GENERAL BIOLOGY Assignment Explain the reason of using oxygen in the metabolism for living creatures in our planet, and also explain the damages of using oxygen 담당교수 : 학 과 : 학 번 : 이 름 :1 ) 생명체 2 ) 물질대사 3 ) 지구 생명체가 물질대사에 산소를 이용하는 이유 4 ) 산소 이용에 따른 문제점1 ) 생명체 생명체는 조직화 되어있다 . ( 엔트로피 증가에 역행하려는 노력이 있다 .) 생명체는 환경으로부터 물질과 에너지를 얻는다 . 생물은 생명이 있는 것을 말하며 , 보통 동물과 식물 등의 존재를 두루 일컫는다 . 지구에는 박테리아부터 사람에 이르 기까지 다양한 생물이 존재하며 , 복잡한 관계의 생명권을 이룬다 . 생물체 , 생명체 , 유기체라고도 한다 .생명체는 번식한다 . ( 여기서 유전물질이 자손에게 전달된다 .) 생명체는 환경의 자극에 대해 반응한다 . 생명체는 환경에 적응한다 . ( 여러 세대에 걸친 적응의 결과는 진화로 나타난다 .) 생명체는 항상성을 유지하려는 경향이 있다 .2 ) 물질대사 생명 활동을 유지하기 위해 생물체 내에서는 외부로부터 섭취된 물질이 합성 또는 분해의 과정을 통해 다른 물질로 변하는 화학적 과정 특징 - 생물체 내에서만 일어남 . - 반응이 단계적으로 일어남 . - 에너지 대사가 수반됨 . - 촉매가 관여하며 , 체온에서 가장 반응이 빨리 일어남 .생물은 생명활동을 위해 에너지의 공급 을 필요 로 하며 그 에너지는 환경으로부터 얻고 있다 . 대부분의 식물 은 대기에서 광합성 으로 태양의 광 에너지를 화학 에너지로 바꾸고 당 과 그 밖의 식물체를 구성하고 있는 복잡한 화합물을 직접 만들어 내지만 , 동물 들은 근본적으로 생명유지에 필요한 물질을 합성할 수 없으므로 식물이나 다른 동물이 지니고 있는 고분자 유기화합물을 섭식 하고 분해시켜 이것에서 생성되는 에너지로 생명활동을 유지한다 .[ 광합성 ] 식물이 태양 에너지를 이용하여 이산화탄소와 물에서 유기물 ( 포도당 ) 을 합성하고 산소를 대기 중에 방출하는 과정 .동물이 섭취한 먹이의 대부분은 탄수화물 , 지질 , 단백질 세 가지 주된 화합물과 무기질 , 비타민 등이다 . 섭취한 먹이는 소화의 과정을 거쳐 생체에 이용될 수 있는 단순한 화합물로 분해되고 , 이러한 저분자 물질들은 다시 복잡한 화학 반응을 거쳐 필요한 에너지를 생산해내고 세포의 구성요소들은 합성 , 조립하는 데 사용된다 .생물의 체내에서 일어나는 이러한 유기화합물의 모든 화학반응과 이에 수반되는 에너지의 변환을 ‘ 물질대사 ’라 하고 , 특히 에너지를 이용해 저분자 물질에서 고분자 물질을 합성하는 과정을 동화작용 , 고분자물질이 저분자물질로 분해 되면서 에너지를 방출하는 과정을 ‘ 이화작용 ’ 이라 한다 .물질대사 과정3 ) 지구 생명체가 물질대사에 산소를 이용하는 이유 첫 째 : 대기 위의 산소 지구 탄생 후 수증기와 이산화탄소의 보온 효과에 의해 지구 표면이 마그마 바다를 형성 , 지구의 냉각과 더불어 대기 중에 머물던 수증기가 비로 내리며 원시 바다 이룸 . 이에 따라 대기의 주성분이 이산화탄소가 되며 이를 주로 하는 대기는 대륙의 성장 , 해양 침전 작용과 원시 바다의 생명체 생성에 의해 소비되어 양이 줄어들고 , 질소가 대기의 주성분이 됨 . 산소를 만들어 낸 가장 중요한 이유는 원시 식물들이 탄생하면서 광합성을 하고 이산화탄소와 물과 햇빛으로부터 영양분을 만들고 부산물로 산소를 배출하면서 육상 생물이 나타나게 됨 . 그 후 산소가 늘어나고 지구 대기 중에 산소의 양이 늘어나면서 이를 소비하는 생물이 늘어나기 시작함 .둘 째 : 산소의 결합 능력 물 포도당 이산화탄소 산소 빛 광합성 + + 산소는 원래 광합성 산소들이 유기물을 합성할 때 생성되는 부가생성물로 물에 잘 녹지 않아 대기 중에 축적되었고 독성이 강해서 생물들이 산소를 사용하지 못함 . 생물이 대사할 때 생기는 유리기 형태의 반응성 산소종은 다른 물질과 결합하려는 성질이 매우 강해 발생 즉시 주변물질과 결합하여 물질을 산화시키는 역할을 함 .초기 미생물들은 이런 독성을 이겨낼 수 없었기 때문에 산소를 사용하지 않는 광합성 생물에게 의존해야 했는데 광합성 생물들이 점점 늘어남에 따라 산소가 대기의 20% 까지 늘어났고 이산화탄소는 0.3% 수준으로 떨어짐 . 산소는 독성이 강한 만큼 에너지 활성도가 높기 때문에 위험하지만 산소를 이용하려는 시도를 하는 생물체들이 생겨남 .셋 째 : 미토콘드리아 - 세포호흡 : 세포가 산소를 받아들여 , 에너지를 얻기 위해 서 유기물을 산화 , 분해할 때 생성되는 이산화 탄소를 방출하는 과정 . 세포호흡은 주로 미토콘드리아에서 발생 . 학계에서는 태초에 원시세포가 미토콘드리아를 흡수하여 공생 관계를 맺고 , 산소를 이용한 에너지 대사를 해서 에너지 효율을 높였다는 의견이 지배적 .세포의 구조[ 미토콘드리아 ] - 미토콘드리아는 ATP 를 생산하는 곳 . (ATP 는 ADP 로 분해되면서 하나의 인산기와 에너지가 방출되는데 , 세포는 이 에너지를 이용하는 것 .) 세포의 활동성이 높아져 더 많은 에너지를 요구하게 되면 더 많은 미토콘드리아를 필요로 하는데 세포가 더 많은 에너지를 필요로 하면 미토콘드리아는 분열하여 그 수를 더 늘림 . (ex. 매일 강도를 높여 운동 - 근육세포에서의 변화 )미토콘드리아의 구조[ 미토콘드리아의 구조 I] - 미토콘드리아는 인지질 이중막으로 이루어진 주머니 안에 또 하나의 인지질 이중막의 주머니가 들어있는 형태 . 이 두 막 사이와 중심부분에는 공간이 위치하는데 마치 큰 풍선 안에 작은 풍선이 들어있는 것과 같음 . 안쪽에 있는 막은 표면적을 넓게 하기 위해 많은 주름을 가지고 있는데 이 주름을 미토콘드리아 능선이라고 함 . 미토콘드리아 속막의 속막에서는 화학반응이 주로 일어나는데 미토콘드리아의 능선은 이 속막의 표면적을 넓혀주는 역할을 함 .[ 미토콘드리아의 구조 II ] - 미토콘드리아의 가운데 공간은 미토콘드리아 바탕질이라는 겔 상태의 물질로 차있는데 이 바탕질에는 DNA 가 들어있음 . 이 DNA 는 박테라이아에서 볼 수 있는 DNA 와 유사하게 고리모양을 하고 있는데 미토콘드리아의 기능에 필요한 일부 효소들에 대한 정보가 들어있고 나머지 효소들에 대한 정보는 핵 안의 DNA 에 들어있음 .미토콘드리아는 핵과 엽록체를 제외하고 세포 내 유일하게 이중막을 가진 기관으로 이를 세포 내에 받아들임으로써 모든 생물이 스스로 에너지를 만 들어내기 시작함 . 따라서 인체활동과 생명유지를 위해 필요한 에너지를 미토콘드리아에서 세포호흡을 통해 산소를 획득함으로 써 에너지로 변환 .4 ) 산소 이용에 따른 문제점 활성산소 - 호흡과정에서 몸 속으로 들어간 산소가 산화과정에 이용되면서 여러 대사과정에서 생성되어 생체조직을 공격하고 세포를 손상시키는 산화력이 강한 산소 . 산소는 산화를 일으키는 대표적인 물질로써 세포 외부보다는 세포 내부에서 산화가 더 많이 일어남 . 산소는 다른 유기물질들 (ex. 인간의 조직 , 음식 , 연료 등 ) 을 산화시키는 과정에서 질병이나 노화와 관련된 독성물질인 활성산소라는 물질을 만들어 냄 .[ 활성산소 ] 근육 세포의 엔도좀에서 생성된 활성산소 ( 연두색 부분 ). 출처 : 미국심장협회[ 활성산소의 원인 및 문제점 ]세포 내 산화작용 : 활성산소는 환경오염과 화학물질 , 자외선 , 혈액순환장애 , 스트레스 등으로 산소가 과잉 생산된 것 . 이러한 활성산소는 세포의 산화작용을 일으킴 . 세포 기능 변질 : 세포막 , DNA, 그 외 모든 세포 구조가 손상당하고 손상의 범위에 따라 세포가 기능을 잃거나 변질됨 .단백질 기능 저하 : 몸 속의 여러 아미노산을 산화시켜 단백질 기능 저하를 가져옴 . 핵산 손상 : 핵산 염기의 변형과 유리 , 결합의 절단 , 당의 산화분해 등을 일으켜 돌연변이나 암의 원인이 되기도 함 . 생리적 기능 저하 : 각종 질병과 노화의 원인이 됨 .활성산소 발생 예방 활성산소를 없애주는 물질 : - 항산화물 : 비타민 E, 비타민 C, 요산 , 빌리루빈 , 글루타티온 , 카로틴 등 수용성 비타민 C 혹은 지용성 비타민 E 는 대표적인 항산화제로 항산화제가 포함되어 있는 음식을 많이 먹는 것은 몸속에 있는 활성산소와 항산화 물질이 반응하도록 하는 것이므로 항산화물을 자연적인 방법으로 섭취하면 큰 효과가 있음 .수산화 라디칼은 반응성이 매우 강하고 , 반감기나 나노초 정도로 매우 짧음 . 효소에 의해 제거되는 초과산화 이온과는 달리 수산화 라디칼은 효소의 공격을 받지 않고 짧은 수명에도 불구하고 거의 모든 종류의 분자들을 공격하여 필수 분자들을 없애버리므로 기능성 식품을 통해 직간접적으로 항산화제를 많이 섭취하는 일이 수산화 라디칼의 예봉을 피하는 좋은 방법임 .체내에서 만들어지는 항산화 물질 대사 혹은 호흡 과정에서 생성된 과산화수소는 분해되면서 더 강력한 산화력을 지닌 수산화 라디칼을 형성할 수 있는데 과산화수소가 그 것을 분해하는 효소 ( 카탈라아제 ) 를 먼저 만나면 수산화 라디칼이 형성되지 않음 . 또 다른 효소 ( 글루타티온과산화효소 ) 역시 글루타티온 분자를 매개체로 하여 과산화수소를 분해함 . 그 효소의 활성화 자리에는 셀레늄 (Se) 이 포함되어 있음 . 셀레늄의 섭취로 몸속에서 과산화수소의 분해를 돕는 효소가 많이 생성된다면 그만큼 활성산소의 농도를 줄일 수 있음 .{nameOfApplication=Show}
GENERAL BIOLOGY Assignment The reason of the only species for human-being, otherwise all creatures having various species in the planetINDEX 종 생물다양성 인류 인류의 진화 인류의 진화 과정 다른 생물들의 경우 종이 다양한데 비해 인간의 경우 1 종만 존재하는 이유 .종 [ species ] 생물분류의 기본단위 일반적으로 생물의 종류라고 하는 것 정의 개체 사이에서 교배 ( 交配 ) 가 가능한 한 무리의 생물로서 더욱이 다른 생물군과는 생식적 ( 生殖的 ) 으로 격리된 것이라고 할 수 있다 .보통 우리가 보는 생물은 형태적으로 색채를 포함하여 종의 특징을 나타내고 있음 . 비슷한 종이라도 일정한 차이가 있어서 두 종의 중간형이나 잡종이 생기는 일은 없으나 그 중에는 암수 또는 개체 사이에 상당히 현저한 형태 차이가 있으면서도 서로 교배하여 자손을 남기는 종도 있음 .2. 생물다양성 생물체들간의 다양성과 변이 및 그들이 살고 있는 모든 생태적 복합체들 . 지구 상에 존재하는 생명 전체 유전자다양성 (genetic diversity) 종다양성 (species diversity) 생태계다양성 (ecosystem diversity)다양성은 생물의 기본적인 성질 . ‘ 생물의 다양성’은 먼저 종의 다양함으로써 나타난다 . 어떤 종은 다른 종과 관계가 있고 , 또 자연의 존재 방식에 따라 자연 도태되고 또는 적응하여 종의 분화를 일으킴 . 적응 방산한 종이 지구상에 퍼져 생물계를 형성하고 지구의 생물권을 이룩하였고 생물의 다양함이 변이와 자연 도태를 통해 더욱 다양해지고 진화 발전하여 오늘날의 생물계를 구축하였음 .3. 인류 [ mankind ] 생물 분류학상으로 영장목 사람과의 포유류 두 발로 서서 걸어 다니는 호미니데 ( Hominidae ), 즉 사람과의 호모 사피엔스 ( Homa sapiens) 종에 속하는 영장류 . 털이 거의 없으며 뇌가 비교적 크고 규모의 복잡한 사회구조를 이룰 수 있게 됨 .4. 인류의 진화 사람이 하나의 구분된 종으로 나타나게 되는 과정과 발전 또는 진화 과정 이러한 변화와 발전의 형성은 넓은 자연과학적 방법론을 사용하여 기술하며 이해되는데 인류의 진화에 대한 연구는 수많은 학문을 포괄 , 그 중 핵심적인 것은 자연인류학과 유전학임 . 인류 진화에서 인간이라는 용어는 현생인류와 그 직계 조상을 포함하는 분류인 사람속을 의미하나 , 인류의 진화에 대한 연구는 일반적으로 진화 단계상 존재하였던 오스트랄로피테쿠스 등의 다른 사람과도 포함함 .사람속 (Homo) 현생인류와 그 직계 조상을 포함하는 분류 . 약 250 만년 전에 등장하여 , 호모 하빌리스 (Homo habilis ) 의 등장과 함께 오스트랄로피테신 (Australopithecine) 의 선조로부터 진화한 것으로 추정 . 사람속은 오스트랄로피테쿠스로부터 230 만년 전에서 240 만년전 사이에 아프리카에서 분리되었음 . 그 후로 몇몇의 사람속이 진화했고 , 지금은 멸종 .현존하는 유인원의 계통 분기도 호모 사피엔스 ( 현세 인류 ) 를 제외한 모든 종들은 멸종 . 전통적으로는 호모 네안데르탈레시스 (Homo neanderthalensis ) 가 2 만 4 천년 전에 멸종하여 , 가장 최근까지 현존한 종으로 알려져 왔으나 최근에 발표된 연구들은 1 만 2 천년 전까지 생존한 호모 플로레시엔시스 (Homo floresiensis ) 를 가장 최근에 멸종한 종으로 보고 있다 .사람속 (Homo) 종 비교아프리카 기원설 현생 인류는 아프리카에서 발원하여 세계 각 곳으로 이주한 것으로 추정 . 사람의 진화 기간은 지질시대로 보아 플라이스토세에 해당하며 이 기간동안 지구는 4~6 차례 빙하기와 간빙기가 번갈아 나타남 . 현생 인류는 후기 홍적세로 불리는 약 15 만년 전에 출현한 것으로 추정됨 . 순록 , 매머드 , 야생마 , 오록스 , 곰 등을 사냥하거나 식물을 채집함 .여름에는 천막을 치고 겨울에는 오두막 혹은 붙박이 집을 짓기도 함류의 이동경로구인류 현생인류가 출현하기 이전의 인류의 총칭 . 원인류와 고생인류를 말함 . 지난날 구인류는 전멸한 인류이며 현생 인류의 직접적인 조상이 아니라고 생각되어 왔으나 현재는 구인류로부터 현생 인류가 출현했다고 주장하는 학자가 많음 . 지금부터 약 100 만 ~60 만년 전 쯤 아프리카 남부에 인간에 극히 유사한 오스트랄로피테쿠스류가 출현 . 두개골의 욕적이 고릴라보다 크고 직립보행을 하며 , 상지를 사용하여 물건을 쥐고 도구를 만듬수십만 년 전에는 자바에 직립원인 ( 直立猿人 ), 중국에 북경원인 ( 北京猿人 ), 독일에 하이델베르크인 ( 人 ) 이 출현 . 이러한 원인 ( 猿人 ) 은 후의 고생인류 ( 古生人類 ) 에 비해서 훨씬 원시적이나 유인원보다는 진화되어 있었음 . 약 10 만 년 전 유럽에서는 네안데르탈인이 등장 . 이와 비슷한 인류는 자바의 솔로인 , 아프리카의 로데시아인이며 이것을 고생인류라고 함 .고생인류는 원인과 현생인류 ( 現生人類 ) 중간의 인류 . 네안데르탈인은 제 3 간빙기 ( 間氷期 ) 에서 제 4 빙하기 사이에 뛰어난 박편석기 ( 剝片石器 ) 의 문화 , 무스티에기 ( 期 ) 의 문화를 이룩함 . 그러나 후빙기의 온난한 기후에 적응하지 못하고 전멸되었다 . 이어서 나타난 것이 현생인류 . 현생인류의 두개골 · 사지 ( 四肢 )· 체격 등은 현대의 인간과 거의 같으며 , 두뇌의 작용도 고도로 발달 . 현생인류는 후기 구석기시대의 문화를 이룩하여 , 뒤에 여러 인종으로 갈라져 나갔음 .두뇌 용량 비교표 1. 고릴라 2. 오스트랄로피테쿠스 3. 호모 에렉투스 4. 네안데르탈인 5. 슈타인하임 원인 6. 현생인류5. 인류의 진화 과정 원인 ( 猿人 ) - 오스트랄로 피테쿠스 / 호모 하빌리스 약 500~100 만년 전 거주했던 최초의 인류인 오스트랄로 피테쿠스와 함께 약 200 만년 전 거주한 것으로 추정되는 호모 하빌리스가 이에 속함 . 원인에 속하는 화석표본에는 여러 가지 다른 점이 있지만 , 모두 직립자세를 취하고 있었다는에렉투스 약 170~30 만년 전 거주했던 화석인류로 , 이들은 아프리카에서 벗어나 아시아 , 유럽 등으로 삶의 영역이 넓어졌음 . 자바원인 , 북경원인 , 하이델베르크인 등이 이에 속하며 , 공식 학명은 호모 에렉투스 . 호모 에렉투스란 ‘똑바로 선 사람’이란 뜻으로 , 이들에게 직립인이란 이름이 붙여진 것은 직립 보행을 한 오스트랄로피테쿠스보다 먼저 발견되었기 때문 .불의 사용으로 원인은 추운 겨울철이 있는 온대지방까지 분포하게 되었다고 추정됨 . 두개골 용량은 850∼1200ml 로서 평균 1100ml 이며 , 주먹 도끼 ( 손도끼 ) 라고 불리는 돌망치를 사용하였음 .2) 구인 ( 舊人 ) - 호모 사피엔스 석기 시대의 중기에 나타난 화석인류를 일컫는 말 . 연대적으로는 약 20 만∼ 3 만 5000 년 전에 존재하였음 . 빙하지역까지 삶의 범위를 넓혔고 뇌의 부피는 1200~1600 CC 정도로 현생인류 ( 신인 ) 와 비슷하며 그보다 약간 큰 것도 있음 . 신인에게서 볼 수 있는 송곳니와 아래턱은 거의 없고 딱 벌어진 체격에 성인 남자의 평균 신장은 150㎝ 정도임 .특징은 시체를 매장하였고 , 시체 채색을 하였음 . 동굴에 거주하였으며 , 석기 제작 등의 기술이 발달 . 박편석기 ( 원석에서 떠어낸 보다 정교한 석기 ) 가 사용되었으며 또한 , 돌칼 , 돌송곳 , 돌창도 사용되었음 . 1859 년 독일의 네안데르탈에서 발견된 네안데르탈인을 호모 사피엔스의 일종 ( 혹은 아류 ) 라고 보기도 함 .3 ) 신인 ( 新人 ) - 호모 사피엔스 사피엔스 3 만년 전부터 현대에 이르기까지의 인류이며 , 상동인 , 그리말디인 ( Grimaldiman ), 크로마뇽인 ( Cro―Magnonman ) 등 화석인류와 현대인 등이 이에 속하는데 , 학명은 현대인의 학명과 똑같이 Homo Sapiens sapiens . 1868 년 프랑스 남부 크로마뇽 지방에서 화석이 발견된 ' 크로먀뇽인 ' 은 오늘날 북부 유럽인과 외모 , 두뇌 크기가 비슷 .뇌의 크기는 1500적응하면서 단순한 것으로부터 복잡한 것으로 진화하며 , 생존경쟁에 적합한 것은 살아남고 그렇지 못한 것은 도태된다는 학설 . 일반적으로 진화를 사실로서 확신시킨 것은 다윈의 진화론자연선택설 [ Theory of natural selection ] 진화의 요인론으로 C. Darwin 이 수립한 주장 . Darwin 에 의하면 생물의 종은 다산성을 원칙으로 하며 그 때문에 일어나는 생존경쟁에서 환경에 잘 적응한 변이를 갖는 개체가 생존하여 자손을 남기고 그 변이를 전하는 확률이 높다 . 그러므로 각각의 종은 환경에 적응한 방향으로 변화하는 과정이라고 하였다용불용 설 [ Theory of Use and Disuse ] 생물에는 환경에 대한 적응력이 있어 , 자주 사용하는 기관은 발달하고 사용하지 않는 기관은 퇴화하여 없어지게 된다는 학설로 라마르크가 제창한 진화설 . “ 동물이 어떤 기관을 다른 기관보다 더 자주 쓰거나 지속적으로 사용하게 되면 , 그 기관은 사용 시간에 비례하여 점차 강해지고 발달되며 크기도 커지게 된다 . 반면 , 어떤 기관을 오랫동안 사용하지 않으면 , 그 기관은 점차 약화되고 기능도 쇠퇴하여 결국 사라지게 된다 .”- 획득형질의 유전 ( Lamarckian Inheritance ) 개체가 주변 환경의 영향으로 어떤 기관을 더 많이 사용하거나 오랜 기간 사용하지 않은 경우 , 이러한 결과로 얻은 기관의 변화는 번식에 의해 새로 태어나는 개체로 전해짐 . 획득된 형질은 그 변화가 부모 모두에서 공통적으로 일어났거나 적어도 암컷이 형질을 획득한 경우에 유전될 수 있음 . 환경의 변화가 생물체의 행동을 변화시키고 , 행동의 변화는 특정 기관의 발달이나 퇴화를 유도함 . 이는 자손에게 전해져서 시간이 흐름에 따라 뚜렷한 형태의 변화가 나타나게 되고 , 그 결과 종의 점진적인 변이가 일어나게 된다는 것 .앞의 이론 및 내용을 토대로 정리 , 해석해보면 , 인류는 어느 순간 갑자기 진화하여 지금에 이른 것이 아니라 , 자연의 일부인 생물로써 주변 환경과 }