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Finding Advanced Method of Exocytosis

Finding Advanced Method of ExocytosisI. 서론cell에서 내부나 외부로 물질이 이동하는 방법은 여러 가지가 있다. membrane이 cell의 외부와 내부의 경계가 되기 때문에 이 membrane을 통해서 여러 가지 물질의 이동이 일어난다. cell의 내부와 외부 간에 물질이 이동하는 것을 살펴보면, 지용성 물질은 지방 친화도에 따라서 membrane을 그대로 투과하여 cell 내부로 들어가거나 나오게 되고, 수용성 물질은 membrane에 둘러싸인 vesicle의 형태로 세포 외부로 나가거나 들어오게 된다. 여기서 cell 외부로 vesicle이 나가는 것을 exocytosis라 한다. 보통의 exocytosis는 내 외부로 물질이동이 가장 많은 소화기관에서 잘 연구되어 있다. 소화기관의 세포를 얻은 뒤, 그 세포의 소기관을 분획법을 통해서 얻고, 그것을 전자현미경으로 관찰하거나, 효소 및 단백질의 합성 등을 추측할 수 있다또한 exocytosis는 hormone과 같은 세포내 조절물질의 이동에도 사용된다. 보통 peptide hermone이 exocytosis로 이동하는데, peptide hormone은 secretory granule에 저장되어 있고, granule이 plasma membrane의 target gene으로 transport가 된다. 그리고 transport가 된 granule에서 hormone이 세포 외부로 분비되는 것이다. 이러한 exocytosis 작용은 cytosolic, cAMP 그리고 GTPase에 의해서 조절이 일어난다. 이러한 exocytosis에 영향을 주는 물질은 일찍이 밝혀졌으나, 그것이 작용하는 세세한 mechanism 자체는 상세하게 밝혀지지 않았다따라서 이러한 mechanism을 규명하기 위한 연구가 활발히 진행 중이고, 여러 가지 많은 방법들이 생겼지만, 각각에는 장,단점이 있어서 무엇이 완벽하다고 말하기 어렵다. 따라서 여기서는 지금까지 연구된 exocytosis method에 대해, 비슷한 방법으로 carbon fiber를 이용하는 방법(b),fluorescence dye를 vesicle protein에 붙여서 과정을 확인하는 방법(c)등이 있다.exocytosis의 각각의 과정을 상세하게 알아보려는 목적은 vesicle의 track size와 history, 두 개의 biological membrane의 hemifusion이 나타나는 과정을 알아보고, extracellular space와 vesicle에서 형성되는 fusion pore의 dynamics를 측정하기 위해서이다. 지금까지 알려진 일반적인 exocytosis의 measurement 방법에 대해서 간략하게 알아보면, 우선 patch-clamp를 cell에 바로 꼽아서 물질이 이동하면서 생기는 전하 차이를 통해서 알아보는 방법과, vesicle을 직접 분리해내서 측정하는 방법, cell에 carbon fiber electrode를 갖다 대서 전하를 측정하는 방법, 그리고 vesicle에 fluorescent tracer를 달아서 fluorescence microscope로 vesicle이 이동하는 것을 관찰하는 방법 등이 있다우선 첫 번째로, cell에 patch-clamp를 바로 꼽아서 exocytosis를 측정하는 방법에 대해서 알아보자. 이것은 whole-cell voltage clamp recording이라고 하는데, cell의 membrane에 patch-clamp를 꼽아서 ion을 띄는 물질의 이동에 따라 변하는 전하량을 측정하는 것이다.이 방법의 장점은 우선 exocytosis가 일어나는 지를 direct하게 알아볼 수 있다는 것이다. neurotransmitter release로 예를 들어 보자면, neurotransmitter가 들어오는 postsynapse cell에 patch-clamp를 꼽아서 그 전하를 측정하는데, 그 곳에서의 물질이동에 의한 전화 변화가 oscilloscope와 같은 기계에 바로 표시 되는 것이다. 그리고 이 방법의 두 번째 장점은 빠나타낸다는 것이다. 만약 알아보고자 하는 것이 특정 물질의 이동이라면 그것은 이 방법으로는 알아내기 어렵다. 따라서 이 방법을 좀 더 보완하여 나타난 방법이 있는데 그것이 ion-channel voltage clamp recording이다. 이것은 membrane에 있는 ion channel에 미세한 크기의 pipet을 꼽고 다른 하나의 pipet은 ground에 꼽아서 ion channel에서의 전하 변화를 측정하는 것이다. 특히 neuron에서는 NMDA와 같은permeable channel을 주로 사용하는데, 그 이유는 서론에서도 밝혔듯이가 neurotransmitter exocytosis를 regulation 하기 때문이다두 번째 방법으로는 cell에서 vesicle을 직접 분리해 내서 그것의 모양과 속에 들어 있는 물질을 알아보는 방법이 있다. 이것은 dissociated neuronal culture라고 하는데, synapse에서 SNARE(soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor)라는 protein은 exocytosis때 vesicle을 열어주어서(터트려 주어서?) vesicle에 담긴 물질이 cell 외부로 나가도록 해주는 역할을 하는데, 이것을 mutation 시켜서 vesicle이 exocytosis를 못하게 만든 뒤, 분리하여 분리한 vesicle을 분석하여 그것이 어떤 과정으로 어떤 모양으로 exocytosis를 하는지 알아보는 것이다. 이 방법은 매우 낮은 확률의 fusion event를 발견할 확률이 높으며, non--dependent(ex. hypertonicity or alphalatrotoxin)등으로 trigger를 하여 fusion을 유도 할 수 있다. 하지만, 이 방법은 SNARE mutation을 성공하기가 매우 힘들며, 각각의 vesicle이 어떤 물질을 담고 있는지에 대해서 알 수 있지만, 만약 특정 물질을 담고 있는 vesicle에 대해서 연구하고자 한다면, 그것이 찾아져야만 후속 연 내부에 carbon electrode를 같이 넣어서 특정 channel에 전하량 변화를 측정하는 방법이 있다.세 번째 방법은 carbon-fiber를 이용한 방법인데, 위의 whole-cell voltage clamp 방법과 거의 비슷하다고 보면 될 것이다. 차이점은 patch-clamp에 carbon fiber가 들어가 있다는 것인데, 전하를 띄고 있는 carbon fiber가 있어서 단지 유리관으로만 측정하는 것보다 더 자극이 잘 되어 exocytosis가 잘 일어난다는 것이다지금까지 알아본 세 가지 방법은 주로 exocytosis가 어떻게 일어나는지에 대하여 알아본다기 보다는 exocytosis가 과연 cell에서 일어나며 일어난다면 어떻게 증명해 보일 것인지에 대해서 알아보는 방법이라고 할 수 있다. 그렇다면, exocytosis가 cell에서 어떠한 과정을 거쳐서 일어나며, exocytosis가 일어난 뒤에 사용된 vesicle은 어떻게 되는지에 대해서 알아보는 방법에 대해서 알아보자.pHluorin-tagged synaptic vesicle protein. pH의 변화에 따라서 fluorescence가 binding하는 정도의 차이를 이용한 것이다.exocytosis의 whole history를 알아보는데 가장 보편화 된 방법은 fluorescence probe를 이용하는 방법이다. exocytosis를 하는 vesicle protein에 fluorescence probe를 tagging하고 그것을 microscope로 관찰하는 것으로, vesicle이 어떻게 형성되고, 어떠한 rote를 통해서 이동하며, exocytosis가 일어난 뒤 vesicle을 형성했던 protein들은 어떻게 recycling이 되는지를 쉽게 알 수 있다. 이 방법의 장점은 앞서 이야기 했던 것처럼 모든 과정을 확인 할 수 있으며, 또한 앞서 설명한 세 가지 방법과 동시에 수행 할 수 있다. vesicle protein 염색은 presynaptic cell에서 이루어지고 할 수 있지만, 알려져 있지 않은 것을 연구하려고 할 때는 여러 가지 시행착오를 거쳐서 찾아내야만 한다는 단점이 있다. 이 방법을 좀 더 보완한 방법으로luorin-tagged synaptic vesicle protein이라는 것을 사용하는데, 이것은 synaptic vesicle protein인 lumen이 보통 5.5의 산성에서는 fluorescence가 붙여지지만, pH가 올라가면 fluorescence가 붙여지지 않는 다는 성질을 이용한 것이다. 따라서 cell의 내부와 외부의 pH 변화가 fluorescence probe가 붙여지는 정도를 결정하고, pH변화에 따라서 fluorescence의 관찰정도가 달라져서 exocytosis가 어떻게 일어나고 있는지, 어떠한 물질이 이동하였는지를 알아 볼 수 있는 것이다. 이것의 장점은 붙여준 fluorescence에서 나오는 signal이 molecular specificity를 가지고 있어서, 보통 사용하는 nonspecific lipid-based fluorescence dye나 FM dye보다 더 signal의 originate를 알기 쉽다는 것이다이 방법 이외에도 fluorescence를 이용하는 방법을 좀 더 발전시킨 Two-photon imaging with extracellualr polar fluorescent tracer(TEP imaging)이라는 방법이 있다. 이것은 sulforhodamine-B(SRB)라는 극성을 띄는 fluorescent racer를 이용한 것으로 laser-scanning microscopy를 이용하여(정확하게는 femtosecond-pulse Ti:sapphire laser를 이용하여) tagging된 fluorescence를 자극하여 상을 알아보는 것으로 exocytosis 때, vesicle이 fusion pore를 형성하고, 실제로 그것이 일어나고 있다는 사실이 꽤나 자세하게 보였다TEP imaging. SRB로 염색하여 vesicle protein이 확실하게

자연과학| 2013.02.12| 5페이지| 1,000원| 조회(67)

텀페이퍼, 뇌과학, exocytosis

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음악의 이해 리포트 슈베르트 마왕

음악의 이해 Report슈베르트와 그의 가곡에 대한 고찰1. 서론(1)주제를 정하게 된 동기이번 학기 들어서 듣게 된 음악의 이해 수업시간에 교수님께서 수업시간에 다루었으면 하는 신청곡을 물으셨을 때, 무심코 슈베르트의 ‘마왕’을 신청하였다. 그것은 이전 보고서에서도 이유를 말하였듯이, 고등학교 때 너무나도 듣고 싶었지만, 그 때는 구해서 들을 방법이 없었기 때문이었다. 그렇게 무심결에 선택한 그 곡에 대해서 공부하고 조사하면서 슈베르트가 가곡의 왕이라는 사실을 알게 되었고, 짧은 생애 동안에 매우 많은 곡을 작곡 하였음에도 불구하고, 그것이 찍어낸 양산형 곡이 아닌, 하나 같이 그의 음악적 철학과 재능을 담고 있는 곡이라는 사실에 새삼 놀라면서 좀 더 슈베르트에 대해서 알아보고자 조금은 범주가 넓고 막막하지만, 슈베르트라는 위대한 음악가에 대하여, 그리고 그가 가장 뛰어난 재능을 보였던 가곡이라는 분야에서의 슈베르트의 위치, 그리고 그 의 주옥같은 가곡 중에서 몇 곡을 선택하여 감상해 보고, 그 곡에 대한 전문가들의 견해와 내 나름의 감상에 대해서 이야기 해보고자 한다.(2)앞으로 알아보고자 하는 것앞에서 간단히 말했던 알아보고자 하는 것에 대해서 좀 더 상세하게 이야기 해보자면, 우선 슈베르트라는 음악가의 개인적 정보에 대하여 알아보자 한다. 사실 이번 학기 음악의 이해 수업을 듣기 전까지는 음악은 음악이고, 음악가는 음악가라는 생각을 가지고 있었다. 개인적인 생각으로는 음악가의 사생활이나 사회적 위치 따위는 그의 음악에 아무런 영향을 주지 않는다는 생각을 가지고 있었기 때문이다. 하지만, 가만히 생각해보니 내가 자주 듣는 유행가의 작곡가들도 각자의 취향이라는 것이 있고, 그가 겪었던 경험에 의존하여 쓰는 주옥같은 곡들도 있으며, 심지어 작사가들 조차도 곡에 가사를 붙일 때, 자신이 좋아하는 단어, 자신이 좋아하는 전개방식으로 노래 가사를 쓴다는 것을 우연히 들었기 때문이다. 그리고 슈베르트라는 개인에 대하여 알아보고 난 뒤에는 슈베르트가 가장 뛰어난 재능엿볼 수 있고, 그의 생애 동안 작곡한 600곡이 넘는 가곡은 슈베르트가 ‘가곡의 왕’이라는 위치로 불리게 해 주었다. 조금 더 자세하게 슈베르트의 음악에 대해서 살펴보면, 그는 낭만파시대의 문턱에서 태어났으며, 베토벤, 베버와 같은 시대의 작곡가로서 진정한 낭만파 음악가 였다. 그의 음악에 대해서 ‘롤랑 마누엘’이라는 프랑스의 음악평론가가 토론을 한 것이 있는데, 그 토론에서 그들은 베토벤과 베버, 슈베르트에 대하여 이렇게 평하고 있다. ‘베토벤은 기질에 있어서는 로맨틱하지만, 의욕에 있어서는 클래식하였다.’, ‘베버는 로맨틱한 제재를 음악으로 끌어 들였고, 로맨틱을 표현 해 줄 수 있는 악기를 찾아내었지만, 진정한 로맨스를 음악으로 끌어들이지는 못하였다.’, ‘슈베르트는 시와 음악을 합치 시켰다. 즉 서정이라는 로맨스를 음악에 완전히 녹여내었다.’ 즉, 롤랑 마누엘의 토론에서 그들은 낭만파 음악을 시작 한 것은 슈베르트가 아니지만, 그것을 완성한 것은 슈베르트라는 결정을 내린 것이다. 그리고 슈베르트가 한 말 중에서 ‘나는 그저 작곡하기 위해서 태어났다’라는 말이 있는데, 그가 1815년 한 해 동안 작곡한 것을 보면, 그는 그 자신을 잘 알고 있었다는 것을 알 수 있다. 그는 그 한 해 동안 4곡의 오페라, 2곡의 심포니, 2곡의 미사와 2곡의 소나타, 그리고 144곡의 가곡을 작곡하였다. 롤랑 마누엘은 이것을 슈베르트가 작곡을 남발했다라고 평하는 것은 잘못된 것이라고 말한다. 그저 그는 샘물이 솟구치는 것처럼 곡을 쓰지 않고는 견딜 수 없었을 뿐이라고 말한다. 그 증거로 그 해에 작곡된 가곡 중에서 지금도 가장 널리 알려진 ‘마왕’이 있기 때문이다. 사실 슈베르트에 대해서 조사하고 슈베르트의 음악을 찾아서 들어본 결과, ‘미완성 교향곡’을 제외한 나머지 잘 알려진 곡들은 거의 다 가곡이었다. 수업 시간에 교수님께도 들은 이야기지만, 실제로 슈베르트는 가곡이외의 영역에서는 크게 성공하지 못한 듯하다. 실제로 그는 살아있는 동안에는 베토벤이나 베버와 같은 었다. 베토벤이나 모차르트와 같은 고전파 음악가들은 가곡에 관심을 두지 않았고, 따라서 그들이 남긴 가곡 작품은 몇 개 되지 않는다. 잠시 앞서 설명한 롤랑 마누엘의 토론으로 넘어가보자. 그의 토론 중에서 이런 말이 나온다. ‘리이트를 제대로 이해하기 위해서는 독일어에 익숙해져야 한다. 여기서 말하는 익숙해진다는 말은 독일어를 듣고 그 뜻을 정확하게 모국어적 해석을 할 수 있다는 말이다.’ 그 이유인 즉 가사를 알지 못하면 리이트의 목적은 이루어지지 않으며, 번역이라는 것은 시의 리듬과 시와 음악의 일치를 망치기 때문이다. 나도 이 생각에 매우 동의 한다. 우리가 전 세계적으로 유명한 westlife나 backstreet boys의 음악보다 세계적으로 유명하지 않지만, 서태지나 HOT의 음악에 더 열광하는 이유가 바로 이것 때문이 아닐까? 가사의 뜻을 제대로 알지 못하면 아무리 좋은 노래라도 멜로디 밖에 느끼지 못하는 것처럼 우리가 가사의 뜻을 제대로 알 때, 그 노래를 100% 이해 했다라고 말 할 수 있지 않을까?II. 슈베르트의 가곡(1)슈베르트의 가곡에는 어떠한 특징이 있나? 우선 슈베르트의 가곡에 대해서 알아보기 전에 내가 찾은 음악평론가들의 슈베르트의 가곡에 대한 찬사 두 가지 정도를 보고 나면, 그의 가곡에 대해서 더 호기심이 생기게 될 것이다. ‘슈베르트가 리이트를 창조한 것은 아니지만, 그는 리이트를 자신의 것으로 만들었다.’ ‘슈베르트의 음악에 대해 이야기 할 때 마다 언어라는 도구가 초라하게 느껴질 뿐이다. 언어 그 너머에 언어가 미치지 못하는 곳에 그의 음악이 있다.’ 첫 번째 찬사는 앞에서도 언급한 롤랑 마누엘의 토론에서 롤랑 마누엘이 하는 말인데, 음악가로서 받을 수 있는 최고의 찬사가 아닐까한다. 어떠한 음악의 분야 속에 작곡가가 유명한 것으로 남는 것이 아닌, 그 음악의 분야는 작곡가의 것이라는 분석. 조금은 과장된 감이 없지 않지만, 우리가 가곡하면 슈베르트를 떠올리는 것을 생각해보면 그리 많이 과장 된 것 같지도 않다. 그리른 선율을 붙이는 통절형식, 그리고 유절형식을 다소 동작적으로 변화시킨 변화유절형식 등이 있으며, 양식상으로는 대체적으로 4가지 양식으로 구분되는데, 제 1양식은 민요풍의 가곡으로서 대부분이 유절형식을 취하고 있고, 2 양식은 극적인 가곡으로서 동작형식을 이루고 있으며, 3 양식은 서정적 가곡으로서 대부분이 변화유절형식을 이룬다. 마지막 4 양식은 ‘그림자’에서와 같은 낭창적 가곡으로서 담화풍의 선율을 사용하여 극적인 표출을 이룬다. 또한 슈베르트 가곡의 반주는 회화적 이미지를 암시하는데, 그 예로는 17세 때 괴테의 ‘파우스트’를 읽고 쓴, 그의 가곡 처녀작으로 알려진 ‘실 잣는 그레첸’에서는 물레 돌리는 모양을 피아노 반주로 묘사하고 있으며 그 단순한 피아노 반주 속에는 물레가 돌아가는 모양을 표현하는 것 뿐만 아니라 애인을 기다리는 마음도 표현이 되어있다. ‘우편마차(Die Post)’에서도 셋잇단음표로 우편마차를 표현한다. 당시까지만 해도 대개의 작곡가들은 보통 리듬을 둘로 나누었는데, 슈베르트는 그 규범을 벗어나 셋잇단 음표를 썼던 것이다. 또한 ‘마왕’에서도 말발굽 소리와 마왕이 아이를 유혹할 때의 신비한 배경을 피아노 반주로 잘 표현하고 있다. 또한 슈베르트는 ‘겨울나그네’나 ‘백조의 노래’처럼 장절식 가곡도 즐겨 썼는데, 이 두 장절식 가곡에서는 반음을 낮추고 장단조의 변화를 통해 분위기를 급격하게 바꾸는 기법도 자주 사용하였다고 한다. 이렇게 그는 원본이 된 시를 그 나름대로 재해석하여 오히려 시에 감춰진 서정보다 더욱더 그 시의 서정을 잘 표현한 것이다. 슈베르트의 가곡은 그림에 자주 비유되고는 하는데, 그림을 그릴 때, 화가가 그리고자 하는 것에 대해서 밑그림과 구도, 색채를 완벽하게 융합해야 멋진 그림이 그려지듯이, 슈베르트의 가곡은 밑그림이 되는 원작시와 그 원작시에서 표현하려고 하는 정서, 그리고 그것을 표현 하는 기교가 완벽히 하나가 되었기에 최고라는 찬사가 따르는 것이 아닌가 한다.(2)슈베르트 가곡 작품의 분석과 감상[1]미뇽의 g’의 내용에 곡을 쓴 것으로서, 아픈 아이를 안고 말을 타고 시내로 향하는 아버지와 아버지의 품에 안겨서 서서히 죽어가는 아이, 그리고 죽어가는 아이를 데려가려는 마왕, 마지막으로 모든 사건 전개를 이끌어 나가는 해설자의 4명으로 등장인물이 나누어진 가곡이다. 휘몰아치는 눈보라 소리와 다급한 말발굽소리, 마왕의 유혹적인 목소리에 어울리는 신비하고도 어두운 반주는 이 원작시에 붙여진 많은 곡들 중에서 최고로 꼽힌다. 사전 지식을 알고 듣는 것과 모르고 듣는 것의 차이가 정말 큰 것이 ‘마왕’이 아닐까 한다. 사전 지식을 알기 전에 들어보면, 아마도 머릿속에 남는 것은 계속 반복되는 어떤 음과 각각의 등장인물의 목소리, 분위기 등에 집중을 하지만, 그러한 것들이 음악 속에서 어떠한 장치적인 역할을 하는지에 대해서 알게 되면 정말 각각의 상황에 맞게 잘 작곡되었구나라는 생각과 과연 나라도 저렇게 표현 할 수 있을까? 라는 고찰을 하게 되는 것이다.[3] 실 잣는 그레첸슈베르트가 17세 때 괴테의 파우스트를 읽고 감명을 받아 작곡한 이 곡은 최초의 예술가곡으로 불린다. 마왕에서의 말발굽소리나 실 잣는 그레첸에서의 물레소리와 같이 슈베르트는 어떠한 특정 행동이나 소리를 음악으로 완벽하게 재현 해 냈으며, 그것이 소리에서 그치는 것이 아니라 마왕의 말발굽소리에서는 아이가 죽을까봐 조마조마한 아버지의 다급한 심경을 실 잣는 그레첸에서는 물레를 돌리면서 애인을 기다리는 그리운 마음을 담고 있다. 이렇게 단순히 내용을 음악화 시키는 것이 아니라 그것에서 한 단계 더 나아가 그 속에 담긴 서정적자아의 심경묘사까지도 음악에 구현해 낸 것이다. 그리고 여기서 슈베르트 가곡의 또 다른 특징 하나를 알 수 있는데, 그것은 반주이다. 다른 가곡이나 노래에서는 반주란 것은 부수적이고 보조적으로 사용되지만, 슈베르트의 가곡에서의 반주는 가곡의 배경과 분위기를 조성하는 중요한 역할을 하는 것이다. 또한 실 잣는 그레첸에서 슈베르트는 곡이 잘 흘러가다가 갑자기 멈추는 흐름의 단절을 이용한 기다.

예체능| 2013.02.12| 8페이지| 1,000원| 조회(667)

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고등학교 생명과학 II - 2단원

고등학교 생명과학 IIII. 유전자와 생명 공학1. 유전자와 형질 발현1) 유전 물질의 구조(1) 유전 물질의 구조① DNA가 유전 물질이라는 증거- 폐렴 쌍구균의 형질 전환 실험> 그리피스의 실험>> 과정 : 살아있는 S형균을 주사하면 쥐가 폐렴에 걸려 죽는다. → S형균은 병원성이다.살아있는 R형균을 주사하면 쥐가 폐렴에 걸리지 않는다. → R형균은 비병원성이다.S형균을 열처리하여 죽인 후 주사하면 쥐가 폐렴에 걸리지 않는다.열처리한 S형균을 살아있는 R형균과 섞어서 주사하면 쥐가 폐렴에 걸려죽었으며, 죽은 쥐의 몸속 에서 살아있는 S형균이 발견되었다.>> 결론 : 죽은 S형균의 어떤 물질이 R형균에 들어가 R형균을 S형균으로 형질전환 시켰다.>> 한계 : 형질 전환을 시키는 물질이 어떤 것인지는 알아내지 못하였다.> 에이버리의 실험>> 과정 : 열처리하여 죽은 S형균을 부수어 세포 추출물을 얻는다.세포 추출물을 단백질 분해효소, 다당류 분해효소, RNA 분해효소, DNA 분해효소 처리를 한다.효소를 처리한 각각의 추출물에 R형균을 넣어 섞는다.단백질, 다당류, RNA 분해효소를 처리한 것에서는 형질전환이 일어나서 쥐가 폐렴에 걸려 죽었으 나, DNA 분해효소를 처리한 것에서는 형질전환이 일어나지 않아 쥐가 살았다.>> 결론 : 죽은 S형균의 DNA가 R형균으로 들어가 R형균을 S형균으로 형질전환 시켰다.- 박테리오파지의 증식 실험> 과정 : 방사성 동위원소인가 포함된 배지와가 포함된 배지에서 각각 파지를 배양하여 DNA가로 단백질이로 표지된 파지를 얻는다.방사성 동위 원소로 표지된 파지를 보통 배지에서 배양한 대장균에 감염시키고 원심분리하여 파지가 떨어 져 나가게 한다.배양액을 원심 분리하면 무게에 따라 아랫부분에는가 윗 부분에는가 표지된 파지가 발견되었다.추가 실험을 통해서로 표지한 파지를 감염시킨 대장균에서 새로 만들어진 파지의 일부는 방사능을 띄 지만로 표지한 파지를 감염시킨 대장균에서는 방사능을 띄지 않음을 확인하였다.> 결론 : 파지의 DNA만이2세대 모두으로 만들어진 DNA를 가져야 하고, 분산적 복 제를 한다면 층분리가 아니라 여러 곳에서 각 각의 무게가 다른 DNA가 분리되어야 한다. 하지만, 3개의 층 으로 분리가 되었고,의 양은 고정된 반면의 양이 늘어난 것으로 보아 DNA의 복제는 반 보존적 복 제를 함을 알 수 있다.(4) DNA의 반 보존적 복제 과정① DNA 2중 나선의 분리 : DNA 복제가 일어나게 하기 위해 두 가닥의 폴리뉴클레오타이드 사슬이 풀리고, DNA가 두 가닥으로 분리 되어야 한다. DNA의 복제는 복제 원점이라는 위치에서 시작되고, 헬리케이스라는 효소가 DNA 염기의 수소결합을 풀어주면 지퍼가 열리듯 Y자 모양이 되는데 이를 복제 분기점이라고 한다.② 뉴클레오타이드 결합과 DNA 신장 : 풀어진 각 사슬의 염기에 상보적인 염기를 가진 뉴클레오타이드가 결 합을 하는데 이 때 DNA 중합 효소가 작용한다.③ 프라이머 합성 : DNA 중합 효소는 단일가닥에서는 합성을 시작하지 못하고, 주형 가닥과 염기쌍을 이루는 가닥의 3‘말단에서만 합성을 시작할 수 있는데, 합성을 시작하려면 3’-OH기를 만들어 주어야 한다. 이 3‘-OH기를 제공하는 짧은 뉴클레오타이드를 프라이머라고 하며, 프라이머는 프라이메이스라는 효소에 의해 DNA 주형 사슬에 상보적인 염기를 가지는 5~10개의 뉴클레오타이드를 연결하여 만들어진다.④ 새로운 DNA 뉴클레오타이드의 결합 : 프라이머가 만들어 진 후 DNA 중합효소는 RNA 프라이머의 3‘ 말단 에 주형 DNA 가닥과 상보적인 염기서열을 가지는 뉴클레오타이드를 결합시킨다. A는 T, G는 C (반대로도) 와 결합한다.⑤ DNA의 복제 방향 : DNA의 복제는 5‘ → 3’ 방향으로만 일어난다.⑥ 반대쪽 가닥은 3‘ → 5’ 방향이므로 어느 정도 풀리면 5‘ → 3’ 방향으로 조각조각 합성이 일어나고, 이 조 각들이 DNA 연결 효소에 의해 연결된다. 이 작은 DNA 조각을 오카자키 절편이라고 한다.⑦ DNA 복제에서 연속되게 일어나는 DNA 가닥을 백질 합성 시 아미노산을 mRNA-리보솜 복합체에 전달해주는 역할을 하는 RNA로 한 종류의 tRNA는 특정 아미노산만 운반한다.- siRNA, microRNA) : mRNA와 결합하여 mRNA를 분해하거나 번역을 중단 시켜 단백질 합성을 막는 RNA(4) 유전 암호① 트리플렛 코드(code) : 3개의 염기로 된 DNA의 유전 암호- DNA의 염기 1개가 코드를 이루면 : A, T, C, G의 4 종류의 암호가 존재하므로 20종의 아미노산 지정 불가- DNA의 염기 2개가 코드를 이루면 :개가 되어 20종의 아미노산 지정 불가- DNA의 염기 3개가 코드를 이루면 :개가 되어 20종의 아미노산 모두 지정 가능② 코돈(codon) : 3개의 염기로 된 mRNA의 유전 암호- DNA의 트리플렛 코드가 mRNA에 전사되어 생기는 mRNA의 유전 암호, A, U, C, G 의 4가지 염기가 3개씩 모여 64종이 존재하고, AUG는 메타오닌을 지정하는 동시에 단백질 합성을 시작하는 개시 코돈이고, UAA, UAG, UGA의 세 가지는 지정하는 아미노산 없이 단백질 합성 과정이 끝나도록 하는 종결 코돈이다.(5) 번역 (단백질 합성)① 단백질 합성 기구- tRNA : 세포질에 있는 길이가 짧은 RNA, 아미노산 하나와 결합하여 이 아미노산을 리보솜으로 운반한다. tRNA는 mRNA에 있는 유전정보와 상보적 결합을 하는 안티코돈이 있어서 적절한 아미노산을 선택하 여 연결할 수 있게 해준다.- 아미노산 : 단백질을 구성하는 기본 단위로, 20여종이 있다. 모든 아미노산은 탄소 원자에 아미노기(-NH2), 카르복시기(-COOH), 수소 원자(H)와 다양한 화학기(R기)가 결합된 공통 구조이다. R기는 아미노산의 종류 에 따라 다르다.- 리보솜 : 단백질이 합성되는 장소로, rRNA와 여러 종류의 단백질로 구성되어 있다. 소단위체와 대단위체 2개의 단위체로 소단위체는 mRNA 결합부위를 가지 고, 대단위체는 tRNA와 결합하는 부위를 가지고 있다. 대단위체에는 tRNA가 결합프로모터에 붙는 것을 방해 하여 mRNA전사가 이루어지지 않아 젖당 대사에 관여하는 효소가 만들어지지 않음.- 배지에 젖당이 있을 경우 : 젖당 유도체가 억제자에 결합하여 억제자를 불활성화 시키고 작동 부위에서 떨 어지게 만듬. mRNA 중합효소가 프로모터에 붙고 전사가 일어남. 따라서 3가지 효소가 모두 합성되어 젖당 대사가 일어나게 됨.(4) 진핵생물의 유전자 구조① 진핵생물과 원핵생물의 차이점- 염색체가 여러 개 있으며, 유전체 자체도 크다.- 진핵세포는 핵 안에 DNA가 응축되어 있어 원핵 세포와 같이 전사와 번역이 동시에 일어나지 않는다.- 진핵생물은 유전자가 개별적으로 존재하여 각 유전자의 전사를 조절하는 공통 신호 인자에 의해 조절되 며 조절 서열도 훨씬 더 많다.- 진핵생물의 염색체에는 단백질을 암호화 하지 않는 반복 서열이 존재한다.> 엑손(exon) : DNA에서 아미노산을 암호화 하는 부위> 인트론(intron) : DNA에서 아미노산을 암호화 하지 않는 부위> 엑손은 전사된 후 번역 과정을 통해 단백질로 합성되며, 인트론은 RNA로 전사되지만 RNA가 핵을 떠나기 전에 제거된다.② 진핵생물의 유전자 발현 조절- 염색질 구조 조절> 염색질 구조 조절 : DNA가 히스톤 단백질을 싸고 있는 단위를 뉴클레오솜이라 하고, 이 뉴클레오솜이 연결되어 응축된 구조가 염색질이다. 염색질이 풀려있으면 중합효소를 비롯한 여러 인자들이 결합하여 유 전자 발현이 가능하지만 응축되면 일어날 수 없게 된다.> 염색질의 탈응축(히스톤의 아세틸화) : 뉴클레오솜의 히스톤에 아세틸기(-COCH3)가 결합하면 DNA와의 결 합이 약해져 염색질이 느슨해지고, 아세틸기가 제거되면 염색질이 응축된다.> DNA의 메틸(-CH3)화 : DNA가 메틸화 되는 것도 염색질 구조에 영향을 준다. DNA 구성 염기 중 사이토신 (C)에 메틸기(-CH3)가 결합하면 전사가 잘 일어나지 않으므로 전사가 일어나기 전에 메틸기가 제거된다.- 전사 개시 조절> 진핵생물의 전사 : 진핵생물의 DNNA 재조합 : 생물에서 뽑아낸 특정 DNA를 제한 효소로 잘라 운반체(벡터)에 끼워 넣어 재조합 DNA를 만든 후 대장균과 같은 숙주에 도입하여 유전자를 복제하거나 발현시키는 기술② 과정- 재조합 하려는 유전자가 포함된 DNA와 벡터로 쓸 세균의 플라스미드를 같은 제한 효소로 자른다.- 잘라낸 DNA와 플라스미드를 DNA 연결 효소로 연결하여 재조합 DNA를 만든다.- 재조합 DNA를 플라스미드가 없는 세균에 삽입하고 대량 증식한다.③ 이용 효소- 제한 효소 : 제한 효소 자리라고 하는 특정 염기서열을 인식하여 DNA 두 가닥을 자르는 효소, 두 가닥의 끝 부분에 짧은 단일 가닥이 생기도록 ㄱ 또는 ㄴ 모양으로 자르게 되는데 이 부위를 점착 말단이라 함.- DNA 연결 효소(리가아제) : 동일한 제한 효소로 자른 DNA 절편이 점착 말단의 염기의 수소 결합에 의해 일시적 결합을 하고, DNA 연결 효소가 이 일시적 결합을 안정화 시킨다.- 플라스미드 : 플라스미드는 복제 원점을 가지고 있어 스스로 복제가 가능하고, 다른 종의 세포로도 전달이 가능하다. 따라서 플라스미드는 DNA 재조합에서 유전자 운반체(벡터)로 이용된다. 또한 플라스미드에는 항생제를 분해하는 효소를 합성하는 항생제 내성 유전자가 있어서 이를 이용하여 재조합이 성공한 세균을 판별한다.- 숙주 세포 : 재조합된 DNA가 이식되는 살아 있는 세포, 주로 대장균(E. coli)이 많이 사용됨④ 이용 : 당뇨병 치료제인 인슐린 개발, 항바이러스제인 인터페론, B형 간염 예방 백신등의 의약품으로 이용, 또한 인공적인 방법으로 특정 유전자를 삽입한 유전자 변형 생물(GMO)를 만드는데 사용.(2) 단일 클론 항체① 세포 융합 기술- 세포 융합 기술: 2개의 서로 다른 종류의 세포를 융합시켜 두 세포의 특징을 모두 갖는 새로운 잡종 세포 를 만드는 기술- 이용 : 포메이토(감자+토마토), 무추(무+배추)등과 같은 잡종 식물을 만 들고 병의 진단과 치료에 이용되는 단일 클론 항체를 생산하는데 이용② 단일 클.

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고등학교 생명과학 III. 세포와 물질대사1. 세포의 특성1) 세포의 연구(1) 세포의 발견과 세포설① 세포의 발견 : 1665년 영국의 훅(Hooke)이 자신이 만든 현미경으로 코르크 조직을 관찰하면서 발견.② 세포설- 식물 세포설 : 1838년 독일의 슐라이덴이 주장- 동물 세포설 : 1839년 독일의 슈반이 주장- 세포설· 모든 생물은 하나 이상의 세포로 구성되어 있다.· 세포는 모든 생물의 구조적 · 기능적 단위이다.· 모든 세포는 항상 기존의 세포로부터 만들어진다.(2) 세포의 연구 방법① 현미경- 광학 현미경(Light Microscope) : 빛의 굴절을 이용하여 물체를 확대한 후 관찰, 대물렌즈와 접안렌즈라 는 두 종류의 유리렌즈가 사용되며 가시광선을 광원으로 이용한다. 0.2μm 까지 관찰이 가능하여 세포, 핵, 인, 염색체 등을 볼 수 있으나 세포 미세구조는 관찰할 수 없다.- 전자 현미경(Electron Microscope) : 가시광선보다 파장이 훨씬 더 짧은 전자선을 이용하여 0.2nm까지 관 찰이 가능하여 세포 소기관과 미세 구조를 관찰 할 수 있다. 투과 전자 현미경(TEM)과 주사 전자 현미경 (SEM)이 있다.= 투과 전자 현미경(Transmission Electron Microscope) : 얇게 자른 시료에 금속을 입힌 후, 전자선을 투 과시켜 관찰하는 것으로, 세포나 소기관의 단면을 관찰하는데 쓰인다.= 주사 전자 현미경(Scanning Electron Microscope) : 시료 자체를 금속으로 코팅한 후 전자선을 주사하여 시료의 표면에서 방출되는 2차 전자를 이용해 관찰하는 것으로 세포의 입체 구조를 관찰하는데 쓰인다.② 현미경 보조 기술- 마이크로톰(Microtome) : 광학 현미경으로 관찰 하기 위해 시료를 얇게 자르는 장치, 5~10μm까지 자른다.- 고정법 : 시료에 인위적 조작을 가하여 원래의 상태, 구조 등이 최대한 변하지 않도록 보존하는 처리법- 염색법 : 특정 세포 소기관을 염색함으로써 다른 부분과 구분이 크기가 작은 물질이나 지용성 물질은 인지질 막을 직접 통과하 지만, 포도당이나 아미노산과 같은 수용성 물질은 막단백질 내에 형성된 통로를 통해서 투과한다.- 막 단백질의 기능 : 선택적 투과와 같은 물질 수송에 관여할 뿐만 아니라 호르몬 등의 특정 물질과 결합하 는 수용체로 작용하여 신호 전달 역할을 하기도 한다.(4) 엽록체와 미토콘드리아① 세포의 에너지 대사 : 태양의 빛 에너지가 엽록체에서 일어나는 광합성에 의해 화학에너지로 전환되어 포도당과 같은 유기물에 저장되고, 유기물은 미토콘드리아에서 일어나는 세포호흡에 의해 ATP에너지로 전환되어 이용된다.② 엽록체- 구조 : 원반모양으로 지름은 2~5 μm 이며, 2중막 구조이며 내부에 복잡한 막구조가 있다. 내막의 안쪽에는 틸라코이드가 있으며, 동전을 쌓아놓은 모양이다. 틸라코이드 바깥 공간은 스트로마라고 한다.- 기능 : 광합성이 일어난다. 틸라코이드는 빛에너지를 흡수하는 역할을 하는 색소와 ATP합성에 관여하는 단 백질이 존재하고, 스트로마에는 포도당을 합성하는 여러 가지 효소와 독립적인 DNA, 리보솜이 있다.- 색소체 : 엽록체(녹색, 광합성) + 카로티노이드(주황색, 꽃이나 과일의 색) + 백색체(흰색, 양분 저장)③ 미토콘드리아- 구조 : 타원형모양으로 간세포나 근육 세포처럼 많은 에너지를 필요로 하는 세포에 많이 들어있다.0.5~10μm의 크기로 2중막 구조이다. 내막은 안쪽으로 주름이 잡힌 크리스타를 형성한다.- 기능 : 유기물을 산소를 이용해 분해하여 ATP를 생성하는 세포호흡이 일어난다. 크리스타의 막과 안쪽에는 각종 호흡 효소가 들어있고, 독립적인 DNA와 리보솜이 있어서 자체 증식이 가능하다.(5) 소포체, 리보솜, 골지체① 소포체- 구조 : 납작한 주머니 모양이나 관 모양의 구조물이 복잡하게 연결되어 있는 형태로 단일막이다.- 기능 : 세포 내 물질의 이동통로 이며, 미세 구조물들을 고정시키는 역할을 한다.> 거친면 소포체 : 리보솜이 막 표면에 붙어 표면이 거친 모양의 소포체로 단 것처럼 움직인다.④ 세포골격 : 세포질의 단백질 성분의 가느다란 소관과 섬유로 구성된 그물형태의 지지구조- 기능 : 세포를 지지하고 형태를 유지하는 역할- 미세소관 : 길고 속이 빈 원통 모양이며 세포 골격을 구성하는 단백질 섬유중 가장 굵다(25nm), 튜불린이라 는 단백질로 구성되며 세포 소기관, 소낭, 염색체의 이동에 관여한다.- 중간 섬유 : 여러 가닥의 단백질이 꼬인 모양이며, 미세 소관과 미세 섬유의 중간 굵기이다(10nm). 세포 형 태를 유 지하고 세포 소기관을 고정시키는데 관여한다.- 미세 섬유 : 구형의 단백질이 두 가닥의 나선을 이루며 꼬인 모양이며, 가장 가늘다(7nm), 세포막의 지탱과 변형에 관여하며, 마이오신과 함께 근육수축에 관여한다.(7) 원핵 세포와 진핵 세포의 비교원핵 세포진핵 세포크기상대적으로 작다.상대적으로 크다.핵없다.있다.염색체1개의 원형 염색체여러개의 선형 염색체리보솜작다 70S크다 80S세포 소기관없다있다세포벽펩티도글리칸셀룰로스생식무성 생식유성 생식3) 세포막을 통한 물질의 출입(1) 확산① 확산 : 기체나 액체 속에서 물질 분자들이 농도가 균일해질 때까지 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하는 현상- 수동 수송 : 별도의 에너지 소비 없이 농도 기울기를 따라 물질이 이동하는 것. ex) 확산, 삼투- 확산 속도 : 온도가 높을수록, 분자의 크기가 작을수록, 농도 차가 클수록 확산이 빨리 일어난다.② 단순 확산 : 세포막을 투과할 때, 물질이 인지질 2중층을 직접 통과하여 이동하는 것으로, 막 내외의 농도차이가 없 어질 때 까지 이동한다.와 같이 크기가 작은 분자나 지용성 분자들이 단순 확산 한다.③ 촉진 확산 : 막 단백질을 통해 세포막을 통과하는 확산- 물질 : 포도당, 아미노산, 이온 등- 촉진 확산 관여 단백질 : 통로 역할을 하는 통로 단백질, 물질과 결합하여 막을 통과시키는 운반체 단백질- 속도 : 촉진 확산을 담당하는 막 단백질이 포화되면 농도차가 커져도 투과 속도는 증가하지 않고 일정하다.(2) 삼자를 다른 분자에 이동시키는 산화 환원 반응 촉진알콜 탈수소 효소시토크롬 산화 효소전이 효소특정 기질에서 다른 기질로 작용기를 옮겨준다.아미노기 전이 효소크레아틴 카이네이즈가수 분해 효소물 분자를 첨가하여 기질을 분해한다.말타아제분해, 부가 효소가수 분해나 산화를 하지 않고 기질 분자에서 어떤 물질을 떼어 내거나 붙인다.피루브산 탈탄산 효소이성질화 효소기질 분자 내에서 원자의 위치를 바꾸어 구조가 다른 이성질체를 만든다.6탄당 이성질화 효소합성 효소ATP로부터 인산기를 떼어 낼 때 방출되는 에너지를 이용하여 두 개의 분자를 연결피르부산 카르복실화 효소② 효소의 종류(3) 효소의 작용에 영향을 미치는 요인① 기질의 농도 : 효소의 농도가 일정한 경우, 기질의 농도가 증가할수록 반응 속도도 증가하다가 일정 수준에 이르면 일정해진다. 그 이유는 효소, 기질의 결합이 포화상태에 이르렀기 때문이다.② 온도- 최적 온도 : 일반적으로 화학반응은 온도가 높아질수록 반응에 참여하는 분자들의 운동 속도가 빨라지므로 반응속도도 증가한다. 하지만, 생물체 내에서 효소에 의해서 반응하는 최적온도는 35~40℃로 그 이상의 온 도에서는 단백질의 변성을 가져와서 반응속도 감소를 가져온다. 변성 된 단백질은 다시 돌아오지 않는다.③ pH- 최적 pH : 효소에 의한 반응 속도가 최대로 되는 pH를 최적 pH라고 하며, 효소의 주성분인 단백질의 입체 구조가 pH영향으로 변하기 때문이다.- 소화 효소의 최적 pH : 사람 몸속의 효소는 중성인 pH 7 정도이다. 하지만, 위에서 작용하는 펩신은 pH 2 정도 이고, 소장은 약 염기인 pH 8 정도에서 최대 활성을 나타낸다.④ 저해제 : 효소와 기질이 결합하지 못하게 하여 효소의 촉매 작용을 방해는 물질- 경쟁적 저해제 : 기질과 입체 구조가 비슷하기 때문에 효소의 활성 부위에 기질과 경쟁적으로 결합하여 효 소의 활성을 저해하는 물질- 비경쟁적 저해제 : 기질과 입체 구조는 다르지만 효소의 활성 부위가 아닌 다른 부위에 결합하여 활성 부위 의루타르산은 탈탄산 효소의 작용으로 CO2 를 이탈시키고 탈수소 효소의 작용으로 산화되면서 NAD+를 NADH로 환원시키면서 석신산이 된다. 이 때, 기질 수준 인산화로 ATP가 생성된다.> 푸마르산의 생성 : 석신산은 탈수소 효소의 작용으로 산화되면서 FAD를 FADH2 로 환원시키고 푸마르산이 된다.> 말산의 생성과 옥살아세트산의 재생 : 푸말산은 H2O와 결합하여 말산으로 된다. 말산은 탈수소 효소의 작용으로 산화되면서 NAD+를 NADH로 환원시키고 옥살아세트산이 된다.> 전체 과정 : 피루브산 1분자가 아세틸 CoA로 산화된 후, TCA회로를 거치면서 완전히 분해되면 CO2 3분자, NADH 4분자, FADH2 1분자, ATP 1분자가 생성된다. 따라서 포도당 1분자가 해당 과정과 TCA 회로를 거치면 6 CO2, 8 NADH, 2 FADH2, 2 ATP가 생성된다.④ 산화적 인산화 : 세포 호흡의 마지막 단계로 미토콘드리아의 내막에 있는 전자전달계에서 일어나는데 세포 호흡에서 얻어지는 대부분의 ATP는 이 단계에서 만들어 진다.- 전자 전달계 : 미토콘드리아의 내막에 전자 전달 효소를 포함한 전자 운반체들이 사슬을 이루어 산화, 환원반응 을 통해 전자를 주고 받는 것. 전자 전달계를 구성하는 전자 운반체는 대부분 사이토크롬이라는 단백질이다.- 산화적 인산화 : 세포 호흡과정에서 생성된 NADH와 FADH2 가 운반해 온 전자는 전자 전달계에 있는 여러 전자 운반체들의 산화 환원 반응에 의해 최종 전자 수용체인 O2 까지 전달되며 이 과정에서 ATP가 생성 된다.- 따라서 포도당 1분자에 대해서 해당 과정과 TCA 회로를 통해서 만들어진 NADH 10분자와 FADH2 2분자를 통해 전자전달계에서 34ATP가 생성된다.⑤ 세포 호흡에서 생성되는 ATP : 해당 과정 2ATP + TCA에서의 기질 수준 인산화 2ATP + 전자전달계 34ATP = 38ATP가 포도당 1분자에서 생성됨⑥ 세포 호흡의 에너지 효율 : 포도당 1분자를 완전 연소시키면 686kca다.

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고등학교 생명과학 II - 3단원

고등학교 생명과학 IIIII. 생물의 진화1. 생명의 기원과 진화1) 생명의 기원(1) 생물 발생에 대한 논쟁① 생물 발생에 대한 논쟁- 자연 발생설 : 생물이 자연계에 존재하는 무생물로부터 저절로 발생한다는 학설- 생물 속생설 : 생물이 이미 존재하고 있던 생물로부터 발생한다는 학설② 생물 발생에 대한 실험- 레디의 실험 : 병에 생선 도막을 넣은 후 한쪽의 병에만 천을 씌우고 다른 쪽 병은 열어두었을 때, 열어둔 쪽에서만 구더기가 발생하는 것을 관찰하여 병 속에 구더기가 생기는 것은 파리가 들어가서 알을 낳았기 때 문이지 자연발생하는 것은 아니라고 자연발생설을 부정- 니담의 실험 : 양고기 즙을 넣고 플라스크를 멸균한 뒤 양고기 즙을 현미경으로 관찰한 결과 수 많은 미생 물을 발견하여 미생물은 죽은 물질에서 저절로 발생하였다고 주장- 스팔란차니의 실험 : 니담의 실험에서 몇 가지를 수정하였는데, 충분히 끓인 양고기 즙에서는 미생물이 발생 하지 않았으나, 조금만 끓이고 마개를 느슨하게 막으면 미생물이 생기는 것을 발견하여 생물은 생물에서만 발생하고 잠깐 끓이는 것으로 죽지 않는(내성을 가진) 미생물이 있다고 주장- 파스퇴르의 실험 : 플라스크에 고기즙을 넣고 목을 가열하여 S자형으로 가늘고 길게 만든 후 고기즙을 끓이 고 방치하였고, S자형 목을 가질 때에는 미생물이 발생하지 않았으나 목을 제거하면 미생물이 발생한다는 것 을 관찰하여 미생물이 발생하는 것은 공기 중에 있는 미생물이나 포자 때문이라는 생물 속생설을 주장(2) 원시 지구와 유기물의 생성① 화학 진화설 : 원시 지구에서 화학 합성이 일어나 무기물로부터 간단한 유기물이 합성되었고, 이러한 유기물 이 오랜 세월 동안 복잡한 유기물로 변하는 과정을 거쳐 생명체가 생김② 원시 지구의 환경 : 원시 지구의 대기는 화산 활동 등에 의해 분출된 메탄(CH4), 수소(H2), 암모니아(NH3), 수증기(H2O), 이산화탄소(CO2), 질소(N2)와 황화수소(H2S)등의 기체로 이루어져 있었을 것이고, 대기 중에내막 구조를 이루는 막의 구성 성분과 구조가 세포막과 같다는 데에서 근거를 찾을 수 있다.② 세포 내 공생설 : 세포막 함입설로 설명 못하는 미토콘드리아와 엽록체가 형성된 과정을 설명하는 가설로 독자적으로 생활하던 원핵세포들이 더 큰 세포 속에서 공생 관계를 이루다가 하나의 세포 소기관으로 분화 되었다는 가설이다.- 호기성 세균 : 혐기성인 숙주 세포가 산소를 이용한 호기성 호흡을 할 수 있게 해줌으로써 산소가 점점 많 아지는 환경에서 숙주가 살아가도록 도와줌- 광합성 세균 : 빛에너지를 이용하여 이산화탄소로부터 유기물을 합성함으로써 숙주 세포에게 양분을 제공③ 세포 내 공생설의 증거- 자신의 DNA를 가지고 단백질을 합성한다.- 리보솜의 크기와 특성이 원핵 세포의 리보솜과 비슷하다.- 세균과 유사한 방식으로 독립적으로 증식한다.- 두 겹의 막 구조를 가진다.(6) 다세포 생물의 출현 : 최초의 다세포 진핵 생물은 각각 독립적으로 분열하는 세포들이 군체에서 군체내의 어떤 세포가 특수한 기능을 하도록 분화되었고, 세포가 특수화 됨에 따라 독립적인 분열 능력을 상실하고 비 슷한 세포들이 모여 조직을 이루었을 것(7) 생물의 육상 진출 : 남세균의 출현으로 대기에 산소 농도가 높아지고 이로 인해 대기권에 오존층이 생겼으 며 지표면에 도달하는 자외선의 양이 감소함에 따라 물 속에서 살던 생물들이 육지로 진출 할 수 있게 됨. 처음에는 남세균과 광합성을 하는 원핵생물들이 육지로 올라오고, 뒤이어 식물, 동물등과 같은 진핵 생물들 이 육상으로 진출하게 되었음2) 생물의 진화(1) 생물 진화의 증거① 화석상의 증거 : 방사성 도위원소의 반감기 등을 이용하면 지각을 이루는 지층의 연대를 측정할 수 있어 각 지층에서 발견된 화석 생물이 살았던 시기를 추정할 수 있고, 이들 화석을 연대 순으로 배열하면 생물이 진 화한 과정을 알 수 있다. 또한, 화석 중에는 중간 단계의 생물 화석이 있어 생물의 진화 과정을 알려주는 중 요한 연결고리가 된다.② 비교해부학적 증거- 상동 기관 :술적인 행동이 가능해 짐- 송곳니가 작고 날카롭지 않고, 송곳니와 앞니 사이에 틈이 없어 불을 사용하여 음식을 익혀 먹게 됨③ 인류의 진화 과정- 사헬란트로푸스 차덴시스(Sahelanthropus tchadensis) : 약 700만년 전, 두개골은 침팬지와 유사하고 뇌 용량 도 비슷함. 그러나 얼굴과 이의 구조가 인류와 비슷하며 직립보행을 했고, 도구를 만들어 사용한 것으로 추측 - 오스트랄로피테쿠스(Australopithecus) : 약 400만년 전, 키는 1~1.5m 정도이고, 뇌용량은 고릴라와 비슷한 정도로 현재 인류의 1/3 정도이며, 현생 인류와 비슷한 형태를 지니고 있다.- 호모(Homo)속의 등장> 호모 하빌리스(Homo habilis) : 현생 인류의 특징을 갖춘 호모속의 최초 화석, 오스트랄로피테쿠스보다 턱이 짧고 뇌용량은 조금 더 커졌다. 동굴에 거주하였고, 도구를 사용하였으며 유아를 돌 본 것으로 확인된다.> 호모 에르가스터(Homo ergaster) : 호모 하빌리스보다 더 큰 뇌를 가지며, 더 길고 날씬한 다리를 가졌다. 손가락은 비교적 짧고 직선 형태이다.> 호모 에렉투스(Homo erectus) : 대퇴골이 현생 인류와 거의 차이가 없어 완전히 직립 보행을 했던 것으로 추정되며, 현생 인류와 비슷한 치아구조를 가지고 있다. 뇌 용량은 1000ml정도로 커졌다. 동굴에서 생활을 하였으며, 정교한 석기를 사용하여 집단적으로 사냥하였다.- 네안데르탈인(Homo neanderthalensis) : 약 20만년 전에 유럽, 아시아, 아프리카 등에 거주한 것으로 보이 며, 안면은 작고 두개골은 높고 둥글게 생겼으며, 뇌용량도 현대 인과 비슷한 1500ml 정도이다. 불을 사용하 였고, 정교한 석기를 이용하여 채집과 수렵활동을 하였다.- 호모 사피엔스(Homo sapiens) : 약 16만년 전 나타난 현생 인류는 정교한 석기를 이용하여 사냥하였고, 예 술과 기술 활동을 하였다. 오랫동안 동굴 생활을 하다가 점차 부락을 형성하여 농경생활을 하 얻어 살아가는 세균으로 결핵, 폐렴균 등의 병원균, 젖산, 아세트산균 등의 발효균 등이 있다.세균은 모양에 따라 구균(공모양), 간균(막대모양), 나선균(나선모양)으로 구분된다.- 독립 영양 세균> 광합성 세균 : 빛에너지를 이용하여 유기물을 합성하는 세균으로 남세균(아나베, 염주말) 등이 있다.> 화학 합성 세균 : 황이나 황화합물과 같은 간단한 무기물을 산화 시켜 얻은 에너지를 이용하는 세균으로 황 세균, 철세균, 질산균 등이 있다.(2) 고세균역(Archaea) - 고세균계① 특징- 단세포 원핵생물- 펩티도글리칸 성분이 없는 세포벽- 세포막의 지질 : 고세균의 세포막 지질은 지방산이 없고, 5개의 탄소를 갖는 아이소프렌이 있다.- 극한 환경에 적응이 가능 (고온, 고압, 황이 풍부한 환경 등)- 진핵생물과 가까운 유연관계 : 전사와 번역에 관련된 유전자 및 단백질이 진핵생물과 매우 비슷하다.② 분류- 극호열균(호열성 고세균) : 매우 뜨거운 환경에서 생존하는 고세균으로 100℃가 넘는 고온에서도 DNA와 단 백질이 변성되지 않고 유지된다.- 극호염균(호염성 고세균) : 미국의 솔트레이크호나 이스라엘의 사해 등의 염분이 높은 곳에서 생존하는 고세 균으로 극호염균의 단백질과 세포벽은 염분의 농도가 아주 높은 환경에서 잘 작용하는 독특한 특성을 지니 며 오히려 염분이 9% 아래로 떨어지면 생존이 불가능하다.- 메탄 생성균 : 이산화탄소를 이용하여 수소를 산화시키는 과정에서 메탄을 생성한다. 절대적 혐기성 세균이 기 때문에 산소가 있는 환경에서는 살아갈 수 없다. 보통 소나 흰개미와 같은 초식 동물의 장에 서식한다.(3) 진핵생물역(Eukarya) - 원생생물계① 특징- 식물계, 균계, 동물계 이외의 모든 진핵생물 : 원생생물은 진핵생물이지만 식물계, 균계, 동물계의 어느쪽에 도 포함시키기 어려운 생물들이다.- 서식지 : 대부분 물속에서 살지만, 일부는 진흙이나 동물의 소화관에 산다.- 생식방법 : 대부분 분열법과 같은 무성 생식을 하지만 일부는 수정이나 접합자체가 생 활사의 대부분을 차지한다.- 종류 : 양치류(고사리 류), 속새류(쇠뜨기 류), 솔잎란 류④ 종자식물- 특징 : 꽃이 피고, 종자를 만들어 번식하는 식물로 잎, 줄기, 뿌리의 구별이 뚜렷하고 관다발이 체계적으로 발달, 화분 속의 정핵과 배낭 속의 난세포가 수정하여 종자를 만듦. 종자는 껍질에 싸여 있고 발아에 필요 한 양분을 저장하고 있어 극한 환경에서도 살아남아 자손을 퍼트릴 수 있음.- 겉씨 식물> 특징 : 씨방이 없어 밑씨가 겉으로 드러나 있는 식물로 꽃은 암꽃과 수꽃이 따로 피는 단성화이고, 꽃잎 과 꽃받침이 없다. 종자의 껍질이 1겹이고, 관다발은 헛물관과 체관으로 구성되어 있으며, 형성층이 있어 서 부피 생장을 한다.> 종류 : 은행나무류, 구과류(소나무, 전나무 등), 소철류, 마황류- 속씨 식물> 특징 : 암술에 씨방이 있어 밑씨가 씨방에 싸여 있는 식물로 꽃은 주로 암술과 수술이 한 꽃에 있는 양 성화이고, 꽃잎과 꽃 받침이 발달해 있다. 화분관에 있는 2개의 정핵이 각각 배낭 속의 난세포, 2개의 극 핵과 수정하여 배(2n)과 배젖(3n)을 형성하는 중복 수정을 한다. 관다발은 물관과 체관으로 구성된다.> 종류 : 외떡잎 식물(벼, 보리 등), 기저속씨 식물(수련), 목련류(목련, 월계수), 진정쌍떡잎 식물(장미, 민들레)(5) 진핵생물역(Eukarya) - 균계① 특징- 몸이 균사로 이루어진 다세포 진핵생물 : 몸이 실과 같은 균사로 이루어진 진핵생물- 키틴질의 세포벽 : 식물체와 다르게 키틴질의 세포벽을 가짐- 종속 영양 : 엽록소가 없어 광합성을 못하고, 유기물을 분해하여 흡수한 뒤 살아가는 종속 영양 생물② 접합균류- 특징 : 균사에 격벽이 없어 하나의 세포에 여러 개의 핵이 있는 다핵체 상태, 포자를 만들어 무성 생식을 하지만, 때로는 접합 포자(2n)를 형성하는 유성생식을 하기도 함- 종류 : 털곰팡이, 검은빵 곰팡이, 거미줄 곰팡이③ 자낭균류- 특징 : 균사에 격벽이 있으며, 해양, 담수, 육상에 서식, 대부분 포자를 를 가짐

학교| 2013.02.12| 15페이지| 1,500원| 조회(324)

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