소개글
"분자세포생물학 실험 모듈1"에 대한 내용입니다.
목차
1. 세포 관찰 및 분류
1.1. 동물 세포와 식물 세포의 차이 관찰
1.2. 세포 분열 과정 관찰
1.3. 그람 염색법을 통한 세균 세포 분류
2. DNA 클로닝과 형질전환
2.1. DNA 클로닝의 개념과 원리
2.2. 대장균 형질전환 실험
2.3. 플라스미드 증폭과 크기 확인
3. 유전자 분석 기법
3.1. 제한효소를 이용한 유전자 절단
3.2. 아가로스 젤 전기영동을 통한 DNA 분석
3.3. RFLP와 SNP의 개념
4. 참고 문헌
본문내용
1. 세포 관찰 및 분류
1.1. 동물 세포와 식물 세포의 차이 관찰
동물 세포와 식물 세포는 여러 가지 측면에서 서로 구분되는 특징을 가지고 있다. 첫째, 식물 세포는 동물 세포와 달리 세포막 바깥에 단단하고 반복되는 형태의 세포벽이라는 구조를 가진다. 이로 인해 식물 세포는 관찰했을 때 규칙적인 모습을 보이게 된다. 둘째, 세포소기관의 구성에서도 차이가 나타난다. 식물 세포는 광합성을 담당하는 엽록체를 가지고 있으며, 동물 세포보다 훨씬 큰 크기의 액포를 포함하고 있다. 반면 동물 세포에만 존재하는 소기관으로는 중심체와 리소좀이 있다.
이러한 구조상의 차이는 세포의 기능적 차이로 이어진다. 식물 세포는 스스로 영양분을 합성할 수 있는 광합성 능력을 가지고 있지만, 동물 세포는 이러한 능력이 없어 외부로부터 영양분을 섭취해야 한다. 또한 식물 세포는 세포벽이 있어 주변 환경 변화에 더 강한 내성을 가지고 있는 반면, 동물 세포는 세포막만 있어 상대적으로 약한 내성을 지닌다.
이처럼 세포 구조와 기능의 차이는 동물과 식물의 생존 전략과 진화 과정에 큰 영향을 미쳐왔다. 이러한 차이는 현미경을 통해 관찰한 구강 상피 세포와 양파 표피 세포의 모습에서도 명확하게 드러난다.
1.2. 세포 분열 과정 관찰
두 번째 실험에서는 양파 뿌리 세포와 호밀 이삭 수술 세포의 세포분열 과정을 관찰하였다. 체세포분열과 생식세포분열의 단계별 특징을 현미경으로 확인할 수 있었다.
체세포분열은 생물이 생장하거나 조직이 재생될 때 일어나는 세포분열로, 모세포와 동일한 유전 물질을 가진 두 개의 딸세포가 만들어진다. 체세포분열은 핵분열과 세포질 분열로 나눠볼 수 있다. 핵분열은 전기, 중기, 후기, 말기의 4단계로 구분된다. 전기에는 핵이 사라지고 염색체가 응축되며, 중기에는 염색체가 세포 중앙에 배열된다. 후기에는 염색 분체가 분리되고, 말기에는 두 개의 딸핵이 형성된다. 세포질 분열은 동물과 식물에서 다르게 일어나는데, 동물 세포는 세포질 함입 과정으로, 식물 세포는 세포판 형성 과정으로 세포질이 분열한다.
반면 생식세포분열은 유성생식 생물이 생식기관에서 생식세포를 만들 때 일어난다. 생식세포분열은 감수분열 1, 2분열로 구성되며, 모세포의 염색체 수가 절반으로 감소한 4개의 딸세포가 생성된다. 감수 1분열 전기에는 2가 염색체가 관찰되며, 후기에는 상동염색체가 분리된다. 감수 2분열에서는 염색 분체가 분리되어 최종적으로 DNA양과 염색체 수가 모세포의 반인 4개의 딸세포가 만들어진다.
이를 통해 체세포분열과 생식세포분열의 구분되는 특징을 확인할 수 있었다. 체세포분열에서는 모세포와 유전적으로 동일한 두 딸세포가 생성되는 반면, 생식세포분열에서는 모세포의 절반 수의 염색체를 가진 4개의 딸세포가 생성된다. 이러한 차이는 체세포와 생식세포의 서로 다른 기능을 반영하는 것이다.
따라서 이번 실험을 통해 세포 분열의 핵심 단계들을 관찰하고, 체세포분열과 생식세포분열의 차이를 이해할 수 있었다.
1.3. 그람 염색법을 통한 세균 세포 분류
그람 염색법을 통한 세균 세포 분류란 그람 양성균과 그람 음성균을 구분하는 방법이다. 그람 염색은 세균 세포벽의 구조적 차이에 기반을 두고 있는데, 그람 양성균은 세포벽의 펩티도글리칸층이 두꺼워 보라색으로 염색되는 반면, 그람 음성균은 얇은 펩티도글리칸층으로 인해 염색이 잘 되지 않아 무색으로 관찰된다.
그람 염색법의 과정은 크게 네 단계로 이루어진다. 먼저 크리스탈 바이올렛으로 세균을 염색하면 그람 양성균과 그람 음성균 모두 보라색으로 관찰된다. 다음으로 요오드 용액을 처리하면 보라색의 복합체가 형성되는데, 이때 그람 양성균의 두꺼운 펩티도글리칸층으로 인해 잘 빠져나가지 못하지만 그람 음성균은 쉽게 빠져나간다. 그 후 알코올 탈색제로 처...
참고 자료
David M. Hillis·David E. Sadava·Richard W. Hill·Mary V. Price, Principles of Life (2014), New York: W. H. Freeman, p. 59. p. 132. p. 65.
Kiuchi K., Rapid alkaline methylene blue supravital staining for assessment of anterior segment infections (2016), Clin Ophthalmol, pp. 1971-1975.
David L. Nelson, Michael M. Cox., Lehninger Principles of Biochemistry(6th edition.) (2013), W.H. Freeman.
Kathleen Park Talaro, Barry Chess, Foundations in Microbiology(10th edition.) (2017), McGraw-Hill Higher Education.
Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter, Molecular Biology of the Cell (2002), Garland Science.
Jane B. Reece, Lisa A. Urry, Michael L. Cain, Steven A. Wasserman, Peter V. Minorsky, Robert B. Jackson, Cambell Biology (10th edition), Pearson, pp. 412-416 (2016). DNA 클로닝
Jane B. Reece, Lisa A. Urry, Michael L. Cain, Steven A. Wasserman, Peter V. Minorsky, Robert B. Jackson, Cambell Biology (10th edition), Pearson, pp. 573-575, 594 (2016). DNA 클로닝 과정, 형질전환, 벡터
Jane B. Reece, Lisa A. Urry, Michael L. Cain, Steven A. Wasserman, Peter V. Minorsky, Robert B. Jackson, Cambell Biology (10th edition), Pearson, p442 (2016).
Ruifang Zhang, Zanhua Zhu, Hongming Zhu, Tu Nguyen, Fengxia Yao, Kun Xia, Desheng Liang, and Chunyu Liu, SNP Cutter: a comprehensive tool for SNP PCR–RFLP assay design, Nucleic Acids Research Vol. 33, pp. 489–W492 (2005)
George Lezin,Yasuhiro Kosaka,H. Joseph Yost,Michael R. Kuehn ,Luca Brunelli, A One-Step Miniprep for the Isolation of Plasmid DNA and Lambda Phage Particles, 2011, Plos one Vol. 6 No. 8, pp. 1-9 (2011).
K. Velurhambi, Adita K. Gupta, Arun Sharma, The current status of plant transformation technologies, Current Science Vol. 84, No. 3, 368-380 (2003).
채창훈, PCR을 이용한 우유 및 유제품 내 식중독균 검출, 강원대학교 동물생명과학대학 동물응용과학부, 축산식품과학과 산업 Vol.5 No.2, pp.50-57 (2016)
Peter Rådström, Rickard Knutsson, Petra Wolffs, Maria Lövenklev, and Charlotta Löfström, Pre-PCR Processing, MOLECULAR BIOTECHNOLOGY Vol. 26, pp. 133-146 (2004).
Janice Cline, Jeffery C. Braman, Holly H. Hogrefe, PCR Fidelity of Pfu DNA Polymerase and Other Thermostable DNA Polymerases, Nucleic Acids Research Vol. 24 No. 18, , pp. 3546–3551 (1996)
한국과학, 전기영동의 원리와 실험, THE BIOTECHNOLOGY EDUCATION COMPANY, pp. 1-15 *실험 가이드북
