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화학탐구프론티어 제안서

팀명 : 시머지 (소속고교, 성명 등 개인정보는 기재를 금합니다)탐구 주제 : 소 타액의 Disulfide 결합의 분해 작용을 이용한 각질제거제에 대한 탐구1. 탐구동기TV프로그램 스펀지에서 소의 타액의 탄산수소나트륨을 이용하여 머리모양을 고정시키는 것을 보게 되었다. 반추동물의 타액선은 제1위 내의 산도(pH)를 조절하는 등 중요한 역할을 하기위해 알칼리성을 가진 물질을 분비한다고 알려져 있다. 소의 경우, 하루에 100~150리터의 침(타액)을 분비하며, 그 속에는 알칼리성 물질인 탄산수소나트륨이 들어있다. 이 알칼리 성분은 머리카락, 손·발톱을 구성하는 케라틴 단백질 속 시스틴 아미노산의 Disulfide 결합을 풀어 모발의 모발자체의 강도와 신장, 굵기, 탄성도 등을 감소시켜 모양을 바꿀 수 있게 한다. 그리고 이후에 알칼리 성분이 제거되면 케라틴 속의 Disulfide 결합이 다시 일어나게 되어 바뀐 모양의 상태를 유지한다고 한다.탄산수소나트륨(NaHCO3)의 구조식각질(keratin)이 케라틴은 각질(角質)이라고도 한다. 각질은 사람의 피부가 끊임없이 새로운 세포를 만드는 과정에서 가장 바깥쪽으로 밀려난 죽은 세포를 의미하는데, 피부 세포 주기에 따라 어느 시기가 되면 각질이 피부에서 떨어져나간다. 하지만, 건선이라는 피부세포주기가 일반인보다 5~8배 정도 빨라지는 질환이나, 스트레스로 인한 신체 컨디션 저하나 노화의 진행으로 인한 피부세포주기의 장기화, 피지의 과도 분비나 화장, 노폐물 등이 각질의 정상적인 탈락을 막아 쌓이게 할 수 있다.이 각질은 외부환경으로부터 피부를 보호한다는 중요한 순기능도 하지만, 비정상적인 탈락에 의한 각질의 축적은 외적인 불쾌감은 물론 피부의 모공을 막아 피지나 노폐물의 원활한 배출을 막아 피부에 트러블을 일으키는 동시에 피부의 탄력을 저하시키고 잔주름을 만드는 등 노화를 야기하기도 한다.각질의 제거에는 물리적인 방법과 화학적인 방법이 있다. 물리적인 제거는 세안 브러쉬, 장갑, 작은 알갱이가 들어있는 세안제나 마사지제품을 이용하는 방법이다. 하지만, 알갱이가 큰 제품의 각질 제거 비효율성, 알갱이가 작은 제품의 모공 속 까지도 상처를 입힐 가능성과 피부에의 물리적 자극 등 여러 단점을 가지고 있다. 화학적인 제거 방법에는 산의 작용으로 각질을 부드럽게 녹이는 AHA(Alpha Hydroxy Acid)와 BHA(Beta Hydroxy Acid)성분을 이용하는 방법과 각질층의 단백질을 분해해 각질 사이의 연결고리를 자르는 원리를 이용하는 효소를 이용하는 방법이 있다. 이 중 AHA와 BHA는 보통 pH 3.5~4일 때 이상적으로 효과를 내는데, 이렇게 산도가 너무 강하거나 농도가 높을 때에는 피부에 부작용과 산성화를 일으킬 수 있다는 단점이 있다. 그리고 효소를 이용해 각질을 제거하는 데에는 화장품 내에 효소 활성의 안정화가 쉽지 않다는 문제점이 있다고 한다.AHA의 구조식BHA의 구조식효소가 단백질을 분해해 각질을 제거하는 것과 유사하게, 소의 침의 알칼리 성분인 탄산수소나트륨을을 이용해 각질 속의 Disulfide 결합을 풀어 피부의 각질을 분해할 수 있을 것이라고 생각하게 되어 그에 대한 탐구를 하게 되었다.2. 탐구목적● 알칼리의 Disulfide 결합 분해 원리를 이용하여 기존의 것보다 효과적인 각질제거제를 만든다.● Disulfide 결합을 분해하는 데에 가장 효과적인 환경을 찾는다.● 피부의 콜라겐, 엘라스틴 등 다른 단백질에는 영향을 거의 미치지 않는 안전한, 부작용이 최소화되는 방법을 알아본다.● 소의 타액이라는 자연에서 얻을 수 있는 물질을 최대한 이용할 수 있는 친환경 각질제거제를 만든다.● 기존 시중의 각질제거제와의 제거정도의 차이를 탐구한다.3. 탐구 내용 및 방법[배경원리]케라틴의 구조▶ 케라틴 단백질의 11~12%는 시스틴Cystine이라는 아미노산으로 이루어져 있는데 케라틴의 머리와 꼬리 영역은 신체 내에서 각질 단백의 다양화된 기능과 조절을 하는 데 중요한 역할을 하고 중간의 막대 영역은 자가 조립의 주요 결정요인이다. 특히, 중간 영역은 7개의 긴 영역의 반복구조로 특징지어지는, 확대된 α helix로 구성되는데, 이러한 막대 영역에는 대략 310개의 아미노산이 들어간다.▶ Disulfide 결합은 2개의 설프하이드릴기(-SH)의 산화에 의해 형성되는 결합(S-S 결합)으로서 단백질의 고차구조를 안정적으로 유지하는 데 중요한 역할을 한다.시스틴Cystine아미노산(C6H12N2O4S2)시스테인Cysteine아미노산(C3H7NO2S)시스테인의 Disulfide 결합▶ 시스틴Cystine 아미노산은 시스테인Cysteine 아미노산의 Disulfide 결합을 통해 만들어 진다.0. 소 타액의 각질 분해 작용에서의 적정 온도. 실험 준비물0) 거름종이, 샬레, 유리막대, 소의 타액, 각질, 항온기, 증류수, 비커, 저울가. 가설 설정0) 각질이 소의 타액에 의해 분해되어 아미노산이 되면 수화 되어 거름종이에 걸러지지 않을 것이다.1) 온도가 상승함에 따라 반응하는 각질의 양은 많아지는데, 그러다가 각질이 모두 분해 된 후에는 그 밑에 있던 피부가 반응 할 것이다.나. 실험 목표0) 인체나 동물들의 안쪽의 피부에 무해한 정도에서 소의 타액이 가장 잘 작용하는 온도를 찾아 각질제거제의 활용온도를 예상한다.다. 실험 과정0) 각질100g을 갈아 가루로 만든다.1) 20개의 샬레에 각각 각질가루 5g을 담아둔다.2) 소의 타액을 증류수에 녹여 10도와 50도 사이에서 섭씨2도씩 차이가 나게 가열한다.3) 가열한 타액 희석액을 샬레에 넣는다.4) 일정시간이 지난 후 현미경을 통해 관찰한다.5) 그 후 샬레에 남은 물질을 증류수에 행군 후 거름종이에 걸러 완전히 말린다.6) 거름종이에 남은 물질의 질량을 재어 차이를 확인한다.7) 온도별로 그래프를 그려 질량의 증감량 변화를 알아보고 일반적인 사람의 각질의 양을 고려해 가장 적절한 온도를 찾는다.1. 소 타액의 각질 분해 작용의 적정 농도. 실험 준비물0) 거름종이, 샬레, 유리막대, 소의 타액, 각질, 증류수, 비커, 저울가. 가설 설정각질이 소의 타액에 의해 분해되어 아미노산이 되면 수화되어 거름종이에 걸러지지 않을 것이다.농도가 진해짐에 따라 반응하는 각질의 양은 많아지는데, 그러다가 각질이 모두 분해 된 후에는 그 밑에 있던 피부가 반응 할 것이다.나. 실험 목표0) 인체나 동물들의 안쪽의 피부에 무해한 정도에서 소의 타액이 가장 잘 작용하는 농도를 찾아 각질제거제의 활용농도를 예상한다.다. 실험 내용0) 각질 80g을 갈아 가루로 만든다.

자연과학| 2013.07.20| 4페이지| 2,000원| 조회(322)

화학탐구프론티어 제안서, 화학탐구프론티어, 화학탐구프론티어 제안

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말라리아(열원충)

말라리아 2 학년 4 반 2 조 김준서 전종현 정효기 차진근말라리아는 열원충 이라는 기생충에 의해 발병하는 질환 ~~목적 및 필요성 말라리아야말로 눈에 보이지 않는 , 가장 큰 인류의 적임 우리나라에만 수천 명의 말라리아 환자가 있고 , 전 세계적으로 한 해에 수십에서 수백만 명이 말라리아로 죽어가고 있으나 말라리아 백신 연구의 진전도는 미미한 편임 역사적으로도 , 그리고 현재에도 우리 사회에서 떨쳐낼 수 없는 문제가 되고 있는 말라리아의 병원체인 열원충에 대해 자세히 알아보고 , 나아가 말라리아를 어떻게 지구에서 추방시킬 수 있을 것인지 , 혹은 타협하여 함께 공존할 수 있을 것인지를 연구해 보고자 이 주제를 선택 함목차 기생충의 어원 기생충에 대응하는 우리몸의 반응 열원충 예방약 기생충의 역설 과연옳을까 ? 결론 제언 관련문헌기생충의 어원 기생충 (parasite) 은 그리스어 parasitos 에서 유래됨 parasitos 라는 단어는 원래 ' 음식의 곁 ’ 이라는 의미 의학을 상징하는 기호인 막대기 하나에 두 마리의 뱀이 감긴 카두세우스 또한 막대에 감아 올리는 방식의 메디나충의 치료법에서 파생기생충에 대항하는 우리 몸의 면역 메커니즘 면역계는 상처를 통해서 들어오는 항원들을 여러 차례에 걸쳐서 공격 보체와 대식세포가 가장 먼저 공격 → 시간이 지난 후 T 림프구 , B 림프구와 같은 더 정교한 면역세포가 만들어짐1. 보체 항원과 마주치면 꽉 붙잡음 스스로 형태를 바꾸어 지나가는 다른 보체들을 채어 잡음 보체가 점차 쌓이면 항원의 세포막에 구멍을 뚫을 수 있음 항원이 면역세포들의 눈에 잘 띄게 만듦2. 대식세포 항원과 만나면 세포 안으로 빨아들여 천천히 녹임 상처 난 곳이 면역계의 관심을 끌 수 있도록 신호물질을 분비 → 혈관의 벽을 느슨하게 하며 , 근처 혈관 에 있는 면역세포들에게도 전달되어 감염장소로 모이게 함 다른 면역세포들과 함께 항원을 특수한 받침대 (MHC) 위에 올려놓고 림프절로 이동3. T 림프구 모두 서로 다른 수용체 가짐 림프절로 옮겨진 항원과 맞물릴 수 있는 수용체를 가진 T 세포가 항원과 결합 후 빠르게 증식 항원에 감염된 몸 속의 세포를 검색해서 자살명령을 내림 다른 면역세포들의 작업을 도움 B 림프구가 항체를 만드는 것을 도움4. B 림프구 항체 만들어서 체내에 배출 항체 : 항원 - 항체 반응으로 항원 무력화 , 보체의 작업 도움 , 항원이 대식세포의 눈에 더 잘 띄게 만듦 B 림프구 중 일부는 기억 세포로서의 역할열원충원충 단세포 기생충 DNA 를 진핵 세포처럼 핵막 안에 잘 말아서 보관 박테리아 보다는 다세포 생명체에 가까움열원충의 숙주 : 적혈구 적혈구는 단순히 몸집뿐인 세포소체 열원충의 적혈구 변형 비장에서 오래되고 싱싱하지 않은 적혈구 파괴 비장을 피하는 열원충적혈구의 숙주로서의 부적합성 단순한 혈색소 덩어리인 적혈구엔 열원충이 바로 이용할 수 있는 DNA 나 단백질이 없다 . 게다가 혈색소 중심의 철분화합물은 열원충에게 심각한 독이다 . 열원충이 적혈구에 침입해 그 형태를 변화시키면 비장이 적혈구를 파괴시킬 수 있다 .왜 적혈구를 숙주로 하는가 ? 적혈구는 너무 단순하여 주조직접합체 (MHC) 조차 만들지 못함 자기 안에 무엇이 침입했는지 보여 줄 방법이 없음감염 경로 모기 인간 간세포 적혈구 모기 포자 소체 형태로 체내 침입 , 간세포로 이동 분열 소체 형태로 1 차 증식 , 증식 후 적혈구로 이동 더 많은 분열 소체로 증식 , 생식자 형태로 변형 생식자는 모기가 흡입할 때 모기로 이동해 짝짓기하고 포자 소체로 분열 1 2 3 4 1 2 3 4열원충의 종류 및 분열상태열원충의 뇌 침범 적혈구에 열원충이 들어가면 적혈구 표면이 튀어나오고 접착력을 가짐 그 적혈구는 갈고리로 혈관벽에 붙고 거기에 다른 적혈구들까지 달라붙어 혈관이 막힘 그 결과 뇌에 있는 혈관들 여러 군데가 막혀 뇌가 제대로 기능 못함 , 환자는 혼수상태에 빠짐 이때 치료 못 하면 죽음 , 안 죽어도 마비 등 후유증우리 나라에서는 말라리아가 심각하지 않은 이유 우리나라에서는 열대성 말라리아가 발생하지 않음 우리나라 말라리아는 모두 삼일열로 , 증상이 가볍고 약에도 잘 들음 겨울에 영하로 떨어지는 우리나라에서는 열대성 말라리아들이 살아남기 어려움얼룩날개모기 이 녀석이 주로 말라리아 전파 특징 : 앉아 있을 때 엉덩이를 들고 있음말라리아 예방약 말라리아 유행지역을 갈 때는 출발 1 주 전부터 말라리아 약을 먹어야 함 유행지역을 떠나고 나서도 4 주 동안 더 복용을 하는 게 좋음 1999 년 도전 지구탐험대 라는 오지 탐험을 하는 프로그램 라오스 편에 출연했던 탤런트 김성찬 씨는 말라리아 예방약을 먹지 않았고 , 거기서 걸린 말라리아 때문에 사망기생충 백신의 역설 : 과연 옳은 일인가 ? 박테리아 등의 세균이나 바이러스에 대해서는 이미 수많은 백신이 나와 있지만 , 진핵생물에 작용하는 백신은 시장에 나온 적이 단 한번도 없음 오늘날에도 기생충이 여전히 잘 살고 있는 가장 중요한 까닭은 그들이 진화하고 있다는 것 수천 년 동안 열원충이 자연상태의 인류에 적응해 왔던 것처럼 , 이제 그들을 자신들을 겨냥한 약물에 적응해 감1950 년대 이전엔 말라리아 환자는 키닌을 몇 번 먹는 것으로 치료할 수있음 새로운 말라리아 약은 너무 비싸서 치료도 힘들어졌을 뿐 아니라 , 그런 약에도 저항성을 갖는 열원충마저 생겨나고 있음기생충은 숙주의 몸 속에서 각각 전혀 다른 모습의 성장단계를 거치고 , 숙주의 면역계를 우롱하는 데 익숙해져 있음 백신을 만들고 유통하는 것 자체도 비싸고 , 결국 그 백신에 면역을 갖는 기생충이 등장할 것 완벽한 열원충 백신이 만들어진다 하더라도 , 결과적으로 보면 득보다 실이 많을 것결론 말라리아는 열원충 이라는 기생충에 의해 발병함 말라리아의 자연적 치료는 거의 불가능 말라리아는 인간이 만들어낸 백신에도 꾸준한 진화로 맞서 말라리아의 완치를 기대하는 것은 한계가 있음제언 백신이 아닌 다른 방법으로 인간이 말라리아의 위험으로부터 벗어나는 것이 가능 기생충이 진화하는 것과 똑같이 인간도 진화하기 때문에 백신이 없더라도 오랜 시간이 지나면 저절로 열원충에 저항을 가진 사람들이 늘어날 것참고 자료 네이버 캐스트 오늘의 과학 : http ://navercast.naver.com/contents.nhn?contents_id=2622 기생충 제국 : 칼 짐머 저자 , 이석인 역음 , 궁리 2004.08.10끝 ~ 감사합니다 ^^* 매년 4 월 25 일 ( 오늘 ) 은 세계 말라리아의 날입니다 ~~~~ 모두들 말라리아 조심하세요 ~~~{nameOfApplication=Show}

생활/환경| 2012.04.27| 28페이지| 1,500원| 조회(179)

면역, 백신, 말라리아(열원충)의

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