번쨰로, 동물실험에서 대상이 대체 가능하다면 대안을 이용하거나 실험동물을 대체하라는 것이고 두번째는 동물실험에 이용되는 동물의 수를 최소화하라는 것이며 세번째로 실험동물이 겪을 정서, 물리의 고통을 줄이는 실험기술을 적용하라는 것이다.(1)이러한 기초적인 윤리를 염두하고 실험을 진행하였다. 우리는 해부실험에 쥐를 사용하였는데 쥐를 사용하는 이유는 다음과 같다.. 먼저 쥐는 인간과 같은 포유류에 속하고 유전자구조가 유사하고 크기가 작아 다루기 용이하며, 생활사가 짧고 번식이 신속하여 저렴하기 때문에 주로 실험에 사용되지만, 사람과 완벽하게 일치하지 않고 생명존엄성을 해친다는 것이 가장 큰 단점이다.(2)이제 관찰한 점을 살펴보면, 쥐는 인간과 같은 척추동물이기에 놀랄 만큼 닮아있는데 먼저 흉강장기인 심장과 폐가 있으며 복강장기인 비장과 신장, 부신, 생식기와방광, 간, 식도와 위와 소장 및 대장 모두 사람이 지니고 있으므로 생물학적으로 상당히 유사했다. 다른 점이 있다면 폐가 한쪽에 몰려있다는 것이었다. 사람의 경우에는 폐가 좌2엽, 우3엽, 계5엽으로 이루어져있다면 쥐의 경우 좌1엽, 우4엽, 계5엽으로 이루어져있어 합은 같지만 좌,우 대칭에 있어서 차이가 난다. 가장 큰 차이점으로 볼 수 있는 것은 쥐의 간은 몸에 비해 놀랄 정도로 비대하다는 것인데 이는 인간의 간이 좌엽과 우엽2엽인반면, 쥐는 좌엽, 우엽, 정중엽, 작은꼬리엽의 4엽으로 이루어져 있기 때문이다. 추가적으로 암컷 쥐의 경우 Y자모양으로 자궁과 난소가 이루어져있다는 것인데 우리의 실험은 수컷이기에 이러한 점을 확인할 수 없었고 생식기와 방광만 확인할 수 있었다.참고문헌(Reference)추정완(2017) ,실험동물과 윤리: 윤리적 동물실험의 기초를 위하여, 도덕윤리과교육연구:한국도덕윤리과교육학회 54 ,pp243-264Yong Cheng, Principles of regulatory information conservation between mouse and human. Nature, 2014; 515 (7527): 371 DOI: 10.1038/nature13985

자연과학| 2018.03.21| 3페이지| 2,500원| 조회(528)

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서울대학교 생물학실험 (단학기) - A+ 보고서 시리즈 - 미생물배양(Serial Dilution and Spreading) (2018 최신버전)

실험2. Serial Dilution And Spreading생물학실험작성일: 2017/9/24초록(Abstract)Spread Plate Technique을 통해서 얻은 농도가 다른 희석시료를각각 배지위에 순수배양해보고 배양된 미생물의 CFU농도를 역추산해서 그 과정들에 대한 이해를 깊게 이해하고,여기서 사용된 CFU라는 개념은 왜 생겨났는지 생각해보고 그 결과들에 대해서 토론해 보았다.서론(Introduction)배지는 미생물이나 세포를 키우기위한 인공영양체이다.이러한 배지중에서 LB Agar라는 고체배지는 미생물이 좋아하는 영양분을 섞어서 만든 배지로 미생물이 잘 자랄 수 있는 환경을 조성해준 배지이다.이번 실험에서는 이러한 고체배지에 미생물을 분리하고 순수배양하여서 배양된 미생물의 수(Colony)를 세어보아 원래 미생물의 농도를 역으로 추산 해보았고 이 과정을 통해서 미생물의 분리와 순수배양이라는 개념과 CFU라는 개념에 대해서 깊게 이해해볼 수 있었다.실험시간에 다룬 내용이지만 웬만하면 전문서적이나 논문을 찾아서 참고문헌에 작성한 뒤 인용표시를 해주세요.재료 및 방법(Materials and Method)먼저 공통적으로 실험에 필요한 도구는 다음과 같다. E.coll (학명 중 속, 족명을 쓸 땐 이탤릭체로써야합니다. 또한 본문에서 학명을 처음 언급하는 경우에는 full name으로 언급해야 합니다. >Escherichia coli) (대장균)시료, 1,5ml 튜브들, 멸균수, 멸균된 LB plates, 일회용 spreader, Clean Bench, 항온배양기이다.실험 방법은 반복적인 과정으로,모든 과정은Clean bench안에서 시행되었다.먼저, 멸균수 900µl에 E.collE. coli시료 100µl을 넣어 1/10 희석시료를 만들고, 같은 방법으로 1/10희석시료를 통해1/100 희석시료를,또 이를 통해서 1/1000 희석시료를 만들어주었다.이중에서 우리는 1/100희석시료의 경우 2개를만들어반복실험하였다.이렇게 만든 각각의 희석시료들을 잘섞어주고LB plate에 100µl씩 첨가하여 일회용 spread로plate에 골고루 바르고 마를 때까지 펴 바르는 것을 반복해주었다.이때 잘 마르도록 촛불알코올 램프의 가까이서 하되 고온에 의해 미생물이 타서 죽지않도록 주의하였다.그리고 시료가 마를 때plate를 닫아야 하나 실험상 시간의 부족으로 인해 시료가 아직 다 마르지 않았을 때 plate를 닫아주고항온배양기에 넣어 37°C에서 13시간동안 배양해주었고 결과에 나타난Colony수를 세어 원래 시료의 CFU농도를 계산해주었다.결과(Result)희석농도1/101/1001/100 (2)1/1000시료CFU311CFU/100µl94 CFU/100µl112 CFU/100µl11 CFU/100µl원래시료CFU농도31,100CFU/ml94,000CFU/ml112,000CFU/ml110,000CFU/mlTable1. 희석농도에 따른 원시료의CFU농도 역추산표그림 제목을 그림 하단에 표시하는 것과 달리 표 제목은 표의 상단에 표기하는 경우가 대부분입니다. 표는 legend를 써주지 않습니다.Figure1. 1/10희석시료 배양 결과Figure2. 1/100 희석시료(1) 배양 결과 1Figure3. 1/100 희석시료(2) 배양 결과 2Figure4. 1/1000 희석시료 배양 결과역시나 figure legend를 작성해 주세요.실험에 나타난 결과로, 희석시료의 농도(1/10,1/100,1/1000)에 따라서 적절한 배양을 통해 미생물의 Colony의 개수를 세어주었다. 이 때, Figure 1과 Figure 2의 1/10희석시료 1/100희석시료(1)의 경우에는 시료가 덜 마른 곳에 미생물이 뭉쳐서 자라 Colony의 개수를 제대로 셀 수 없었다. 각 결과는 Table1을 참고하여, Figure1의경우 311개의 Colony, Figure2에는 94개의 Colony, Figure 3에는 112개의 Colony, Figure4에는 11개의 Colony를 관측하였다.웬만하면 Table 1의 원래 시료 CFU 농도 역추산 과정에 대해 결과 본문에서 서술해주시는 것이 좋습니다. PPT에 있던 공식이라도 적어주세요.토의(Discussion)실험을 통해서, 우리의 실험목적인 원래시료의CFU농도를 Table1과 같이 역추산을 할 수 있었다.이때 CFU란 Colony Forming Unit의 약자로 번역해보면, 집락형성단위라고 부른다. CFU를 사용하는 이유로는,균은 우리 눈에 보이지 않기때문에 셀 수 없지만,균을 배지에 키웠을 때 셍기는Colony의 숫자는 눈으로 보고 셀 수 있기 때문이다. Table과 Figure를 보면실험에서 전반적으로 오류가 발생하였는데 다음과 같은 이유를 추론해 보았다. 먼저,희석시료1/10과 1/100(1)인Figure1과 Figure2의 경우에 미생물이 뭉쳐서 자랐기에Colony의 개수를 세는데 정확한 개수를 셀 수 없었다.따라서 결과에 오차가 존재하며 그 결과는실제 Colony 개수보다 작을것으로 추정한다.이유는 뭉쳐서 자라지 않았다면 더 많은 Colony로 관측되었을 것이기에 그 개수가 더 많았을 것이다.실제로 Colony의 개수 구분이 쉬웠던 Figure3과 Figure4의 경우 Table1을 살펴보면 CFU농도가 Figure1과 Figure2보다 큰 것을 확인 할 수 있었다.즉 Figure1과 Figure2가 뭉쳐서 자랐기에 Colony의 숫자가 실제보다 작게 관측되었고 이에 따라 역추산한CFU농도 또한 낮게 된 것이다.이러한 결과에 신뢰를 높여주는 것은서로 다른 농도의 희석시료인 Figure3과 Figure4의 경우, 역추산을 통해 원래시료의CFU농도를 추정했을 때 그 CFU농도가 각각 112,000CFU/ml과 110,000CFU/ml로값의 차이가2%이내인 것으로 보아 위 결과가 타당한 추론이라는 것을 확인할 수 있었다. Figure1의 경우 뭉침이 가장 심했는데,뭉쳐서 자란 것은 충분한 시간을 갖고 도말을해야했는데 실험의 여건상, 마르지 않은 채로 배양을 했기에 콜론이 뭉쳐서 자란 것으로 보인다. 따라서 본래 여러 개의 군으로 형성될 콜로니가 하나가 된 것이다. 따라서 조금 더 충분한 실험시간을 갖고 시료를 잘 말린다면, 미생물이 뭉쳐서 자라지 않을 것이고 Colony 숫자를 세기 용이하고 실험의 신뢰도 역시 향상될 것이다. 또한도말을 하기에 앞서서, 희석을 제대로 하지 못한 것이또 다른 원인이 될 수 있을 것이다. 마지막으로는,도말을 할 때에 스프레더에 균이 묻었기 때문에 도말과정에서 오차가 발생했다는 것도 추론해 볼 수 있었다.추가적으로 실험을 위해서 살펴본 개념으로, 생물이 건강하게 살고 번식하기 위해 필수로 하는 원소가 있다.이를 필수원소라고 하는데 사람은 25개의 필수원소를 필요로하고 식물은 17개의 원소를 필수원소로 필요로 한다. 이중 생명체의 구조를 형성하는 유기화합물의 주요한 성분인 산소,탄소,수소,질소가 생명체의 대부분을 차지하고있다.(1)이번 실험에서, 우리는 대장균을 통해 실험을 했지만 대부분의 세균들은 아직 배양이 되지않고있다는 사실을 알게 되었다. 이에대한 이유가 여러가지 있겠지만 미생물의 배양이 어려운 것이 가장 큰 원인 중 하나이다. 이러한 경우 어떻게 연구하는지 궁금증이 들어 추가적으로 찾아보았고, 메타게놈(Metagenome)에 대해서 알게되었다. 메타게놈이란 용어는 Handelsman에 의해서 특정 자연환경에 존재하는 모든 미생물의 유전체 집합이라고 정의된 용어로,(2) 이러한 개념을 바탕으로메타게놈은 배양이 어려운 미생물을 배양하지 않고 유전체를 자연계로부터 직접 추출하여 유용한 특성을 개발하는 기술을 말한다. 이렇게 미생물의 배양이 어려운 것을 해결하기 위해서, 메타게놈 외에도 난배양성 미생물에 대해서 다양한 연구가 이루어 지고 있다고 한다.(3)참고문헌(Reference)Jane B.Reece외 5인,『캠벨 생명과학 9판』 ,전상학, 바이오사이언스(2012), p32, p790Handelsman, J., Rondon, M.R., Brady, S.F., Clardy, J., Goodman, R.M.: Molecular biological access to the chemistry of unknown soil microbes: a new frontier for natural products. ChemBiol 1998, 5:R245-R249.Zengler, K., Toledo, G., Rappe, M., Elkins, J., Mathur, E.J., Shot, J.M., Keller, M.: Cultivating the uncultured. Proc Natl AcadSci USA 2002, 99:15681-15686.

자연과학| 2018.03.21| 4페이지| 2,500원| 조회(375)

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서울대학교 생물학실험 (단학기) - A+ 보고서 시리즈 -닭 발생 (2018 최신버전)

실험3. 닭 발생생물학실험작성일: 2017/12/5초록(Abstract)우리가 흔히 볼 수 있는 단백질의 중요한 공급원인 달걀, 그리고 닭 이들의 수정과정을 확인해보기 위해 이번 실험에서는 닭을 7일 동안 부화기에 부화시켜서 그 배아를 관찰해보려고 했는데 문제가 발생하여 부화가 이루어지지 못했고, 대체적으로 닭 발생과정의 영구슬라이드표본관찰을 통해서 그 과정에 대해서 심도있게 이해해보고 논의해보도록 하였다.서론(Introduction)달걀은 앞뒤로 뾰족한 면과 뭉특한면이있는 타원상의 난각으로 둘러싸여 있으며 외피, 난각부 기실, 내수양난백, 농후난백, 외수양난백, 난백부, 난황부로 나뉘어지며 식품조리에 중요한 기포형성능, 유화성 열응고성 및 결착성 등의 기능적인 특성을 가지고 있어 제과제빵 및 육류제품등 많은 식품의 원과 부재료로 널리 사용된다.(1) 하지만 닭과 달걀에 대해서 심화적인 학습을 위해 이번 실험에서는, 달걀을 부화하여 닭의 수정란에서 배를 분리하여 보려고 하였고 발생 시간 별 영구슬라이드 표본을 관찰해보았다. 실험을 위해서 부화기와 유정란, 영구슬라이드표본과 현미경 등이 사용되었다. 유정란을 부화시킨 1주 뒤, 실험을 진행하였지만, 유정란이 아니었는지 실제 부화는 관찰할 수 없었고 그에 따라서 시간별 영구슬라이드 표본만 확인해 보았다.재료 및 방법(Materials and Method)실험재료로는 유정란, 영구슬라이드표본, 부화기, 현미경, Petri Dish, 가위, 핀셋, 약숟가락, 자, 여과지, 파이펫, 비커, 에탄올 등이 필요하였고 준비한 유정란을 부화기에 넣어 50%의 습도와 37도의 온도를 유지하여 7일간 부화(입란)시켜주어 그 후 핀셋을 통해 수정란의 배를 분리하여 현미경을 통해서 배아의 형태를 관찰해보는 것이 이번 실험의 목표였지만, 유정란이 아니었는지 일주일 뒤 적절히 부화가 되지 않아서 수정란을 실제로 관찰하지는 못하였다. 따라서, 수정란의 발생18시간 33시간 56시간 72시간의 영구슬라이드 표본을 현미경을 통해서 관찰하여 보았다.결과(Result)Figure1. 영구 슬라이드표본관찰(18시간)Figure2. 영구 슬라이드표본관찰(33시간)Figure3. 영구 슬라이드표본관찰(56시간)Figure4. 영구 슬라이드표본관찰(72시간)Figure 1.영구 슬라이드 표본 관찰(18시간) . 광학현미경을 이용하여 bright field에서 수정란의 영구슬라이드 표본을 관찰한 결과이다. 사진의 화살표에는 척추의 기초가 형성된 것을 관찰 할 수 있었다.Figure 2.영구 슬라이드 표본 관찰(33시간) . 광학현미경을 이용하여 bright field에서 수정란의 영구슬라이드 표본을 관찰한 결과이다. 사진의 화살표 윗 부분에는 두부의 기초가 화살표에는 척추의 기초가 18시간보다 더 선명하게 형성된 것을 관찰 할 수 있었다.Figure 3.영구 슬라이드 표본 관찰(56시간) . 광학현미경을 이용하여 bright field에서 수정란의 영구슬라이드 표본을 관찰한 결과이다. 사진의 화살표를 보면 머리와 눈을 확인 할 수 있고 가운데에 심장으로 추정되는 부분이 있는 것을 볼 수 있었다. 또한 척추의 색이 더욱 짙어지고 두꺼워 졌으며 배 부분에 동그랗게 막이 있는 것을 확인할 수 있었다. 관찰 할 수 있었다Figure 4.영구 슬라이드 표본 관찰(72시간) . 광학현미경을 이용하여 bright field에서 수정란의 영구슬라이드 표본을 관찰한 결과이다. 56시간과 비슷하게 눈과 머리를 확인할 수있으며 또한 심장이 더욱 선명하게 나타난 것을 확인할 수 있었다. 추가적으로 화살표부분에는 생식기로 추정되는 부분이 발달한 것을 확인 해 볼 수 있었고 56시간에 비해 머리와 같은 부분에 장기나 조직들이 더욱 세밀하게 성장한 것을 관찰할 수 있었다.토의(Discussion)이번 실험은 부화기를 통해서 직접 수정란의 배를 관찰해보는 것이었는데 아쉽게도 부화가 일어나지 않아서 영구슬라이드표본만 관찰해보았다. 아무래도 부화가 되지 않은 이유로는 여러 이유가 있겠지만 4조의 모두 부화가 이루어지지 않은 것을 보면 부화기의 성능(전란이 제대로 이루어지지 않거나, 온 습도의 조절에 오류)나 혹 계란이 유정란이 아니었는지 생각해본다. 영구슬라이드표본 관찰을 통해서는 18시간부터 72시간 까지 각 시간 별로 계란의 발생 정도를 확인해 볼 수 있었으며 이를 통해서 닭의 머리, 눈, 심장, 생식기, 척추 등을 대체적으로 확인해 볼 수 있었다.우리가 달걀에서 쉽게 관찰 할 수 있는 난황과 난백이다. 이중 난황은 쉽게 말하면 노른자로, 동물에 알에 있는 영양물질로, 품종에 따라서 그 크기가 다르며 닭의 나이나 계란의 크기에 따라 다른 것으로 보고되고 있는데 우리나라의 재래계의 경우 일반적인 갈색 산란계나 백색 산란계보다 난황의 무게과 난황:난백 비율이 높은 것으로 나타난다(2). 앞서 우리의 실험은 부화가 잘 이루어지지 않았는데 위에서 언급한대로 부화기가 잘못되었거나 계란이 유정란이 아닌 경우를 말했었다. 부화기가 잘못되었다는 것에서 전란이 이루어지지 않은 것을 생각해보았다. 닭이 쉽게 부화하기 위해서는 부화기 속에서 전란이라는 과정을 거치는데 전란이란 영어로 Turning Eggs이다. 해석 그대로 전란이란, 계란을 흔들어주는 행위이다. 타조의 경우를 예로 들면, 전란의 원리는 실제 조류가 알을 품을 때 굴리는 현상을 따라한 것인데 전란을 통해서 알의 뭉툭한 부위가 위를 향하게 하여 배자가 난각막에 붙는 것과 부화후기에 난황과 요막이 유착되는 것을 방지하고 배자혈관맥의 발달로 배자의 호흡과 영향흡수를 촉진시키고, 융모석요막의 발달로 난각막으로부터 칼륨흡수를 촉진시키기 위한 것이다.(3) 만약 이러한 전란의 과정에 문제가 없었더라면 또한 생각해 볼 수 있는 것이 구입한 계란이 무정란이 아닐까라는 생각이다. 무정란은 익히 아는 것처럼 수탉과의 성적결합이 없이 암탉 혼자서 만드는 것이고 유정란은 수탉과 암탉의 성적인 결합으로 인해 생기는 것으로 유정란의 경우 부화가 되지만 무정란은 부화가 되지 않는 것이다. 따라서 우리의 실험이 진행되지 않은 이유로 부화기의 문제이거나 계란의 문제를 생각해보았고 다음과 같이 그 이유에 대해서도 알아보았다.참고문헌(Reference)양재승(1999),달걀 난백의 특성, 식품과학과 산업 :한국식품과학회32(3) ,pp42-55석윤오(1999), 유전적 배경이 다른 3품종의 닭에 있어서 난황:난백의 비율에 대한 품종과 닭의 연령의 효과,한국가금학회 정기총회 및 학술발표회,pp 68-69남기홍(2000), 타조알의 생리와 효율적인 부화관리, 한국가금학회하계학술심포지움,pp 37-46

자연과학| 2018.03.21| 4페이지| 2,500원| 조회(339)

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서울대학교 생물학실험 (단학기) - A+ 보고서 시리즈 - 계통수(Phylogenetic Tree) (2018 최신버전)

실험3. Phylogenetic Tree생물학실험작성일: 2017/10/4초록(Abstract)계통수(Phylogenetic Tree)는 생물군의 진화역사를 나뭇가지가 갈라지는 모양의 그림으로 표현한 것(1)(초록에는 인용표시를 하지 않습니다. 초록에 적힌 내용이 서론, 토의 등에 있을 테니 그 문장에 인용표시를 해주세요.) 으로, 이번 실험에서는 Mega-7 이라는 프로그램을 이용하여16S-rRNA를 이용한 Bacterial Phylogenetic Tree와 MT gene을 이용한 척추동물 Phylogenetic Tree를 직접 그려보았고 이를 통해 계통도를 만드는 과정을 이해해보고 계통수에 대해서 추가적인 정보들을 조사 및 탐색을 해 보았다.서론(Introduction)계통수(Phylogenetic Tree)는 생물군의 진화역사를 나뭇가지가 갈라지는 모양의 그림으로 표현한 것이다.(1) 계통수를 이해하기 위해서 필요한 핵심적인 3가지 요소들은 다음과 같다. 첫째, 계통수는 혈통의 양상을 보여주기 위해 고안되었다, 둘째, 계통수는 분기하는 순서가 특정 종의 절대연대를 말하지 않는다, 셋째, 계통수의 한 분류군이 바로 옆에 있는 분류군에서 유래되었다고 가정할 수 없다.(2) 이러한 특징들을 이해하고 Mega-7 이라는 프로그램을 이용하여 박테리아의 계통수와 척추동물의 계통수를 그려보았다.재료 및 방법(Materials and Method)먼저 이번 실험은, 컴퓨터 프로그램을 이용해 진행되었기에, 노트북이 필요했고(노트북이 필요한 것까지 자세한 내용은 안 쓰셔도 됩니다.) 계통도를 분석하기위한 Mega-7이라는 프로그램을 사용해 주었다.실험 방법은 다음과 같다. 먼저 실험에 진행할 Sequence들을 구하기 위해 NCBI 웹사이트를 이용하여 필요한 Sequence들을 검색하여 메모장을 이용해 Sequence를 얻어주었다. 이 제공된 Sequence들을 통해서 fasta format file로 변환해주고(fasta file로 변환하는 방법까지 구체적으로 적을 필요는 없습니다.) 이를 Mega-7이라는 응용프로그램을 이용하여 저장된 Sequence들을 Align과정을 통해서 계통수(Phylogenetic Tree)를 만들어 주었다. 실험은 2번 진행되었으며 첫 실험은 16S-rRNA를 이용한 Bacterial의 Phylogenetic Tree를 그려보았고 2번째 실험은 MT gene을 이용한 척추동물의 Phylogenetic Tree를 그려보았다.계통수를 그리는데 사용된 개체들의 학명을 표로 정리하여 보여주고, 계통수를 그리는 방법 중 neighbor joining 방식을 이용했다는 사실도 서술해야 합니다.결과(Result)Figure 1.16S rRNA를 이용한 Bacterial Phylogenetic TreeFigure 2.MT gene을 이용한 척추동물 Phylogenetic TreeFigure1에서 보이는 것처럼 실험1은 16S-rRNA를 이용하여 박테리아의 계통수를 그려주었다. 이때 Escherichia coliEscherichia coli(마찬가지로 학명 중 속, 종명은 이탤릭체로 작성해주세요.) strain KCTC 2441과 Escherichia fergusoniiEscherichia fergusoniistrain ATCC 35469의 경우 Complete gene을 구할 수 없어서 Partial gene으로 사용하였다. 반면에, 실험2에서는모두 Complete genome을 이용해 계통수를 그려줄 수 있었고 비교적 결과의 정확성을 신뢰할 수 있었다.Figure 2에 대해서도 본문에서 언급해주세요. 또한 figure legend를 작성해주셔야 합니다.토의(Discussion)실험1은 박테리아의 계통수를 16S rRNA를 이용하여 그려보았고 실험 2에서는 척추동물의 계통수를 MT gene을 이용해서 그릴 수 있었다. 이 때, 각 Figure에서, 분기점 옆에 나타나는 숫자는 가지가 치어진 것의 정확성을 나타낸 것으로 숫자가 100에 가까울수록 그 정확성이 높다는 것을 의미한다. Figure1에서는Aeromonashydrophila strain과 Vibrio cholerae strain의 분기가 80으로 정확성이 비교적 낮으며 Figure2에서는 Gallus gallus인 닭과 Crocodylussiamensis인 악어의 분기가 72로 가장 정확성이 낮은 것을 확인 할 수 있었다. 추가적으로 결과에서 언급했듯이, Figure1에서는Escherichia coli strain KCTC 2441과 Escherichia fergusonii strain ATCC 35469의 Partial Gene을 사용하였기에 정확성이 조금 떨어진 결과를 얻었다는 것을 유념하였다.각 그림에서 아래에 있는 것들은 기저분류군들(Basal Taxon)로 볼 수 있는데,기저분류군이란 특정 군의 역사속에서 일찌감치 분기한 계통을 이르는 용어(3)로 Figure1에서, Mycobacterium tuberculosis와 Staphylococcus aureus subsp. Aureus가 기저분류군으로볼 수 있으며 이들이 계통수 내에서 가장 연관이 없으며, Figure2에서는, 칠성장어가 기저분류군으로 가장 연관이 없다는 것을 알 수 있었다. 그렇다면 어떤 생물체가 가장 진화된 생물일까? 물론 가장 진화되었다는 표현이 옳지 않은 표현일 수 있지만, 우리의 실험인 계통수만을 기준으로 해서 분기점이 가장 많은 것이 가장 진화된 생물이라고 가정할 경우, Figure1에서는 Escherichia coli strain KCTC 2441이 박테리아에서 가장 진화된 생물이라고 판단이 되며, Figure2에서는 Homo Sapiens가 척추동물에서 가장 진화된 생물이라고 판단이 된다.본인이 서술했듯이 가장 진화되었다는 표현은 옳지 않습니다. 각 생명체마다 각자 생활하는 환경에 적응하여 진화되어 왔고 현재에도 환경에 잘 적응하여 살고 있기 때문에 같은 선상에서 다른 생명체를 비교하여 진화의 우위를 단정지을 수 없습니다. 분기점이 가장 많은 것이 가장 진화된 생물이라고 가정할 경우라고 서술했는데 이러한 가정을 하고 싶을 경우에는 이런 가정을 바탕으로 작성된 학술논문이 있는지 등 가정의 타당성을 뒷받침할 참고문헌을 찾아주셔야 합니다. 그렇다면 척추동물에서 우리가 가장 진화되었다고 추정하는 Homo Sapiens, 즉 인류의 조상은 무엇일까? 그것을 나타내는 단어가 바로 미토콘드리아 이브(Mitochondrial Eve)로 200,000년 전에 살았었다고 추정되는 아프리카지역의 공통 모계조상을 의미하는 단어이다(4).그렇다면 인류의 조상이 아니라 지구상의 최초의 조상은 무엇일까? 이것을 위한 나타내는 개념이 LUCA(Last Universal Common Ancestor)로 35~38억년 전에 살았었다고 추정되는 생물체이다(5).마지막으로, 우리는 박테리아와 척추동물의 계통수를 조사할 수 있었는데 실험1과 실험2의 차이점이 있다. 실험1에서는 16S-rRNA gene를 이용해서 박테리아의 계통수를 만들고, 실험2에서는 MT gene을 이용해서 척추동물의 계통수를 만들었다. 이는세균과 포유류가 서로 분열속도가 다르기 때문인데 사람과 침팬지의 경우를 예로 들면, 이 둘의리보좀은 거의 동일하기에 16s-rRNA로 계통수를 그린다면 사람과 침팬지는 같은 종으로 분류가 되었을 것이다.16s rRNA는 원핵생물에 존재하고 사람이나 침팬지 같은 진핵생물에는 존재하지 않습니다. 애초에 16s rRNA 유전자 서열로 진핵생물의 계통수를 그릴 수 없습니다. 정확한 의미 전달을 위해 ‘16s rRNA 유전자처럼 굉장히 느린 속도로 돌연변이가 일어나는 유전자로 계통수를 그린다면’ 정도로 바꿔 서술하면 되겠습니다. 이러한 점을 보완해주기 위해서 포유류의 경우서로의 차이를 분류가 가능한 MT gene을 이용해서 계통수를 그려주었다.우리는 이렇게 컴퓨터를 활용해서 계통도를 그릴 수 있었는데 이렇게 첨단기술들이 생물학의 여러분야에 이용되고 활용되고 있다. 그 중 하나가 NGS다. NGS(Next Generation Sequencing)란, 차세대 염기 서열분석기법으로 기존에 Sanger방법에 의해 다소 느리게 확인할 수 있었던, 기존의 유전자 정보를 획기적으로 유전자서열을 알아내는데 그 시간을 단축하고 정보를 대량 취급하여 DNA 서열정보를 읽을 수 있는 새로운 방법을 말한다(6)실험을 통해서 생물학에도 이러한 첨단 기술이 여러방면에서지속적으로 개발되고 활용된다는 사실을알 수 있었다.참고문헌(Reference)Jane B.Reece외 5인,『캠벨 생명과학 9판』 ,전상학, 바이오사이언스(2012),p538Jane B.Reece외 5인,『캠벨 생명과학 9판』 ,전상학, 바이오사이언스(2012),p539Jane B.Reece외 5인,『캠벨 생명과학 9판』 ,전상학, 바이오사이언스(2012),p539Roger Lewin,The Unmasking of Mitochondrial Eve,Science: New Series, Vol. 238, No. 4823 (Oct. 2, 1987), pp. 24-26Theobald DL(2010), A formal test of the theory of universal common ancestry: Nature. 465 (7295),pp.219–22.김기봉(2015),차세대 염기서열 분석기법과 생물정보학, Jounal of Life Science :한국생명과학회25(3) ,pp357-367

자연과학| 2018.03.21| 4페이지| 2,500원| 조회(719)

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서울대학교 생물학실험 (단학기) - A+ 보고서 시리즈 -개구리밥 개체군의 성장 (2018 최신버전)

실험2. 개구리밥 개체군의 성장생물학실험작성일: 2017/12/5초록(Abstract)개구리밥은 흔히 볼 수 있는 여러해살이 풀로 전세계에 분포해 있는데 이번 개구리밥 실험을 통해서 각 조건(광조건, 암조건, 산성조건)에있는 개구리밥을 일정한 크기의 Petri Dish에 각각 20개 40개 60개 80개씩 일주일간 증식 시켜보고, 그 변화율과 성장 정도의 추이를 살펴보아 각 조건에 따라서 개구리밥이 어떻게 생장하는지 확인해 보고 추가적으로 논의해보도록 한다.서론(Introduction)개구리밥은 여러해살이 풀로 전 세계에 널리 분포하며 물위에 떠서 자라는 식물로 급속성장하고 게놈크기가 작은 이유로 바이오 연료나 바이오재생 및 탄소순환에 이상적인 시스템이다.(1) 하지만 이러한 개구리밥을 실제로 Control 조건 Acidic조건 Shade조건에서 어떻게 자라는지 확인해보려고 실험을 진행하였다. 실험에서 필요한 도구로는 핀셋과 개구리밥 호일 및 Growth chamber, 산성용액과 Petri dish가 필요하며 각각의 Petri dish에 조건을 달리하여 개구리밥을 배양하고 일주일 뒤에 그 결과를 확인하였고 개구리밥에 어떻게 영향을 미치는지 알아보았다.재료 및 방법(Materials and Method)실험에서 필요한 도구로는 핀셋과 개구리밥 호일 및 Growth chamber, 산성용액과 Petri dish가 필요하다. 이때 각각의 조건을 다르게 하기위해서 산성용액과 호일이 필요한 것이며 이번 실험에서는 산성조건과 암조건 그리고 Control 조건에 대해서 각각 실험하여주었다.개구리밥은 20개 40개 60개 80개로 나누어서 분류하였으며 분류한 뒤 각 조건에서 일주일 간 배양을 거쳐서 그 성장률을 확인하여 보았다.결과(Result)초기개체군(N0)1주후 개체군의 크기(N1)증가량증가율ControlAcidicShadeControlAcidicShadeControlAcidicShade*************.40.550.0*************31.0750.3750.0*************38130.7666670.6333330.216*************6241160.7750.51250.2Table1. 실험 1조 개구리밥 개체군의 변화(1주후)초기개체군(N0)1주후 개체군의 크기(N1)증가량증가율ControlAcidicShadeControlAcidicShadeControlAcidicShade202521235130.250.050.154*************.4250.2750.1560797568191580.3166670.250.*************973714170.46250.1750.2125Table2. 실험 2조 개구리밥 개체군의 변화(1주후)초기개체군(N0)1주후 개체군의 크기(N1)증가량증가율ControlAcidicShadeControlAcidicShadeControlAcidicShade20281658-4-150.4-0.2-0.754063449234-310.5750.1-0.*************-7-480.25-0.11667-0.88010554625-26-740.3125-0.325-0.925Table3. 실험 3조 개구리밥 개체군의 변화(1주후)초기개체군(N0)1주후 개체군의 크기(N1)증가량증가율ControlAcidicShadeControlAcidicShadeControlAcidicShade202928229820.450.40.1405573361533-40.3750.825-0.*************050.1833331.50.*************678814-131.10.175-0.1625Table4. 실험 4조 개구리밥 개체군의 변화(1주후)Graph 1. 개구리밥의 성장곡선 그래프Graph 1.Control(광조건) Acidic(산성조건) Shade(암조건) 조건의 개구리밥 관찰.Table1, Table2, Table3, Table4각 4개 조의 실험결과가 있는데 실험3과 실험4의 경우 증가율 및 성장이 마이너스로 f검정과 t검정에 있어서 유의미한 결과를 주지 못했다. 따라서 증가율과 성장곡선이 음수가 아닌 Table 1과 Table2 즉 실험 1,2조의 결과를 통해 성장곡선을 구해주었고 그 평균과 표준편차의 그래프이다. 하지만 마찬가지로 2개의 조의 결과에서 관측수 n=2로 너무 작아서 t검정시 양측 검정의 p value >0.05로 통계적으로 유의미한 결과를 주지는 못했다.Graph 2. 개구리밥의 성장률 곡선 그래프Graph 2.Control(광조건) Acidic(산성조건) Shade(암조건) 조건의 개구리밥 관찰.Table1, Table2, Table3, Table4각 4개 조의 실험결과가 있는데 실험3과 실험4의 경우 증가율 및 성장이 마이너스로 f검정과 t검정에 있어서 유의미한 결과를 주지 못했다. 따라서 증가율과 성장곡선이 음수가 아닌 Table 1과 Table2 즉 실험 1,2조의 결과를 통해 성장률곡선을 구해주었고 그 평균과 표준편차의 그래프이다. 하지만 마찬가지로 2개의 조의 결과에서 관측수 n=2로 너무 작아서 t검정시 양측 검정의 p value >0.05로 통계적으로 유의미한 결과를 주지는 못했다.토의(Discussion)이번 실험결과는 전체적으로 유의미한 결과를 가져다 주지 못했다. 이는 실험3,4조의 성장률과 성장에서 음수가 나왔기 때문인데 아마 계측을 하거나 실험 시 어떠한 오류가 발생한 것으로 보인다. 따라서 Graph1과 Graph2는 실험1,2조의 2개의 데이터를 평균과 표준편차를 구한 그래프인데 이 또한 n=2로 관측수가 적기에 t검정시 통계적으로 유의미한 결과를 주지는 못했다. 따라서 이번 실험의 결과로 딱히 어떠한 경향성을 드러낸다고 말하기는 어려운 것 같다. 하지만 실험 1,2조의 결과로 알 수 있는 것은 Acidic과 Shade일 때 Control에 비해 개구리밥의 성장이 저해되었다는 것을 확인 해 볼 수 있었다.다만 모집단이 적어 통계적으로 유의하지는 않다. 실험 1,2조에서도 확인할 수 없었던 것이 있는데 그것은 20,40,60,80개로 점점 더 증가할수록 그 성장률이 낮아진다는 것이었는데 실험결과로는 확인할 수 없었다. 따라서 산성비와 광합성율에 따른 환경조건은 실험 1,2조의 결과에 추가적인 실험을 하면 통계적으로 유의한 결과를 얻을 수 있을 것이지만 일정 서식처 내에 개체 수 증가로 인한 성장지연의 경우는 새로운 실험을 시행하여야 할 것이다.그렇다면 서식처 면적이 증가하여도 환경수용능력이 증가하지 않는 경우가 있을까? 생각해보면 체르노빌 원전폭발과 같은 지역이 떠오른다. 이 지역은 원전폭발 후, 많은 사람들과 생명체들이 이 지역을 떠났다. 하지만 서식처의 면적이 증가하였다고 할지라도 방사능 오염으로 인해서 이곳에 서식하는 생명체의 건강상에 장애가 발견되기도 하고 그 수가 증가하지 않는 것을 생각해 볼 수 있다.다음으로 생물의 증식률이나 번식률을 설명할 때 많이 쓰이는 로지스틱 생장곡선이 있는데 이는 이상적인 모델에 적용되는 경우로 제한된 정의역에만 성립하게 된다. 따라서 환경수용능력이 적절하게 조절이 될 때만 곡선이 유지되기 때문에 수렴성이 지속될 수 없기에 모든 모델에 적용될 수 없으므로 그 한계를 갖고 있다고 볼 수 있다.(2)참고문헌(Reference)Wang W, Kerstetter RA, Michael TP (2011) Evolution of Genome Size in Duckweeds (Lemnaceae). Journal of Botany ..존 플렐리(2005),” 이스터 섬의수수께끼”, 서울:아침이슬

자연과학| 2018.03.21| 4페이지| 2,500원| 조회(258)

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