제 10 주. Mitosis (체세포 분열)1. 실험의 목적- 체세포의 세포분열 각 단계를 구별하고 염색체의 구조와 기능을 이해할 있다.체세포 분열 관찰 과정을 관찰하여 체세포 분열의 일반적인 특징을 알 수 있다.2. 실험 결과3. Discussion- 세포 한 층을 관찰하기 위해 양파 뿌리를 잘게 잘라 관찰하였다. 양파세포의 염색체를 관찰하기 위해 아세트산 카민 용액을 통해 양파세포를 염색하였지만 양파세포의 염색체 보다 주위 부분이 더 잘 염색되어서 관찰하기 힘들었다.4. Further study1. Mitosis의 중요성과 각 단계에 대하여 정리하여 보고 동물세포의 Mitosis와 식물세포의 Mitosis의 유사점 및 차이점에 대하여 조사하라.다세포 생물에 있어서 모든 체세포는 두 개의 배우자세포가 융합하여 이루어진 접합자인 한 개의 모세포로부터 유사분열이라는 분열과정을 통해 유래된 것이다. 유사분열의 기능은 각 염색체의 정확한 사본을 만들고 모세포의 분열을 통해 동일한 염색체를 분배한다. 유사분열은 크게 핵분열과 세포질 분열로 구분된다. 먼저 핵분열에 의해 염색체의 분리가 일어나며, 핵분열이 완성된 후에 세포질 분열이 일어난다. 핵분열의 각 단계는 다음과 같다.① 간기(interphase)간기는 세포의 분열주기 사이에 해당되는 시기로 유사분열의 시작에 앞서 각 DNA 분자는 복제, 즉, 자신과 똑같은 사본을 만든다. 이 시기에 복제된 염색체를 염색분체(chromatid)라 한다. 이 시기의 염색체들은 아주 가늘고 긴 염색질의 상태로 존재하기 때문에 광학현미경으로는 염색체의 관찰이 불가능하다.② 전기(prophase)전기에서는 염색체가 짧고 굵어지며, 단백질이 첨가되기 때문에 광학현미경으로도 관찰이 가능해진다. 따라서 전기가 끝날 무렵에는 2개의 동일한 염색분체가 동원체에 붙어있는 모습을 관찰할 수 있다. 중심체(centriole)가 세포의 양단으로 이동하고 거기서 유사분열의 중심을 형성하며 이로부터 방추사가 형성되어 도원체까지 연장된다. 또한 핵막이 분해되기 시작해서 중기가 시작될 때 까지는 완전히 없어진다.③ 중기(metaphase)중기가 되면 염색체는 적도판 또는 중기판으로 알려진 세포의 중앙으로 이동하여 일렬로 배열되며 방추사가 완전히 형성되어 적도판에 배열한 염색체의 동원체에 붙는다. 이를 통틀어 방추체라고 한다.④ 후기(anaphase)염색체가 두 개로 쪼개져서 자매 염색분체로 분리되어 양극으로 이동한다. 이 때 분리된 염색 분체는 방추사에 의해 양극으로 끌려가면서 V자 모양을 그린다.⑤ 말기(telophase)말기에는 세포의 양극에 똑같은 한 벌씩의 염색체가 분리되어 모이며 염색체들은 나선이 풀려 간기의 상태로 되돌아간다. 또한 방추사가 없어지면서 핵막이 다시 형성되어 핵분열이 완성되고 세포질이 둘로 나뉘는 세포질분열(cytokinesis)이 일어난다.동물세포와 식물 세포에서의 공통점은 두 세포 모두 전기, 중기, 후기, 말기의 같은 과정을 거치면서 세포 mitosis를 한다는 것이다. 하지만 차이점으로는 동물의 경우, 세포의 중앙부에서 세포막이 안으로 들어가는 만입현상이 점점 진행되어 결국 2개의 세포로 나뉜다. 반면에 식물에 있어서 세포질분열은 세포의 중심부에 펙틴이 모여 세포판을 형성하는데, 이것은 점차 세포벽까지 연장된다. 나중에 셀룰로오스와 그 밖의 강화물질이 세포판에 첨가되면 새로운 세포벽으로 변한다. 유사분열의 결과 생성된 세포를 딸세포라고 하는데, 두 딸세포는 세포를 둘로 갈라놓는 세포질분열의 판이 어디에서 형성되느냐에 따라 크기가 서로 같거나 다를 수 도 있다. 그러므로 낭세포에 있어서 세포질적인 요소는 똑같이 분배된다는 보장을 할 수는 없으나, 이들 딸세포는 똑같은 수의 염색체를 가지며 따라서 똑같은 유전적 조성을 갖게 된다.2. 암세포와 일반 체세포의 차이점을 세포분열과 관련하여 적고, proto-oncogene, oncogene, tumor suppressor gene이 각각 무엇인지 간단히 설명한 뒤 proto-oncogene과 tumor-suppressor gene에는 대표적으로 어떤 유전자들이 있는지 각각 하나씩만 찾아서 그 이름과 기능을 간단히 서술하라.암세포와 일반 체소포의 차이점-암세포는 일반 세포와 달리 모양이 일정하지 않고 일반적으로 크기가 더 크며 암세포의 핵은 다량의 DNA를 함유하고 있어 색이 진하고 핵분열 양상이 많이 나타나는 듯 증식이 활발하다. 또한 암세포는 스스로 세포분열을 자극하여 무한증식을 하지만 미분화성을 가지고 있어 정상 세포의 기능을 전혀 하지 못한다. 추가적으로 아니라 암세포는 초기에 혈관을 스스로 만들고 결속력이 약해 떨어져 나와 다른 조직이나 혈관으로 쉽게 전이된다.
제 10 주. Photosynthesis1. 실험의 목적식물세포 소기관의 추출법을 익히고 광합성에서 광분해와 전자전달, 그리고 산소 발생의 원리를 이해한다.2. 실험 결과3. Discussion실험에 사용한 DCPIP(다이클로로페놀인도페놀)은 산화 환원 지시약으로 이용되는 화합물이다. 산화되었을 때는 600 nm에서 최대 흡광을 나타내는 푸른색을 띠고, 환원되었을 때는 무색이다. DCPIP는 광합성 비율을 측정하는 데에 사용될 수 있다. 힐 시약의 일종이다. 광합성 계에서 빛에 노출되었을 때, 이 염료는 화학적 환원에 의해 탈색된다. DCPIP는 페레독신보다 높은 전자 친화도를 가지고, 광합성 전자 전달 연쇄계는 광합성의 일반적인 마지막 전자 전달체 NADP+ 대신 DCPIP를 환원시킬 수 있다. DCPIP가 환원되고 무색이 되면서, 그에 따른 광투과율의 증가는 분광 광도계를 이용하여 측정할 수 있다.4. Further study1) 광합성 명반응과정을 조사해보자.명반응의 과정은 크게 물의 광분해와 광인산화다.광분해 과정 : 물의 광분해 과정에서는 물(H2O)이 빛을 받아 수소이온과 수산화 이온으로 분해되는 과정이다. 물이 분해되면 수산화 이온은 전자를 잃어 버려 OH가 되는데 2분자의 OH-가 결합해 산소(O2)를 배출 한다. 한편 물이 분해되어 나온 수소이온은 수소의 수용체라 할 수 있는 NADP+에 전달되며 NADPH2가 된다. NADPH2는 광합성의 또 다른 과정인 암반응에서 수소공급원의 역할을 한다.광인산화 과정 : 광인산화 과정에서는 빛을 이용해 ADP와 인산으로부터 ATP를 생성한다. 광인산화 과정에는 순환적 광인산화 반응과 비순환적 광인산화 반응이 있다. 순환적 광인산화에서는 광계I을 사용해 ATP를 합성하며 이탈 전자가 ATP 합성 후에 원래 자리로 되돌아 온다. 광계I의 P700이 전자를 방출하면 전자는 페레독신Fd을 거쳐 전자계에 도달하는데 여기서 화학 삼투적 인산화에 의해 ATP를 합성한다. 광계I에서 P700으로 부터 방출된 전자는 전자수용체 페레독신(Fd)로 들어가며 전자전달계를 거쳐 NADPH2를 합성한다. 광계II에서는 P680에서 고E전자가 방출되며 이 전자는 플라스토퀴논(PQ)로 가서 전자 전달계를 거친다. 이때 ATP가 합성된다. 이 과정을 거친 전자는 에너지를 잃은 상태이며 P700으로 들어가 P700을 환원시킨다. 광계II에선 전자 방출로 인해 P680이 산화되어 물 광분해시 발생하는 전자를 사용해 이를 다시 환원시키게 된다. 물 광분해로 발생한 2개의 H+는 NADP+와 결합 NADPH2의 형태로 에너지를 저장하고 암반응에 전달된다. 2개의 OH-는 물과 산소로 되고 이때 나온 전자는 P680을 환원시켜 광계II를 들뜨기 전 상태로 만들면 비순환적 광인산화가 끝난다.2) Hill 반응을 저해하는 제초제와 uncoupler에는 어떠한 것들이 있으며, 이들의 원리는 무엇일까?- 요소계, 우라실계, 트리아진계 제초제 등은 물을 광분해 하여 산소와 전자를 내놓는 힐반응을 억제하고 엽록소를 보호하는 카로테노이드의 합성을 저해시켜 엽록소가 광에 의해 파괴 되도록 한다.
제 7 주 Osmosis and Plasmolysis1. 실험의 목적- 원형질막의 선택적 투과성과 확산 및 동적인 평형상태를 관찰한다.- 농도기울기에 따른 적혈구의 모양을 통해 확산 현상을 관찰한다.2. 실험 결과적혈구 저장액양파 표피세포 저장액적혈구 등장액양파 표피세포 등장액적혈구 고장액양파 표피세포 고장액3. Discussion- 이번 실험에서는 동물세포와 식물세포의 세포벽 유무 차이점으로 인해 각 농도별 용액에서의 동물 및 식물세포의 모양이 다소 차이가 났다.먼저 저장액에서는 저농도의 용액에서 고농도의 세포내로 물이 들어와서 동물세포의 경우에는 세포가 빵빵해지거나 일부는 세포가 터져버리는 용혈 현상이 관찰 되었다. 식물세포의 경우는 세포막이 있기 때문에&세포가 빵빵해지기는 했으나 동물세포처럼 용혈현상이 일어나지는 않았다.등장액의 경우에는 세포내와 세포외의 용액의 농도가 같기 때문에 삼투현상이 일어나지 않았고 따라서 동물세포와 식물세포 모두 원형의 상태를 유지하였다.고장액에서는 저농도의 세포내에서 고농도인 세포외로 물이 빠져나가서 동물세포의 경우는 쭈글쭈글 해졌다. 반면에 식물세포는 세포벽으로 인해 외형은 유지되었지만 내부의 원형질이 쭈글쭈글 해지는 원형질 분리가 일어났다.4. Further study1. 바다에 사는 물고기와 민물고기는 각각 등장이 아닌 환경에서 서식하고 있다. 이들은 이러한 외부 환경에 적응하기 위해 어떤 조절 방법을 사용하고 있을까?- 민물고기와 바닷물고기의 가장 큰 차이점은 삼투압을 이용해 몸속으로 물이 들어오고 나가는 방식이 다르다는 것이다. 민물고기의 경우에는 민물보다 체액이 농도가 높아 결국 물이 민물고기 몸속으로 계속하여 들어오게 된다. 따라서 민물고기들은 들어온 물을 계속 배설기관을 통해 내보낸다. 반면에 바닷물고기의 경우에는 바닷물이 체액보다 고장액이기 때문에 몸에 있는 물이 외부로 계속하여 빠져나가게 된다. 따라서 바닷물고기는 탈수 현상을 막기 위해 바닷물을 계속 마시고 이렇게 몸속으로 들어온 바닷물은 장속에서 역삼투 방식으로 물은 몸으로 전달하고 농축된 염분은 아가미에 있는 염분 배출세포를 통해 밖으로 버린다.2. mammalian cell culture 실험 진행 시 cell을 washing하기 위해 증류수가 아닌 isotonic buffer를 사용하는데 이 때 흔히 사용되는 buffer 의 이름과 조성을 조사해보시오.1) Sodium chloride solution: sodium chloride 0.9%2) gelatin veronal buffered saline: 0.15 mM CaCl2141 mM NaCl0.5 mM MgCl20.1% gelatin1.8 mM sodium barbital(sodium barbiturate)3.1 mM barbituric acid3)isotonic STE buffer: (0.25 M sucrose, 50mM Tris-HCl (pH 7.4), 1mM EDTA, 1mM NaF, 0.1mM sodium orthovanadate, and protease inhibitor mixture)4)lysis buffer Isotonic Saline: ammonium chrolide 8.3g /1L NaCl 9g / 1LSodium bicarbonate 0.84gEDTA 29.3mg5. Referencehttps://www.google.co.kr/search?q=gelatin+veronal+buffered+saline&oq=gelatin+veronal+buffered+saline&aqs=chrome..69i57.426j0j7&sourceid=chrome&ie=UTF-8http://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=exp_qna&id=66345&ksr=1&FindText=isotonic%20bufferhttp://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=exp_qna&id=4113&ksr=1&FindText=isotonic%20bufferhttp://synapse.koreamed.org/Synapse/Data/PDFData/0119JKMA/jkma-53-1103.pdfhttp://www.ibric.org/myboard/read.php?Board=exp_qna&id=66345&ksr=1&FindText=isotonic%20buffer
가설의설정과 연역적추리가설은 어떤 사실을 설명하거나 어떤 이론체계를 증명하기 위해 설정한 가정이다. 이로부터 이론적으로 도출된 결과가 관찰이나 실험에 의하여 검증되면, 가설의 위치를 벗어나 일정한 한계 안에서 타당한 진리가 된다. 올바른 가설을 설정하기 위해서는 충족해야할 조건이 필요하다. 첫쨰 증명할 필요가 있어야 한다. 너무 당연하거나 의미가 없는 가정이면 증멸 할 필요가 없다는 것이다. 둘째, 증명이 가능해야 한다. 너무 이상적이거나 현실적으로 증명이 불가능한 것이면 가정을 해결 할 수 없기 떄문이다. 셋째, 가정은 추상적이지 않고 구체적이고 분명해야 한다.이러한 가정을 통한 증명 방법을 연역적 추리라고 한다. 연역적 추리는 어떠한 현상의 관찰로부터 가설을 설정하고 그 가설을 검증하여 어떠한 사실을 추리해내는 과학적 증명 방법 중 하나이다. 이러한 연역적 추리 방법은 (현상 탐구) - (가설 설정) - (결과 예측) - (시험) - (검증) - (법칙 도출) 순으로 이루어진다.먼저 현상 탐구 과정은 가정을 설정하는데 가장 중요한 과정으로 현상에 대한 이해를 통한 구체적이고 분명한 가정을 세우는 것을 목표로 한다. 현상 탐구 과정 후에는 어떠한 현상을 설명하기 위해 필요한 가설을 설정한다. 가설을 설정하는 과정에서 위에 언급된 가설의 조건을 충족해야 한다. 가설을 세웠으면 결과 예측 과정을 통해 가설로 인해 일어나는 결과를 예측하고 이것을 시험 과정 후에 비교하여 가설의 입증과 이론의 도출에 영향을 준다. 이 다음으로는 가설을 증명할 실험을 하는 과정이다. 실험을 통해 나온 결과를 결과 도출과정에서 나온 예측 결과와 비교하여 세운 가정을 검증한다. 만약 실험 결과와 가정이 다르게 나왔다면 다시 가설 설정 단계로 되돌아가 진행한다. 마지막으로 가설을 입증하였다면 이것이 가지는 의미와 법칙을 도출한다.DNA와 RNA의 특징 및 차이점2016161002 시스템생물학과 유지환DNADNA(Deoxyribonucleic acid)는 핵산의 일종이며, 주로 세포의 핵 안에서 생물의 유전 정보를 저장하는 물질이다. DNA의 기능은 염기서열을 통한 유전정보의 저장으로 안정하고 핵 속에 존재하기 때문에 장기간에 정보를 저장 할 수 있다.DNA는 Backbone chain과 Nucleobase로 이루어져 있고 이들은 모두 covalent bond로 연결되어 있다. DNA 사슬의 기본 구성 단위는 Nucleotide이다. Nucleotide는 base, Deoxyribose, Phosphate로 이루여저 있다. DNA의 구성 단위 중 Base는 Purine과 pyrimidine이 있으며 Purine에는 Adenine과 Guanine 두가지가 존재하고, pyrimidine에는 cytosine과 thymine이 존재한다.RNARNA(Ribonucleic acid)는 오탄당으로 Ribose를 가지고 있는 Nucleotide를 이루는 핵산의 한 종류이다. 하나의 나선형 모양의 가닥이 꼬여있는 구조를 가지고 있으며 DNA가 전사되어 만들어 진다.RNA 사슬의 기본 구성 단위는 Nucleotide이다. Nucleotide는 base, Deoxyribose, Phosphate로 이루여저 있다. DNA의 구성 단위 중 Base는 Purine과 pyrimidine이 있으며 Purine에는 Adenine과 Guanine 두 가지가 존재하고, pyrimidine에는 cytosine과 Uracil이 존재한다.
어린 기억 속의 나저의 아버지는 늦게 까지 일하시고 어머니는 몸이 편찮으신 할아버지를 돌보시느라 바쁘셔서 학교가 끝나고 집에 오면 아무도 저를 반겨주지 않았습니다. 어머니는 제게 관심을 주지 못한 것에 미안해하셨고 저를 위해 함상 편지와 도서관에서 빌린 과학 책 한 권을 책상 위에 올려놓고 가셨습니다. 저는 밤늦게까지 책을 읽으며 과학자가 되겠다는 꿈을 키웠습니다. 이 경험은 제가 꿈을 연구원으로 결정하는데 큰 영향을 주었습니다.위기를 기회로저는 그동안 수학을 개념 이해보다는 문제풀이 위주로 공부하던 습관에서 벗어나지 못해 과학고 입학 후 처음 본 진단평가에서 전교 74등을 하고 큰 충격을 받았습니다. 그래서 저는 공부 방법을 바꿔 각 단원의 개념을 꼼꼼히 정리하면서 어려운 단원은 직접 문제를 만들어 친구들과 의견을 나누며 풀었고 친구들과도 해결되지 않는 문제는 수학선생님께 조언을 구했습니다. 부단한 노력 끝에 1학년 기말 수학시험에는 전교 10등을 하였습니다. 이런 경험으로 수학 공부에 자신감도 생기면서 제가 하고자 하는 다른 일에도 끈기 있게 최선을 다할 수 있게 되었습니다.생명과학 고수가 되자학교에서 호르몬인 HCG를 이용하여 여성의 임신 테스트기를 만든다는 내용을 배웠습니다. 저는 이것에 흥미가 생겨 전공서적 응 찾아보았고 항원 항체 반응을 이용하여 임신 테스트기를 만든다는 것을 알 수 있었습니다. 하지만 학교에서는 모든 호르몬이 항원으로 인식되지 않는다고 배웠기에 전공서적의 내용과 모순된다고 생각하였습니다. 그래서 저는 호르몬 관련 논문을 읽어 일부 호르몬은 항원으로 인식된다는 것을 알게 되었고 우리가 배우는 교과서에 오류가 있다는 것도 알 수 있었습니다. 이를 계기로 보다 깊이 있는 생물학 지식을 익히고 결론 도출 능력도 키우기 위해 관심 있는 논문들을 자주 읽게 되었고 여러 연구대회에 출전하여 제 실력을 확인할 수 있었습니다. 또한 논문을 읽는 습관과 함께 학업성적도 향상되어 학기 초 6등급이었던 생명과학 성적을 지금은 2등급으로 유지하고 있으며 교내 경시대회에서 수상을 하기도 하였습니다.동아리 활동동아리 부회장으로서 저는 여러 실험활동을 주도할 수 있었습니다. 제가 가장 심혈을 기울였던 활동은 라이프스트로우를 주제로 교내 축제에서 부스를 운영한 것입니다. 저는 부스관람객에게 라이프스트로우의 원리를 효과적으로 설명하기 위해 연령에 따라 설명하는 방식을 바꿔 과학에 아직 미숙한 아이들이 오면 라이프스트로우를 통해 정수시킨 음료를 보여주며 원리를 설명하였고 학생이나 선생님이 오시면 라이프스트로우에 사용되는 중공사막과 일반적인 정수기에서 사용되는 역삼투압을 비교하여 설명하였습니다. 축제가 끝난 후 과학적인 지식 전달뿐만 아니라 관객과 소통하는 부스 운영을 잘했다고 평가를 받았습니다.DGIST에 가고 싶어요저는 어렸을 때부터 사람과 동물의 뇌에 대한 관심이 많았고 과학고에 입학해서도 '뇌 생각의 이해 ‘이기적인 유전자’‘바이오 스피어2’등을 읽으며 지식을 확장해 나가고 있었습니다. 작년 대학 탐방 때 DGIST의 프로그램을 알게 되었고 DGIST가 특히 뇌과학을 중점적으로 연구 하고 있다는 것을 알면서 DGIST에 꼭 가고 싶어졌습니다. 제가 DGIST에 가게 된다면 먼저 무학과 제도를 통해 여러 과학 과목을 접해보고 다양한 생명과학 분야를 공부하며 DPF 제도를 이용해서 미리 연구 경험을 쌓을 것입니다. 또한 학부 졸업 후에는 DGIST 뇌과학 대학원에 들어가 SCI 급 논문을 작성하고 국제 학술회의에 활발히 참여하여 글로벌 리더의 역량을 펼칠 수 있는 자질을 갖출 것입니다. 대학원 졸업 이후에는 뇌과학 연구실에서 신경 시스템에 대한 획기적인 연구업적을 남겨 기초과학 발전에 초석이 되고 노벨상도 수상하고 싶습니다.