생명체에 대한 이해.

실험을 통한 확인

관찰 사실의 종합

생명체에 대한 이해.

지식의 생성 과정

종합과 확인의 과정

주로 '나'에 대한 이해

가설 : (나) 제초제 A의 농도가 높을수록 물벼룩의 생존율이 낮아질 것이다.

종합 : 귀납적 탐구 과정

원인(조작) : 탄저병 백신

결과(종속) : 탄저병 예방

A도, B도, C도...

이 실험에서 잘못된 부분을 찾으시오.

지식 : 사람의 혈액은 붉은색이다.

조작 변인 : 제초제 A의 농도

종속 변인 : 물벼룩의 생존율

대조군

수 많은 관찰사실을 종합하여 지식 생성

실험군 : 탄저병 백신 주사

대조군 : 탄저병 백신 미주사

구성

공통 명제의 추출

확인 : 연역적 탐구 과정

실험을 통한 확인으로 지식 생성

나

주변

연속성

연역법 순서:

문제인식

가설설정

탐구 설계 및 수행

결과 분석

결론 도출

유지

지식 : 에탄올은 손소독제로 사용할 수 있다.

13반(수)

파스퇴르의 실험

귀납법

유전공학 ; 암치료

자연발생설 VS 생물속생설

계속되는 분열

빛의 세기를 서로 다르게 조작한 후 (조작 변인), 감자의 색변화를 관찰 (종속 변인)

문제인식 :

손 소독제의 구성성분을 보았더니 알코올이 있다.

가설설정 :

알코올은 항균효과가 있다.

탐구설계 :

1) 손에 알코올을 뿌린 후 세균 수를 측정한다.

원인 : 알코올, 손의 상태, 온도, 습도 - 결과 : 세균 수

실험1을 통해서는 결과의 원인을 알코올으로 한정지을 수 없다.

따라서 실험2를 진행한다.

실험 2는 실험 1과 비교하여 원인을 알코올로 한정지을 수 있게 진행한다.

연역법

유전자 치료

가설 : 조작 변인 + 종속 변인

원인

결과

가설

변경

그대로

1. (라)-(가)-(마)-(다)-(바)-(나)

2. 현미에는 닭의 각기병을 치료하는 어떤 물질이 들어있을 것이다.

3. 조작변인 : 현미의 유무

종속변인 : 각기병의 유무

4. 문제인식 - 가설설정 - 탐구설계 - 탐구수행 - 결과분석 - 결론도출

각기병에 대한 연구

"우리 몸은 항상성 유지를 위해 신경계와 내분비계를 통한 조절 장치가 발달되어 있다.

혈관을 8자라고 상상하고, 그 중앙에 심장을 두자. 혈액은 계속해서 순환한다.

동맥과 정맥 사이에 기관들이 있고 기관들은 모세혈관으로 구성된다.

우리가 먹은 녹말은 소화기관을 거쳐 포도당으로 분해되고 소장에서 흡수된다. 소장에서 흡수된 포도당은 혈액을 통해 간으로 이동된다. 간에서는 혈액의 포도당을 흡수하여 ...음 이거 설명하

모든 세포는 에너지를 필요로 한다.

단세포는 세포막의 변형을 통해 외부로부터 영양소를 얻을 수 있다.

다세포 생물은 체내의 모든 세포가 영양소를 얻을 수 있는 환경을 조성해야 한다.(유기적 구성)

다세포 생물은 단순히 여러세포의 모임이 아니다. 여러 단계에 걸친 조직

자극이란 '변화'이다. 체내이든 체외이든 변화가 있으면 자극으로 느끼게 되고 어떻게든 반응을 하게된다. 그리고 주로 체내의 변화에 대해서는 자극에 대한 반응을 원래 상태를 유지하려는 방향으로 한다. 이러한 생명체의 특성을 항상성이라고 한다.

다세포 생물이 체내 환경을 일정하게 유지시키는 시스템을 갖기위해서는 체내 환경을 점검하는 센서, 판단하는 시스템, 그리고 반응기에 명령을 내리는 방법이 필요하다. 이 때 사용되는 것이 신경계와 내분비계이다. 신경계는 뇌를 구성하고, 감각기와 반응기를 연결한다. 내분비계는 뇌가 명령을 내리는 또다른 방법으로 호르몬이라는 명령 분자를 혈액을 통해 이동시킨다.

바이러스 : 생물과 무생물의 중간체

담배 모자이크 병에 걸린 잎을 세균여과기(세균은 빠져나가지 못한다)에 거른 후

여과액을 배지와 살아있는 잎에 바른다.

결과, 배지에서는 생명체가 관찰되지 않으나, 살아있는 잎에서는 병원체가 관찰된다.

해석 : 병원체는 세균 보다 작다.(세포 구조가 아니다.)

독자적으로 증식이 불가능하다.

살아있는 잎에서는 증식이 가능하다.

바이러스는 독자적인 물질대사는 하지 못하고, 세포구조도 아니다.

하지만, 생명체의 물질대사 체계를 빌려 증식이 가능하고 증식 과정중 돌연변이가 일어난다.

생명현상의 특성 중 일부분만 관찰되므로 생물과 무생물의 중간 단계라고 한다.

세포는 외부로부터 공간을 격리하기 위해 1)세포막이 필요하고 다음 세대로 연결하기 위해 2)유전자 그리고 생명활동에 필요한 에너지를 공급하기 위해 3)물질대사가 필요하다. 이 세가지 조건을 만족하면 세포의 최소 조건을 만족할 수 있다.

세포는 생명활동에 에너지가 필요하다. 에너지는 물질의 분해를 통해 얻는다. 따라서 세포는 물질을 계속해서 섭취해야 하는데, 단세포의 경우 식세포활동을 통해 섭취가 가능하다. 하지만 다세포는 세포막이 외부와 접해 있지 않아 산소와 영양소를 공급하고 노폐물을 제거하는 시스템이 필요하다. 따라서 혈액을 순환하고 혈액에 산소와 영양소를 공급하고 노폐물을 제거하는 기관이 필요하다. 기관을 만들기 위해서는 세포들이 각기 다른 기능을 하며 협업해야하는데, 필요한 기능이 근육, 신경, 결합, 상피이다. 비슷한 세포들이 모여 한 기능을 내며 이 단계를 조직이라한다. 여러 조직이 모여 기관을 만들며 기관이 모이면 다세포 상태인 개체를 만들 수 있다.

다세포 생물은 다양한 세포로 구성되어 있고 세포들은 다양한 역할을 나눠 협력하고 있다. 하지만 다세포 생물도 처음부터 여러개의 세포로 시작하는건 아니다. 정자와 난자의 수정으로 만들어진 수정란 1개의 세포가 세포 분열과 분화를 통해 각 기능을 하는 다세포 생물이 된다. 하나의 개체가 완성되기 위해서는 생존에 필수적인 기관들이 만들어져야 한다. 분열을 한 세포들이 각각의 운명으로 다른 세포로 분화되는 과정을 겪어야만 그 과정이 바르게 일어난다. 그 과정을 발생이라고 한다. 생장은 발생이 끝난후 신체를 유지, 확장하기 위해 일어난다.

분화는 어떻게 설명하지?

발생과정중 함입과정을 이용하여 배엽을 그리고 내장 소화계, 상피에 맞는 세포로 분화함으로 설명.

바이러스는 인간의 세포를 이용해 자신의 유전자를 복제한다. 이러한 유전자의 복제 과정에서 숙주 세포의 유전 물질이 바이러스 내로 흡수된다. 또한 하나의 숙주 세포가 2가지 이상의 바이러스에 감염된 경우에도 여러 바이러스 간에 유전물질 교환이 이루어져 유전자 재조합이 일어나고, 이를 통해 새로운 바이러스가 만들어지게 된다.

세포에 필요한 에너지는 영양소의 분해를 통해 얻는다.

영양소의 분해를 통해 어떻게 에너지를 얻을 수 있을까?

엔트로피 법칙에 의하면 무질서가 증가하려는 쪽으로 우주가 움직인다.

그럼 질서=에너지가 든다. 라는 뜻이된다.

그럼 분자들이 모여 결합을 통해 화합물이 될 때, 질서를 갖게 되므로 에너지가 저장된다.

에너지는 사라지지 않으므로 결합속의 에너지는 결합이 깨질때 방출되게 된다.

그럼 결합을 만들 때는 에너지가 흡수되고, 결합이 깨질 때는 에너지가 방출됨을 알 수 있다.

생명체 내에서 일어나는 물질의 합성과 분해, 화학반응을 물질대사라고 한다.

물질의 합성 반응을 '동화'작용이라고 하고 물질의 분해 작용을 '이화'작용이라고 하는데 각각 동화와 이화에서는 에너지가 들어가고 나가게 된다.

물질은 평소의 안정화 상태이기 때문에 물질이 분해되거나 합성되기 위해서는 에너지를 투입해 불안정한 상태로 만들어 줘야하는데, 이를 활성화 에너지라 한다. 모든 물질은 활성화 에너지가 높아 그대로를 유지하고 있다. 활성화 에너지 장벽을 낮춰주는 물질을 촉매라고 하고 촉매가 있으면 반응이 빠르게 일어날 수 있다. 생체 내에서 사용하는 촉매는 '효소'라고 한다. 따라서 세포는 효소의 양을 조절하므로써 세포 내에서의 화학반응을 조절 할 수 있다.

유성생식을 하는 생명체의 경우, 세대를 거듭해도 유전체의 양이 변하지 않게 하기위해 감수분열을 한다. 감수분열은 가지고 있는 유전체 중 절반만 생식세포에 담는 것이다. 그래서 다음 세대는 두개의 생식세포를 합쳐 수정란을 만든다. 그래서 생명체가 가지고 있는 유전체는 보통 두개가 한세트로 작용한다.

사람의 경우도 46개의 염색체를 갖는데 23쌍으로 구성되어 있다. 감수분열은 염색체 쌍 중 하나를 선택함으로써 세대가 거듭되어도 유전체 양이 정확하게 유지된다.

그리고 유전자는 쌍 염색체에 마주보고 존재함으로써 모든 유전형질에 대해 부,모의 영향을 받는다.

바이러스는 H1N1과 같은 이름을 사용하는데. 헤마글루티닌은 바이러스가 기생 및 증식할 숙주 세포에 들러붙도록 하는 역할을 하고, 뉴라미니다아제는 숙주 세포에서 이탈하는데 쓰이는 단백질이다.

교과서 이용해서 물질대사까지.

방사성 동위원소

: 방사능 계측기를 통해 검측 가능

유성생식을 하는 생명체는 정자와 난자의 수정으로 수정란이 탄생한다.

정자와 난자는 유전체의 전달 수단이며

수정란은 이전세대와 같은 양의 유전체를 가져야한다.

따라서 생식세포는 갖고 있는 유전체 중 절반만 담아 만들어야 한다.

이 과정을 감수분열이라한다.

유전체는 염색체 형태로 존재하는데, 염색체는 2개가 한쌍으로 존재한다.

이러한 특성 때문에 감수 분열시 쌍중 하나의 염색체만 담으면 된다.

그럼 수정 시 다시 쌍이 형성되게 된다.

방사성 동위원소 탄소를 이용하면 현재 탄소의 위치를 추적할 수 있다. 만약 화성의 토양에 광합성이 가능한 생명체가 있다면, 이산화탄소를 이용 하여 당을 생성할 것이다. 후에 열처리를 하면 당이 열분해 되어 이산화탄소가 발생할 것이다.

14탄소를 넣어준 후 빛을 비춰주는 조건에서 광합성 미생물이 있다면 14탄소를 함유한 당을 만들었을 것이다. 기체를 제거한 후 열을 공급해 열분해를 유도하면 방사능 검출 유무에 따라 당의 유무를 알 수 있다.

세포호흡을 하는 미생물체가 있는지 확인하는 실험도 같은 원리를 이용한다.

14C를 함유하고 있는 당을 준 후 14C를 함유한 이산화탄소가 검출되는지 알아보면 된다.

돌연변이를 통해 유전자에 변이가 올 수 있다. 새롭게 생긴 돌연변이가 환경에 유리할 경우 그 유전자의 점유율이 높아진다. 그 결과 생명체는 환경에 적응할 수 있게 되고 적응형질이 많아질 경우 오랜 시간 후에 보면 전혀 다른 종이 되어있다. 이것이 진화이다.

유전자에 변화가 생기는 것을 돌연변이라 한다.

돌연변이의 결과는 생존에 도움을 줄 수도, 아닐 수도 있다.

도움을 주는 돌연변이의 경우, 여러 새대에 걸쳐 전체 유전자 풀에서 점유율이 높아 질 수 있다. (우리나라의 경우 혈액형이 A형이 25%정도인데 A형에 생리적 이점이 생긴다고 가정하면 많은 세대가 지난 후 점유율이 높아질 것이다.) 점유율이 높아져 돌연변이가 그 종의 특성이 되면 그것이 적응 형질이 된다.

시간이 지난 후 그 종이 환경에 적응하기 위해 그것을 가진것처럼 보이게 되는 것이다.

시간이 더 지나 이러한 적응형질이 쌓이게 되면 기존의 시작 종과는 많이 달라지게 되는데 이러한 새로운 종이 탄생을 진화라고 한다.

이해하기 쉽도록 섭취한 영양분을 레고 장난감으로 만든 커다란 조형물이라고 생각해보자. 자기에게 맞는 새로운 모형을 만들려면 먼저 이 조형물을 레고 조각 하나하나로 분해해야 할 것이다. 이것을 이화작용이라고 한다. 바로 이 과정에서 에너지가 생성되어 ATP 형태로 저장된다. 이와 같은 과정을 거치면서 작은 크기로 분해된 분자들은 세포를 이루는 구성성분들을 만들기 위한 레고 조각들로 사용된다. 이 레고 조각들을 끼워 맞춰서 세포가 필요로 하는 각종 구성물들을 만들어 나가는 과정이 동화작용이다. 이 과정에서는 앞의 이화작용에서 생산해놓은 에너지인 ATP를 사용하며, 세포 자신이 필요로하는 성분들을 만들어 성장해 간다. 이러한 이화작용과 동화작용을 통틀어 물질대사라고 한다.

생명체에서 일어나는 대부분의 생명 활동은 단백질에 의존하고 있다.

핵산은 세포에서 유전과 단백질 합성에 관여하는 물질

생명체를 구성하는 기본 물질은 탄수화물, 단백질, 지질, 핵산이다. 그 중에서 탄수화물은 에너지원, 지질은 에너지 저장원으로 주로 사용된다. 핵산은 유전물질을 구성한다. 가장 많은 비율을 차지하는 단백질은 몸을 구성하고 물질대사를 조절하는 효소를 구성한다. 또한 명령전달자인 효소도 단백질로 구성된다.

아미노산의 수와 순서에 따라 단백질의 종류가 결정된다.

아미노산 20종류는 블럭과 같다. 블럭을 몇개나 어떤 순서로 결합하느냐에 따라 다른 모양이 되듯이 단백질도 그렇다.

물 한 분자가 빠져나오면서 결합 되는데, 이 결합을 펩타이드 결합이라고 한다.

DNA는 설계도다.

핵산은 DNA와 RNA를 통칭한다. DNA는 핵 안에 있는 유전물질로 세포 당 하나를 가지고 있다. 세포 분열은 딸세포를 만드는 것으로 DNA를 복제하여 나누는 것이다. 감수 분열은 생식 세포를 만드는 것으로 DNA를 복제한 뒤 2번 나눔으로써 유전물질을 반만 가진 세포를 만드는 것이다. 단백질의 합성은 주로 핵 밖에서 일어난다. 하지만 설계도인 DNA는 핵안에 있고 1벌 밖에 없으므로 사용할 때는 필요한 부분을 복사해서 사용하는데 이를 RNA라고 한다.

DNA와 RNA는 비슷한 구조를 가지고 있고, 뉴클레오타이드가 기본 구성 단위이다. 뉴클레오타이드는 인산 : 당 : 염기가 1 : 1 : 1 로 결합되어 있는 물질이다. 염기는 AT(=U)CG 5종류가 있다. 당은 오탄당인 리보오스가 사용되며 DNA의 경우는 디옥시리보오스가 사용된다.

뉴클레오타이드가 결합되어 한줄이 구성되며 DNA는 두줄이 붙어 이중나선이 되고, RNA는 한줄로 구성된다. 그림.

아미노산은 중심 탄소에 카복시기와 아미노기가 좌우에 있다.(아미노기 덕분에 질소가 구성원소이다.) 두 개의 아미노산 사이에 결합이 일어날 때에는 아미노기와 카복시기 사이에 결합이 일어난다. 이때 물분자 하나가 빠지면서 결합이 되는데 이를 펩타이드 결합이라고 한다. 새로운 결합이 형성되므로 에너지(ATP)가 사용된다.

단백질의 기능은 단백질의 구조에 의해 결정된다. 구조는 아미노산의 배열에 의해 결정된다.

단백질의 기능은 구조가 결정한다. 분필 끼우개가 이렇게 생겨서 분필을 끼우는 것처럼 단백질의 기능도 마찬가지이다. 단백질의 구조는 아미노산의 배열이 1차적으로 결정하지만 주변 환경에 따라 조금씩 달라진다. 따라서 DNA의 설계도를 바탕으로 단백질을 만들었어도 온도와 pH같은 환경이 맞춰져야만 제 기능을 할 수 있다.

중성지방은 탄수화물보다 2배 이상의 에너지를 가지고 있다.

중성지방의 구조 = 글리세롤 + 지방산3개.

왜 동물은 남는 에너지원을 주로 지방으로 저장하는가? 같은 무게일 때 두 배의 에너지를 저장할 수 있다. 이동성이 생존과 연결된 동물의 경우는 에너지를 가볍게 저장해야 하므로 남는 에너지를 지방으로 저장한다. 식물의 경우는 이동성이 없으므로 남는 에너지를 지방보다는 선호형태인 탄수화물로 저장한다. 그러다 식물의 생활사 중 이동성을 필요로 하는 씨의 시기에서만 에너지원을 지방 형태로 저장한다.

인지질은 세포막이나 핵막과 같은 생체막을 구성하고 있다.

탄수화물은 탄소와 물의 화합물로 C:H:O=1:2:1로 결합되어 있다.

세포는 고분자화합물(유기물)을 분해하여 에너지를 얻는데(세포호흡과정) 이때 주로 사용하는 유기물이 탄수화물, 지방, 단백질이다. 그 중에서 우선시 사용되는 것이 탄수화물이다.

호흡과정을 통해 발생된 에너지는 ATP에 저장된다.

포도당은 탄소의 갯수와, 연결된 당의 갯수에 따라 구분된다.

삼탄당, 오탄당, 육탄당..

단당류, 이당류, 다당류

가장 흔한 단당류로 포도당, 과당, 갈락토스가 있다.

다당류는 저장다당류와 구조 다당류가 있는데

저장 다당류의 경우 여분의 포도당을 연결해 놓는것이다.

여분의 포도당을 녹말 또는 글리코젠의 형태로 저장하는 이유는 포도당의 경우 수용성이여서 물질의 이동에 농도가 중요하게 작용하는데, 녹말은 비 수용성이기 때문에 포도당을 농도에 상관없이 저장할 수 있기 때문이다.

인체의 구성 물질 중 80%이상이 물이다. 인지질은 그런 환경에서 최소한의 에너지로 세포의 형태를 가져야 한다. 인지질이 자신의 특성을 바탕으로 물속에서의 가장 안정한 구조가 구가 되어야 한다. 인지질은 머리쪽은 친수성을 꼬리쪽은 소수성을 갖는다. 인지질의 기본 형태는 중성지방인데 중성 지방의 지방산이 하나 떼어지고 인이 붙는다. 인은 – 전하를 갖는다. 그래서 중성지방의 형태는 소수성을 머리쪽의 인은 친수성을 갖는다. 소수성은 물속에서 서로 모여 물과 닿는 면적을 최소화 하는데 그래서 인지질은 물속에서 2중층 형태로 구를 형성한다.