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연세대 일반 생물학 및 실험(1) 동물 식물 세포의 관찰

5th experiment일반생물학및실험(1) 심화결과보고서5주차 동물, 식물세포의 관찰Ⅰ 실험제목과 실험날짜Title동물, 식물세포의 관찰Date2020년 4월 20일Ⅱ 실험 목적Objective광학현미경, 해부현미경, 전자현미경에 대해 학습하고 그 중 광학현미경의 사용방법을 상세하게 익힌다. 세포가 구조적, 기능적 기본단위임을 인식하고 그 구조와 기능에 대해 학습한다. 특별히 동물세포와 식물세포의 공통점과 차이점을 배우고, 이론적인 내용을 바탕으로 동물세포(구강상피세포)와 식물세포(양파표피세포)를 관찰하면서 두 세포를 비교하고 분석한다.Ⅲ 실험 결과실험1식물세포 관찰(양파 표피세포)염색전 염색후사진1 식물세포 염색 유무에 따른 관찰결과 사진실험2동물세포 (구강 상피세포 관찰)염색전 염색후사진2 동물세포 염색 유무에 따른 관찰결과 사진Ⅳ Discussion실험1관찰결과: 염색 전과 후 모두 세포벽으로 인해 만들어진 칸칸이 나뉘어진 작은 방 같은 구조가 돋보인다. 각 세포에는 하나의 핵이 존재하는 것을 볼 수 있다.염색전에는 핵이 흐릿하게 보이지만 아세트산카민으로 염색한 후 관찰한 표본은 붉은색으로 염색된 핵이 뚜렷하게 보인다. 하지만 핵보다 작은 소기관들은 육안으로 관찰할 수 없었다.실험2관찰결과: 동물세포는 식물세포에 비해 세포가 비교적 자유로운 형태를 가지고 있었다. 그래서 식물세포에 비해 하나하나의 세포를 관찰하는 것이 어려웠다. 동물세포는 세포벽이 없어 변형되기 쉬운 특징을 지니고 있어 찌그러진 형태의 세포를 관찰할 수 있었다. 이는 세포를 채취할 때, 슬라이드 글라스에 놓을 때, 커버글라스를 덮을 때 발생하는 압력으로 인한 것으로 보여진다. 염색 전에는 핵을 관찰하기 어려웠지만 메틸렌블루로 염색한 이후에는 세포 1개당 진한 푸른색으로 보이는 핵 1개를 관찰할 수 있었다. 하지만 여전히 핵보다 작은 소기관들은 육안으로 관찰할 수 없었다.아쉬운 점식물세포를 관찰할 때 양파의 표피세포층 2개가 겹쳐져 관측되었다. 이는 양파표피세포를 떼어낼 때 충분히 얇게 떼어내지 못해서 발생한 문제점이라고 볼 수 있으므로 좀 더 얇은 표본을 만든다면 한겹의 세포층만을 관찰할 수 있을 것이다.이 실험에서는 단일한 배율로 시료를 관찰했지만 배율에 따른 동물세포와 식물세포의 모습을 비교하며 관찰할 수 있었으면 좋았을 것 같다.핵 이외의 다른 소기관들을 관찰하기 어려웠는데, 다음에 기회가 된다면 좀 더 배율이 높은 현미경으로 비교적 작은 소기관들을 관찰하고 싶다.의문점왜 동물세포는 메틸렌블루로 식물세포는 아세트산카민으로 염색할까?식물세포의 경우 엽록체를 가지고 있어 초록 빛을 띠는 부분이 많지만 동물세포의 경우 적색 빛을 띠는 부분이 많다. 색이 비슷한 염색약으로 이들 세포들 염색한다면 세포소기관들을 관찰하는 데 어려움을 겪을 것이다. 그러므로 반대되는 색으로 염색해주기 위해 식물세포는 붉은색 염색약인 아세트산카민 용액으로, 동물세포는 푸른색 염색약인 메틸렌 블루 용액으로 염색한다.Ⅴ Further study양파 표피 세포와 구강 상피세포에서 세포질 크기에 대한 핵의 크기비율을 살펴보면 구강 상피세포에서 이 비율이 더 큼을 알 수 있다. 그 이유는 중심액포와 관련되어 있다. 식물의 경우 중심 액포가 잘 발달되어있는 반면 동물세포는 중심 액포가 존재하지 않는다. 액포는 크기 때문에 세포질의 대부분은 액포가 차지하며, 액포의 크기는 세포의 크기를 결정하게 된다. 따라서 액포가 크게 발달한 식물세포는 상대적으로 크기가 커 세포질의 크기에 대한 핵의 크기 비율이 작게 나타난다.2.진핵생물동물세포와 식물세포 모두 진핵생물이기 때문에 다양한 막성소기관을 가진다. 우선 핵막이 있어 세포질과 구분된다. 중앙에 이중막으로 이루어진 핵막이 있고 그 속에 염색체가 존재한다. 이 밖에도 세포 내부에 골지체, 소포체, 미토콘드리아, 세포막이 존재한다.세포 사이의 연결동물세포와 식물세포 모두 세포를 연결해주는 요소가 있다. 동물세포는 간극영접을 통해 식물세포는 원형질 연락사를 통해 세포가 연결되어있다. 간극영접은 특정 단백질로 구성된 통로를 통해 두 세포의 세포질을 연결하는 것이다. 이 것으로 인해 동물세포는 강하게 결합하게 되고, 이 통로를 거쳐 이온과 분자들이 드나든다. 원형질 연락사는 원형질막으로 둘러싸인 세포질 통로이다. 이 통로를 통해 무기분자, 단백질, RNA등이 이동하고 세포질이 연결된다. 특별히 전사인자와 RNA의 이동은 식물의 발생에 있어 중요한 기능을 담당한다.세포호흡두 세포 모두 활동에 직접적으로 쓰일 수 있는 에너지인 ATP를 만들고 그 과정에서 나오는 폐기물들을 처리하는 세포호흡을 한다. ATP는 세번째 인산기의 결합이 약해 에너지 준위에 따라 붙고 떨어짐이 용이하기 때문에 세포가 생명현상을 수행할 때 필요한 화학적 에너지를 제공하게 된다. 동물세포와 식물세포 모두 에너지원으로 탄수화물, 지질, 아미노산을 이용해 미토콘드리아에서 ATP를 생성한다.세포 소기관의 차이동물세포에만 존재하는 소기관식물세포에만 존재하는 소기관리소좀, 중심체, 편모 (어떤 식물의 정자에서는 나타나기도 함)세포벽, 중심액포, 색소체, 글리옥시좀,엽록체세포질 분열 차이동물세포의 세포질분열식물세포의 세포질분열세포막이 밖에서 안으로 함입되어 2개의 딸세포가 형성된다. 세포의 함입은 세포 양극 사이의 중앙부에서 액틴 필라멘트가 세포 주위를 띠모양으로 둘러싸고 이 띠가 수축함에 따라 일어난다.세포의 중앙에 세포판이 만들어지고 이것이 바깥쪽으로 성장하면서 세포질을 분리시켜 2개의 딸세포가 형성된다. 세포판은 이후 골지체로부터 막성 소낭이 추적, 결합해 신장하면서 세포 바깥쪽의 원형질막과 붙어 새로운 세포벽으로 변한다.광합성 유무동물은 광합성을 하지 않는다식물은 광합성을 한다.동물은 생태계 상에서 소비자에 속하는 종속영양 생물로 먹이를 통해 에너지원인 탄수화물, 지방, 단백질을 섭취할 수 있다. 따라서 광합성작용 없이도 생명을 유지할 수 있어 광합성을 하지 않는다.식물은 생태계 상에서 생산자에 속하는 독립영양생물로 직접 빛을 이용해 포도당을 합성해야 한다. 따라서 엽록체에서 광합성작용을 통해 빛에너지로 이산화탄소와 물을 포도당으로 바꾸어 에너지원을 스스로 만들어낸다.Ⅵ Reference Hyperlink "https://www.khanacademy.org/science/high-school-biology/hs-cells/hs-plant-vs-animal-cells/a/hs-plant-vs-animal-cells-review" https://www.khanacademy.org/science/high-school-biology/hs-cells/hs-plant-vs-animal-cells/a/hs-plant-vs-animal-cells-review Hyperlink "http://lifelog.blog.naver.com/PostThumbnailView.nhn?blogId=genetic2002&logNo=30086192435&categoryNo=4&parentCategoryNo=105" http://lifelog.blog.naver.com/PostThumbnailView.nhn?blogId=genetic2002&logNo=30086192435&categoryNo=4&parentCategoryNo=105 Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B0%84%EA%B7%B9%EC%97%B0%EC%A0%91" https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B0%84%EA%B7%B9%EC%97%B0%EC%A0%91 Hyperlink "https://webview.wepubl.com/7/a5df4349-165e-11e7-ab38-0a52c6760c2d/0/OEBPS/xhtml/Chapter052.html" https://webview.wepubl.com/7/a5df4349-165e-11e7-ab38-0a52c6760c2d/0/OEBPS/xhtml/Chapter052.html캠벨 생명과학 11판

자연과학| 2020.12.09| 7페이지| 1,000원| 조회(344)

생물학, 동물, 연세대, 일반생물, 식물 세포의 관찰, 일반생물학과 실험

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연세대 일반 생물학 및 실험(1) 연세대 삼투 현상과 원형질 분리

7th experiment일반생물학및실험(1) 심화결과보고서7주차 삼투현상과 원형질분리Ⅰ 실험제목과 실험날짜Title삼투현상과 원형질분리Date2020년 5월 4일Ⅱ 실험 목적Objective삼투현상의 원리에 대해 알아보고 저장액, 고장액, 등장액의 정의를 학습한다. 용혈현상, 원형질 분리와 같은 각각의 용액에서의 식물세포와 동물세포의 변화를 학습하고 현미경을 통해 이를 관찰 한다.Ⅲ 실험 결과실험1동물세포 관찰적혈구 0% 400배적혈구 0% 1000배적혈구 0.9% 400배적혈구 0.9% 1000배적혈구 3% 400배적혈구 3% 1000배실험2식물세포 관찰양파 0% 400배양파 0% 1000배양파 10% 400배양파 10% 1000배Ⅳ Discussion이 실험은 고장액, 등장액, 저장액에서의 식물세포와 동물세포의 변화를 알아보기 위한 실험이다. 증류수로 저장액 환경을, 0.9% NaCl수용액으로 등장액 환경을 3% NaCl수용액으로 고장액 환경을 조성하고, 동물세포인 적혈구와 식물세포인 양파표피세포를 넣어 그 변화를 관찰했다.실험1적혈구를 증류수 즉, 저장액에 넣었을 때는 증류수가 세포 내부로 유입되어 빵빵해진 세포의 일부와 터져서 형태가 잘 보이지 않는 세포들이 관찰된다. 0.9 NaCl수용액 즉 등장액에 적혈구를 넣었을 때는 우리가 흔히 알고 있는 원반형태의 적혈구가 관찰되었다. 3% NaCl수용액 즉 고장액에 적혈구를 넣었을 때는 세포 내부의 물이 밖으로 빠져나가 찌그러져 원반형태가 수축변형된 적혈구를 관찰할 수 있었다. 이론상으로 동물세포를 저장액에 넣으면 용혈현상이 관찰되고, 고장액에 넣으면 수축되므로 실험이 성공적으로 이루어졌음을 알 수 있다.실험2양파표피세포를 증류수 즉, 저장액에 넣었을 때는 증류수가 세포 내부로 유입되어 팽압이 높아진 팽만상태의 표피세포 모습을 관찰할 수 있었다. 동물세포와는 달리 터진 세포의 모습을 관찰할 수는 없었다. 반면, 이를 NaCl수용액 즉 고장액에 넣었을 때는 표피세포의 원형질 막이 세포벽으로부터 분리되는 원형질 분리가 관찰되었다. 이론상으로 식물세포를 저장액에 넣으면 팽만상태가 유지되고, 고장액에 넣으면 원형질분리가 일어나므로 실험이 성공적으로 이루어졌음을 알 수 있다.Ⅴ Further study1-1. 토마토 식물에 일주일 동안 물을 주지 않는다는 것은 토양의 수분 양이 토마토 내부의 수분양에 비해 적어진다는 것을 의미한다. 이는 외부의 농도가 토마토 세포의 농도보다 높아짐을 의미하고 이론상으로 식물세포가 고장액 속에 있는 것과 동일한 환경으로 생각될 수 있다. 이론상으로 고장액 속에 들어있는 식물세포는 삼투현상에 따라 세포 내부의 물이 외부로 빠져나가며 원형질 분리가 일어나고, 쭈글쭈글해져 시들어버린다. 따라서 토마토 식물에 일주일 동안 물을 주지 않으면 토마토가 시들어버릴 것이다.1-2. 비료를 사용권장량의 100배를 준다면 토양에 있는 물에 비해 너무 많은 양의 용질(비료)가 존재하게 되어 농도가 과도하게 높아진다. 토마토 세포의 내부농도에 비해 토양수의 농도가 과도하게 높으면 식물세포가 고장액 속에 있는 것과 동일한 환경이 조성된다. 따라서 1-1에서 설명한 바와 같이 삼투 현상에 따라 토마토 세포 내부의 물이 외부로 빠져나가며 원형질 분리가 일어나고, 쭈글쭈글해져서 시들어버린다.2. 바다에 사는 물고기들은 채액보다 훨씬 높은 염분농도를 지닌 서식환경 속에 있어 고장액 환경에 놓여있다고 할 수 있다. 따라서 체내의 수분이 바다로 유출되어 탈수현상이 일어날 수 있다. 물고기들은 이러한 환경에서 살아남기 위해 바닷물을 많이 마셔서 수분을 최대로 확보하고, 염분을 최대한 많이 배출시키기 위해 노력한다. 수분 손실을 최소화하고, 염분 배출을 최대화하기 위해 농도가 높은 소량의 소변을 배출하고, 아가미에 있는 염분배출세포를 통해 과도한 염분을 배출하는 전략을 가진다. 반면, 민물고기의 경우 체액보다 낮은 염분농도를 지닌 서식환경 속에 있어 저장액 환경에 놓여있다고 할 수 있다. 따라서 체액의 농도가 낮아지는 것을 방지하기 위해 물의 배출을 최대화하고, 염분 손실을 최소화한다. 이는 묽은 농도의 오줌을 다량 배출하고, 신장에서 염분을 재흡수함으로써 가능해진다.Ⅵ Reference캠벨 생명과학 11판 Hyperlink "https://www.kiost.ac.kr/cop/bbs/BBSMSTR_000000000098/selectBoardArticle.do?nttId=19711" https://www.kiost.ac.kr/cop/bbs/BBSMSTR_000000000098/selectBoardArticle.do?nttId=19711

자연과학| 2020.12.09| 5페이지| 1,000원| 조회(504)

생물학, 연세대, 일반생물, 일반생물학과 실험, 삼투 현상과 원형질 분리

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연세대 일반 생물학 및 실험(1) 효소의 활성 측정

4th experiment일반생물학및실험(1) 심화결과보고서4주차 효소의 활성 측정Ⅰ 실험제목과 실험날짜Title효소의 활성 측정Date2020년 4월 13일Ⅱ 실험 목적Objective효소의 활성에 영향을 미치는 요인에 대해 학습하고. Ph와 온도 변화에 따른 카탈레이스의 반응속도를 측정하여 비교한다. 미카엘리스 멘텐식의 유도과정과 그 의미에 대해 학습하고, 최적의 Ph와 온도에서의 Km값을 계산한다.Ⅲ 실험 결과실험1Measurement of Catalase's Rate of reaction with Ph VariationpHTime until foam overflows the test tube(second)Relative velocity of reaction(reciprocal value of time)44.290.233153.820.2617863.510.284973.220.31055982.580.38759792.870.348432실험2Measurement of Catalase's Rate of reaction with temperature VariationTemperature(°C)Time until foam overflows the test tube(second)Relative velocity of reaction(reciprocal value of time)03.990.250627223.670.27248372.510.398406502.740.364964656.970.143472100#DIV/0!실험3Concentration of the Substrate(%)Time until foam overflows the test tube(second)Relative velocity of reaction(reciprocal value of time)534.690.0288271010.580.09451815XX2010.570.0946073010.420.095969Measurement of Catalase's rate of reaction according to the Concentration of the SubstrateUse Lineweaver-Burk plot1/[s]1/v1/534.689700631/1010.579995341/2010.570042391/3010.42003147(1/Vmax=2.28 Vmax=0.438594916-1/Km=-0.0123584234 Km=80.91647)최적의 조건에서 카탈레이스가 분해할 수 있는 과산화 수소는 몇분자인지를 계산해보면 이 실험에서의 최적조건은 기질의 농도가 30%일 때이므로 과산화수소의 밀도가 1.5g/cm^3임을 이용해 몰농도를 계산하면 13.23M= 0.01323mol 이므로 0.01323*6.02*10^23개의 과산화수소 분자가 1ml의 카탈레이스와 반응할 수 있다.Ⅳ Discussion실험1pH 8까지는 효소의 활성이 증가하지만 이후로는 효소의 활성이 떨어졌음을 알 수 있다. 이론적으로 카탈레이스가 최고로 활성화되는 pH는 6.8~7.5라고 알려져 있는데 실험에서는 카탈레이스의 활성이 pH8까지 증가한 것으로 보아 약간의 오차가 발생한 것으로 보인다. 오차요인은 감자즙을 만들 때 이를 공기 중에 방치한 시간, 효소액과 완충용액 1ml 피펫팅 시의 부정확한 정량, 부정확한 시간측정 등이 될 수 있다. 카탈레이스의 활성이 7~8부근에서 최대치를 보이는 것은 pH가 7.35~7.5인 우리 몸에서 활성화 되기 위해서임을 알 수 있는 실험이었다.실험237도까지는 온도가 증가할수록 효소의 활성이 증가하지만 그 이후로 효소의 활성이 급격하게 낮아지는 것을 볼 수 있다. 이는 효소가 단백질로 이루어져 있어 온도가 높아지면 단백질이 변성되어 그 기능을 제대로 하지 못하는 것으로 해석할 수 있다. 이론적인 효소의 최대활성 온도는 37도이고 이는 실험값과 일치하므로 실험2는 성공적으로 이루어졌음을 알 수 있다. 카탈레이스가 37도에서 최대활성을 보이는 이유를 고찰해보면 인간의 몸 온도에서 활발하게 기능하기 위해서임을 알 수 있다.실험3기질의 농도가 10%가 될 때까지는 반응속도가 급격히 증가하지만 그 이후에는 증가율이 미미함을 알 수 있다. 이는 효소-기질 복합체를 형성할 수 있는 효소의 양이 한정되어 있기 때문임을 알 수 있다. Km값을 구하기 위해 Lineweaver-Burk plot을 응용했다. MIchaelis-Menten kinetics를 바로 사용할 수도 있지만 주어진 데이터로 분산형 그래프를 그리고 추세선을 구했을 때 로그함수가 나와 점근선을 구할 수 없고 대략적으로 어림해야 한다는 점에서 부정확한 값이 나올 것 같아 Lineweaver-Burk plot을 이용했다. 하지만 가로축을 1/[s], 세로축을 1/v로 놓고 분산형 그래프를 그릴 때 측정한 값이 너무 적었고, 기질농도 20%에서의 데이터가 주어지지 않았기 때문인지 추세선의 R^2값이 0.9를 넘기지 못했다.Ⅴ Further study효소는 그 기능에 따라 산화환원효소, 전이효소. 가수분해효소, 이성질화효소, 결합효소, 제거부가효소로 나뉜다. 카탈레이스는 산화환원효소에 속한다. 그 이유는 카탈레이스가 과산화수소를 물과 산소로 분해하는데, 이 과정에서 산소원자의 산화수가 0으로 증가하게 되어 이 반응은 산화환원반응에 속한다.2. 카탈레이스가 과산화수소를 분해하면 그 산물로 물과 산소가 나오게 된다. 이때 발생한 산소를 통해 우리는 그 분해속도를 알 수 있다. 산소는 그냥 두면 날아가기 때문에 이 실험에서 SDS와 Glycerol은 날아가는 산소를 가두는 역할을 한다. SDS는 음이온성 계면활성제로써 거품을 만드는 데 사용된다. Glycerol은 점성이 매우 강해 거품표면의 수분증발을 억제해 거품이 터지지 않도록 한다. 따라서 거품이 생기는 정도를 비교해 효소의 활성도를 비교할 수 있다.Ⅵ Reference Hyperlink "https://slideplayer.com/slide/6551587/" https://slideplayer.com/slide/6551587/ Hyperlink "https://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=guswn10ve&logNo=60201481053" https://blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=guswn10ve&logNo=60201481053 Hyperlink "https://www.scienceall.com/%EC%82%B0%ED%99%94%ED%99%98%EC%9B%90%ED%9A%A8%EC%86%8Coxidation-reductase/" https://www.scienceall.com/%EC%82%B0%ED%99%94%ED%99%98%EC%9B%90%ED%9A%A8%EC%86%8Coxidation-reductase/캠벨 생명과학 11판

자연과학| 2020.12.09| 8페이지| 1,000원| 조회(1,768)

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연세대 일반 생물학 및 실험(1) 광합성

10th experiment일반생물학및실험(1) 심화결과보고서10주차 광합성Ⅰ 실험제목과 실험날짜Title광합성Date2020년 6월 8일Ⅱ 실험 목적Objective엽록체 현탁액을 추출하고, 엽록체의 구조를 관찰한다.Hill반응을 일으키고 시험관의 색변화를 통해 빛으로 촉진되는 전자전달과정을 관찰한다.Ⅲ 실험 결과실험1- 엽록체 관찰저배율 고배율실험2- 힐반응 실험-실험종료시 각 실험관의 모습Ⅳ Discussion실험 1은 광합성이 일어나는 장소인 엽록체의 구조를 관찰하기 위한 실험이고, 실험 2는 광합성의 기작 중 명반응의 전자전달과정에 대해 알아보기 위한 실험이다. 본 실험에서는 실험 1,2의 목적을 달성하기 위해 광합성을 하는 세포로 양파 뿌리 끝 세포와 담배잎 세포를 사용하였다.실험1엽록체를 관찰한 결과 녹색의 둥근 막이 관찰되었다. 이는 이론상 틸라코이드 막이라고 할 수 있다. 고배율로 관찰했을 때는 그 속에 원반모양의 구조체가 겹겹이 쌓여있는 것을 발견할 수 있었는데, 이는 그라나라고 해석할 수 있다. 그 밖의 다른 것은 잘 관찰되지 않았는데, 이는 그 크기가 너무 작아서 고배율로도 관찰할 수 없었기 때문이라고 생각된다.실험2실험결과 사진을 보면 두 마이크로 튜브에 담긴 용액이 각각 진한 푸른색과 연한 푸른색을 띠고 있다. 엽록체 현탁액 자체는 초록색을 띠지만, 엽록체 현탁액을 만드는 과정에서 NADP+와 같은 전자수용체가 분리되어 본 실험에서 명반응의 전자전달과정을 관찰하기 위해 DCPIP를 첨가해 주었기 때문에 위와 같은 현상이 나타난다. DCPIP가 환원되었을 때는 무색을, 산화되었을 때는 푸른색을 나타낸다. 이러한 사실로 미루어보아 튜브 B의 DCPIP 만이 환원되었음을 알 수 있다. DCPIP가 환원되면 전자전달이 일어난 것으로 해석할 수 있다. 이론상으로 빛이 있을 떄 명반응이 일어나는데, 튜브 B에서만 DCPIP의 환원 즉 명반응 과정에서의 전자전달이 일어나고, 알루미늄 포일로 빛을 차단한 A에서는 일어나지 않았으므로 실험이 성공적으로 이루어졌음을 알 수 있다.Ⅴ Further study1 명반응은 틸라코이드막에서 일어나는 반응으로 NADPH와 ATP가 생성되는 반응이다. 명반응은 크게 물의 광분해와 광인산화 과정으로 이루어진다. 물의 광분해과정은 틸라코이드 내부에서 일어나며 광합성색소가 흡수한 빛에너지에 의해 물이 수소이온과 저에너지 전자 그리고 산소로 분해되는 과정이다. 광인산화에는 순환적 광인산화와 비순환적 광인산화가 있는데, 이는 모두 틸라코이드 막에 있는 광계애서 일어난다. 비순환적 광인산화과정은 광계 2의 안테나색소가 빛에너지를 흡수해 광계 2의 반응중심색소인 P680로 전달하면, P680이 산화하면서 고에너지전자가 방출되고 이를 전자수용체가 받는다. 이후 전자는 plastoquinone, cytochrome complex, plastocyanin을 차례로 거치며 광계1로 전달된다. 광계 1의 반응중심색소인 P700는 산화되어 고에너지 전자가 방출되고 이는 ferredoxin을 통해 NADP환원 효소에 전달되어 수소이온과 NADP+와 결합해 NADPH를 형성한다. 그리고 수소이온 농도구배에 따라 ATP합성효소가 ATP를 합성한다. 순환적 광인산화는 NADPH를 생성하지 않고 ATP만을 생성하는 과정으로 광계 1만이 관여한다. 광계 1에서 방출되는 고에너지 전자는 다시 plastoquinone, cytochrome complex, plastocyanin을 거쳐 광계 1로 들어오게 되고 이때 생성된 수소이온 농도구배에 따라 ATP가 합성된다.2. 힐반응은 명반응 과정에서 발생하는 산소는 물의 산화로 인해 전자수용체가 환원되어 발생하는 것이며 이 과정에서 ATP와 NADPH가 생성된다는 반응이다.힐반응을 저해하는 제초제는 크게 두종류로 광계 2의 Qb site에 결합해 전자전달을 차단하는 것과 광계1로부터 전자를 빼앗아 화합물 자신이 라디칼화되어 세포를 파괴시키는 것이 그 두가지 이다. Qb site에 결합해 전자전달을 차단하는 것에는 diuron과 atrazine등이 있는데 이는 PQ보다 결합친화성이 강해 Qb site에 결합할 경우 전체적인 전자전달과정이 중지되어 힐반응을 저해하게 된다. 자신이 라디칼화되어 세포를 파괴시키는 것에는 paraquat과 같은 4급 암모니움계 화합물이 있는데, 이는 ferredoxin의 결합위치인 Psac단백질에 결합해 자신이 전자를 탈취해 환원되고, 라디칼 물질로 활성화되어 활성산소종을 생성하고 이는 세포의 대사기능을 손상시켜 힐반응을 저해하게 된다.짝풀림제는 H+가 합성효소를 거치지 않고 막을 통해 확산되게 하고, 양성자 동력은 열에너지로 방출되게 되게 하는 물질이다. 때문에 ATP가 많이 생성되지 않게 된다. 대표적인 짝풀림제로는 thermogenin가 있다.3. 엽록체는 외박과 내막의 이중막으로 구성되어있다. 엽록체의 내부는 기질인 스트로마와 granum의 집합체인 grana로 이루어져있다. grana는 단일막인 틸라코이드막으로 이루어져있는데 틸라코이드 막에는 광합성에 필요한 광계가 분포한다. 이밖에도 자신만의 DNA, RNA, 리보솜을 가지고 있어 스스로 증식하고 단백질을 합성할 수 있다.Ⅵ ReferenceCampbell, Neil A., et al. Biology: a Global Approach. Pearson, 2018 Ch.11 Photoshynthetic Processes김진석, 광에 의해 작용성이 증진되는 제초제들의 작용기작, Brics, 한국화학연구소 스크리닝 연구부 농약활성연구실

자연과학| 2020.12.09| 5페이지| 1,000원| 조회(256)

생물학, 연세대, 광합성, 일반생물, 일반생물학과 실험

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연세대 일반 생물학 및 실험(1)화학에너지의 수확 세포호흡과 발효

8th experiment일반생물학및실험(1) 심화결과보고서8주차 화학에너지의 수확: 세포호흡과 발효Ⅰ 실험제목과 실험날짜Title화학에너지의 수확:세포호흡과 발효Date2020년 5월 25일Ⅱ 실험 목적Objective산소호흡과 무산소호흡의 기작을 배우고, 이를 비교 분석한다.메틸렌블루 용액의 색깔 변화를 통해 E.coli의 산소호흡과정을 관찰하며 이 과정에서 필요한 요소들을 알아낼 수 있다.Ⅲ 실험 결과실험1-메틸렌 블루 용액이 탈색되는 시간 측정ABCDEFG9분 30초탈색이 되지 않은 맑은상태11분 14초8분 24초8분 10초3분 50초탈색이 되지 않음-실험종료시 각 실험관의 모습Ⅳ Discussion이 실험은 산소호흡에 필요한 요소를 알아내기 위한 실험이다. 우리는 산소호흡을 하는 생물체 중 E.coli를 실험에 사용했다. E.coli는 숙신산을 산화해 ATP를 생산하는 산소호흡을 한다. E.coli가 숙신산을 산화하면, 이에 따라 청색이던 메틸렌블루 용액은 류코메틸렌블루로 환원되어 무색을 띠게 된다. 따라서 이 실험에서는 메틸렌블루용액이 탈색되는 것을 통해 산소호흡의 진행양상을 알 수 있다.실험1실험결과를 분석해보면 B와 G시험관은 실험이 끝난 후에도 탈색이 일어나지 않은 푸슨상태를 유지하고 있다. C는 거의 푸른색이지만 약간의 탈색이 일어났으며 나머지 시험관들은 탈색이 잘 일어났음을 알 수 있다. 탈색이 일어나기까지 걸린 시간을 비교해보면 C>A>D>E>F순이다. C>D>E>F의 결과로 보아 E.coli의 양이 늘어날수록 탈색이 빨리 일어나는 것을 알 수 있다. 이론적으로 세균의 양이 증가하면 호흡량이 증가하므로 실험이 잘 이루어졌음을 알 수 있다. G는 F와 나머지 조건이 동일하지만 탈색이 일어나지 않았는데, 이는 온도조건을 충족시키지 못했기 때문이라고 해석할 수 있다. 이론적으로 E.coli는 우리 몸 속에서 살아가는 생명체이기에 약 37에서 호흡이 가장 활발히 일어나기 때문에 이 실험 역시 성공적으로 이루어졌다. 시험관 B의 경우 E.coli가 없고 시험관 A의 경우 숙신산이 없다. 이론적으로 세균과 숙신산 둘 중 하나가 없으면 산소호흡이 일어나지 않고, 이에 따라 A와 B모두 탈색이 일어나지 않아야 하지만 실험결과 A는 탈색이 일어났다. 따라서 B시험관의 경우 실험이 성공적으로 이루어졌지만, A의 경우 오차요인이 있었을 것으로 생각된다.Ⅴ Further study1사람의 체내에서는 산소성호흡과 무산소성호흡이 모두 일어난다.산소성호흡은 약 38ATP를 생산하는데 반해 무산소성호흡은 약 2ATP가 생성된다. 즉, 에너지 효율의 측면에서 산소호흡을 주로 하지만, 산소가 부족하고 빠르게 ATP가 생성되어야하는 환경에서 무산소성 호흡을 한다. 운동을 할 때처럼 빠르게 ATP가 공급되어야하는 환경에서는 산소성 호흡과 무산소성호흡이 동시에 일어나는데, 우리몸에서 일어나는 무산소성 호흡인 젖산발효가 일어나게 되면 최종산물로 젖산이 생성되고 이것이 근육에 쌓이면 피로감을 느끼고 심하면 근육통이 일어나기도 한다. 기질을 탄수화물로 할 때의 산소성 호흡과정과 무산소성 호흡과정을 살펴보면, 산소성 호흡은 해당과정, 피루브산의 산화, TCA회로, 산화적 인산화를 거치게 된다. 맨 처음 포도당이 미토콘드리아로 들어가기 위해 피루브산으로 바뀌고, 이 과정에서 2NADH가 형성된다. 이후 피루브산이 산화되며 2NADH가 생성된다. TCA회로에서는 아세틸 CoA와 옥살로 아세트산과 만나 시트르산이 되고 이후 알파케토글루타르산, 숙신산, 푸마르산, 말산을 거쳐 다시 옥살로 아세트산이 된다. 이 과정에서 기질수준의 인산화로 1ATP가 생성되고 3NADH와 1FADH2가 생성된다. 1분자의 포도당으로부터 2개의 피루브산이 형성되므로 TCA회로로 인해 2분자의 ATP와 6NADH, 2FADH2가 생성된다. 산화적인산화는 화학삼투를 통해 최대 32ATP를 생성한다. 최종전자수용체는 산소이다. 반면 무산소호흡의 경우 최종전자수용체가 산소가 아닌 다른 무기물이며 산화적 인산화가 일어나지 않는다. 해당과정에서 기질수준의 인산화로 2ATP가 생성되고, 해당과정에 필요한 NAD+를 NADH로부터 만들어냄과 동시에 완전히 분해되지 않은 상태로 남는다. (ex)에탄올, 젖산)2.E.coli는 산소가 충분히 존재하는 상황과 그렇지 않은 상황에서 모두 대사를 하며 살아갈 수 있는 통성혐기성균이다. 산소가 없을때는 해당과정 시 발생하는 2ATP를 이용해 살아가며, 산소가 있을 때는 산소가 없으면 기질수준의 인산화를 통해 많은 양의 ATP를 만들며 살아간다. E.coli는 산소의 농도에 따라 다른 산소성 호흡의 양상을 보여준다. 산소의 농도가 높으면 해당 과정만을 통하여 빠르게 2ATP를 생산하여 에너지를 생산, 이용한다. 반면, 산소가 있는 상황에서는 기질 수준의 인산화를 거쳐 다량의 ATP를 생산하여 이용한다. 이때, 대장균의 산소성호흡 또한 해당 환경의 산소 농도에 따라 다른 형태를 띈다. Cytochrome bo oxidase는 산소의 농도가 높은 경우 생겨나고, cytochrome bd-I oxidase는 산소의 양이 충분하지 않을 때 생성된다. 즉, E.coli는 산소의 양에 관계없이 증식할 수 있다.Ⅵ Reference캠벨 생명과학 11판

자연과학| 2020.12.09| 4페이지| 1,000원| 조회(862)

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