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과학탐구과제-바이러스 대습격

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So jin Park

on 11 May 2014

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Transcript of 과학탐구과제-바이러스 대습격

Invasion of Virus
바이러스 대 습격



인간면역결핍바이러스(HIV)

: 면역세포 세포 표면의 CD4 수용체에 붙어 내부로 침입.
면역세포를 파괴하기 때문에 숙주의 면역능력 역시 무력화됨.

감염경로-
1. 성적 접촉: 유럽, 미국 - 동성애에 의한 감염이 상당 부분 차지
개발도상국 - 이성간의 성 접촉에 의한 경우가 많음
2. 감염된 혈액 수혈 & 혈액제제 사용
3. 주사바늘 공동사용
4. 수직감염: 감염 모체 → 아기 전염 (신생아,소아 에이즈 감염 중
90% 차지)
5. 직업적인 노출: 의료기관 및 에이즈 바이러스 연구기관 종사자



-다양한 바이러스
감염과정-
1. 초기(급성감염기) - 증상 없음 (독감, 메스꺼움, 설사, 복통 등의 개인차가 있음)

2. 8~10년(잠복기) - 아무 증상 없음, 체내 면역체계 서서히 파괴, 전염가능

3. 이행 단계 - 발열, 피로, 두통, 체중감소, 식욕부진, 불면증, 오한, 설사 등의 증상,
면역력 약화 및 다양한 피부질환 나타남

4. 감염 말기(에이즈 단계) - 기회감염, 악성종양, 치매 등 → 사망

탐구문제
바이러스는 무엇인가

바이러스의 기원은 어떻게 되는가

인간과 바이러스의 전쟁

다양한 바이러스 종류와 치료,예방법

인류 대재앙, 바이오 테러

인간과 바이러스의 공존, 가능한가
탐구 동기
2013년 세계적으로 바이러스 이슈가
한창이다. 우리는 수많은 곳에서
바이러스를 언급한다. 그러나, 바이러스, 이렇게 이름만 들었을 때에는 그냥 병을
옮기고 다니는 안 좋은 것이라고 밖에
생각이 나질 않는다.
우리는 이 조그만 것의 정체를
정확하게 알지 못한다.
‘지피지기면 백전백승.’
바이러스를 알고 나면 우리는 바이러스와 안전하게 공존하는 방법을 알
수 있을 것이다.
준비물
바이러스 관련 서적,
과학 잡지의 칼럼,
백과사전, 의학사전, 인터넷자료
(구체적인 자료는
보고서 마지막
참고자료에 제시)
탐구 계획
1. 바이러스란 무엇인가: 바이러스의 정의, 크기 및 구조

2. 바이러스의 기원은 어떻게 되는가: 관련된 세 가지 학설

3. 인간과 바이러스의 전쟁: 우리 몸의 면역체계와 바이러스

4. 바이러스의 종류와 그 치료 및 예방법:
2013년 세계를 휩쓴 바이러스들, 우리가 잘 모르는 바이러스

5. 인류 대재앙, 바이오테러: 핵무기에 버금가는 생물무기

6. 인간과 바이러스의 공존, 가능한가: 인간과 바이러스의 미래
■ 바이러스[virus]
: 가장 작은 미생물로 생세포에 기생하여 증식하는 여과성
병원체
1. 바이러스란 무엇인가
-바이러스의 정의
-바이러스의 크기
박테리아는 세포보다 훨씬 작지만
바이러스는 그보다 더 작다고 한다.

예를 들면, 세포가 교실 정도 크기라면 박테리아는 사람 정도의 크기이고 바이러스는 주먹보다 작은 크기이다.
*여과성 병원체란?
세균 여과기에 걸러도 걸러지지 않는 병원체를 ‘여과성 병원체’
라고 부른다.

-바이러스의 구조
-바이러스의 기원과 관련된 세가지 학설
2. 바이러스의 기원
■ 세포퇴화설
: 정상적인 세포가 퇴화해서
세포라는 옷을 벗고 유전체와 껍질 단백질만
남은 바이러스로 바뀌었다는 가설

예) 천연두바이러스,헤르페스바이러스

한계) 이 가설은 전체 바이러스 종류의
절반이 넘는 RNA 바이러스의 기원을
설명하기 어렵다.
-바이러스의 기원과 관련된 세 가지 학설
■ 세포탈출설
: 세포 유전체의 일 부분이 세포를 벗어나 자기복제와 물리적 보호에 필요한 효소와 구조 단백질을 얻으면서 바이러스가 탄생했다는 가설

예) 폴리오바이러스, 코모바이러스,
신드비스바이러스
(‘피코나-수퍼패밀리’의 구성원)
■ 독립기원설
: 바이러스와 세포가 각각
독립적으로 출발해 서로의 진화
에 영향을 주며 오늘에 이르렀을
것으로 봄

예) 레트로바이러스

한계) 현존하는 세포성 생물에는
역전사효소의 활동이 극히 제한적,
세포 속에서 모든 유전정보의 흐름은
‘DNA->RNA->단백질’ 방향으로만 진행
-바이러스의 기원과 관련된 세 가지 학설
정리: 현존하는 바이러스의 기원은 한 가지 가설만 맞는게

아니라 앞서 소개한
가설들이 모두 합해진 형태
이거나

아직까지
생각하지 못한 가설까지 포함해 여러 계통의

기원이 각각 존재
했을 가능성이 크다.
-인간의 면역체계와 바이러스의 술래잡기
3. 인간과 바이러스의 전쟁
1차
면역반응
2차
면역반응
바이러스 통과
표피세포 방어
- 산성물질,
병원균 분해효소
분비

발열반응 및 염증,
자연살해세포
바이러스 분석

항체, 바이러스 감염세포 탐색

T세포가 감염세포 파괴
.
4. 다양한 바이러스와 치료,예방법
-2013년 세계를 휩쓴 무서운 바이러스
신종 조류 인플루엔자 (H7N9) 바이러스
발생일, 발생지: 2013년 3월, 중국

특징: 1. 저병원성 AI 바이러스 3종류의
유전자가 재조합된 것
2. 돌연변이가 일어나면 사람간 감염이
쉽게 일어남.

증상: 고열, 폐기능 손상, 급성호흡곤란증후군,
다발성 장기부전

예방법: 현지의 가금류 농장, 재래시장 방문 피하기,
가금류나 돼지고기는 충분히 익혀서 먹기.
치료: 타미플루, 리렌자를 이용한 약물치료

-2013년 세계를 휩쓴 무서운 바이러스
중증혈소판감소증후군 (STFS) 바이러스
발생시기, 발생지: 2011년, 중국

특징: 1. 중국에서 2년간 총 2047명의 환자를 확인하
고, 이중 129명이 사망
2. 우리나라, 첫 환자발생 이후 15명의 감염 환자
발생, 2013년 7월 10일 기준 8명이 사망
3. 원인은 작은소참진드기, 크기 1~2mm, 전국에
분포, 이 중 SFTS 바이러스를 보균한 진드기는
0.5%이하
4. 바이러스의 보균량과 개인의 면역상태에 따라
감염확률 다름

증상: 혈소판 감소, 고열, 구토, 설사

예방법: 야외활동시 긴 옷 입기, 기피제 사용, 귀가시엔 겉옷을 벗어 털고 세탁하기, 야외활동 후 샤워, 목욕하기.

치료: 치료제는 아직 없음, 증상에 맞춰 치료함.
- 다양한 바이러스
■내생적 레트로바이러스
: 숙주의 유전자 속에 통합돼 살아감. 생식세포를 통해 후손으로 전염. 아직 인간에게선 악영향을 끼치는 사례를 발견하지 못함.



인간 인플루엔자
: 코, 입, 기도, 폐 상부에 있는 호흡기 표피세포 표면 위 α2-6 시알산에 결합해 침투.


■헤르페스바이러스
: 입맞춤 등을 통해 전염. 숙주가 건강할 때는 신경계에 숨어있다가, 면역력이 약해지면 세포분열이 활발한 입술로 이동해 포진을 일으킴.



아데노바이러스
: 상부기도 세포에 있는 CD46, CAR 수용체와 결합. 사람에게 감기를 일으키는 흔한 바이러스다.


H5N1(조류 인플루엔자)
: 폐 깊숙한 곳에 있는 세포 표면의 α2-3 시알산에 결합. 수용기가 몸 깊숙한 곳에 있기 때문에 감염이 잘 일어나지 않지만, 일단 감염되면 심각.


B형간염바이러스
: 간세포 표면의 NTCP 수용체와 결합해 세포 내로 침입. 바이러스가 만드는 HBX 단백질이 간세포의 재생, 사멸의 균형을 깨트려 간을 파괴한다.


노로바이러스
: 소장 융모 끝 장세포 표면에 있는 HBGAs라는 항원에 붙는다.
-다양한 바이러스
인간면역결핍바이러스(HIV)
-다양한 바이러스
■ 패스트 바이러스
: 흑사병의 원인이 되는 바이러스, 실제 흑사병으로 중세시대
유럽인구의 3분의 1이 사망

감염 - 페스트균에 감염된 쥐에 기생하는 벼룩 → 쥐의 피를 빨아먹으며 페스트
균에 감염 → 이 벼룩에 사람이 물리면 페스트균에 감염

<증상>

가래톳 흑사병: 2~6일의 잠복기 후 38도 이상의 발열, 근육통, 관절통, 두통 등

패혈증성 흑사병: 구역, 구토, 복통, 설사, 출혈성 반점, 출혈, 응고증 등

폐렴성 흑사병: 3~5일의 잠복기, 오한, 발열, 두통, 전신 무력감 등의 증상 동반

5. 인류 대재앙, 바이오테러
- 천연두는 대포보다 강력하다(생물무기의 역사)
기원전
600년 경
병자의 분뇨로
적의 우물을 오염

창과 화살에 발라 사용

인간의 첫 생물무기 사용
중앙아시아의 타타르군은
카파를 함락시키기 위해
성 안으로
페스트로 사망한
시체를 던져 넣음.
성 안에서도 페스트 전염,
시민들이 탈출해
지중해 연안으로 피난하는
과정에서 지중해 여러
항구도시로 페스트가 전염.

1346년
-천연두는 대포보다 강력하다(생물무기의 역사)
16 세기 초
스페인 정복자 에르난 코르테스가

남미 아즈텍을 정복할 수 있었던

이유가 천연두 때문.

당시 원주민들은 면역력이

없었기에 30%이상 사망.

그 결과 전력이 약해졌고

스페인에 의해 정복당함.
영국이 아메리카 대륙을

점령하면서 비협조적인

원주민을 제거할 목적으로

천연두를 사용.
18 세기
-천연두는 대포보다 강력하다(생물무기의 역사)
20세기
세계 2차 대전
일본은 만주의 731부대에서 대규모 생물무기
개발 연구 실시. 연구개발 과정 중 약 1만 명의
죄수가 희생당함, 그 중 3000여 명은 한국,
중국인등을 포함한 전쟁포로.

일본은 페스트균에 감염된 쥐의 피를
벼룩이 섭취하도록 한 뒤 벼룩을 도시에 살포해
페스트를 퍼지게 했다.
-바이오 테러무기의 조건
생물무기개발 가능한 바이러스의 위험도, 치사율, 전

파력을 고려하여 A,B,C 세 등급으로 나눈결과,


가장 위험한 A등급에 는 천연두, 출혈열바이러스,

탄저균, 보튤리즘, 페스트가 해당. 그 중 탄저균과 천

연두바이러스는 대량 생산이 쉽고, 치사율이 높으며

공기 전염까지 돼 무기로써 가장 가치가 높다.
-바이오테러, 어떻게 막나
<예방>
백신 접종
경로차단
제독
<보완점>

백신 공급량

부족문제

해결
<치료>
항바이러스제
항생제
항체
발생시기, 발생지: 2012년 9월 사우디아라비아

특징: 1.중동과 유럽에서 81명이 감염 45명사망
2. 사스 코로나바이러스(SARS-CoV)와
일치하는 염기서열은 46%. 호흡기를
통해 들어와 하기도에 감염
3. 근원은 집박쥐(Pipstrellus)로 추정,
4. 이 박쥐가 우리나라를 포함한 동아시아
전역에 분포
5. 사람간 전염 의심
6. 치료제와 백신이 아직 개발되지 않음

증상: 발열, 기침, 호흡곤란, 폐렴, 신부전증

-2013년 세계를 휩쓴 무서운 바이러스
신종 코로나바이러스(MERS-CoV)
<정재웅 미국 서던캘리포니아대(USC) 케크의과대 교수와의 인터뷰내용>

“바이러스로 인류가 멸망하는 일은 없습니다. 바이러스의 목적은
숙주를 죽이는 게 아니에요”

“바이러스는 보통 잘못된 숙주에 발을 들여놓았을 때 비로소 치명적입니다. 조류
인플루엔자는 닭과 사람에게는 치명적이지만 본래 숙주인 철새 안에서는 해가 없어요”

“인플루엔자가 숙주를 한 번 옮길 때 일으키는 유전자 돌연변이를 HIV는 단 하루에
끝냅니다. 이런 영리한 바이러스들을 지배할 수는 없습니다.”

“바이러스는 숙주와 그냥 함께 지내는 친구입니다. 지금까지 줄곧 그래왔듯이요.”

6. 인간과 바이러스의 공존, 가능한가
-인간과 바이러스의 미래
결론


1. 바이러스란 무엇인가


-가장 작은 미생물로 생세포에
기생하여 증식하는 여과성 병원체

2. 바이러스의 기원은 어떻게 되는가



3. 인간과 바이러스의 전쟁(감염과정)


-바이러스의 목적은 인간을 죽이는 것이
아니라 자신들의 증식을 위한 것이다.
지금당장은 치명적인 바이러스가 시간이
지나면 인류와 상생할 수 있는 타협점을
찾게 되고 그러면 위험성도 감소할 것이다.
전혀 몰랐던 새로운 가설들
세포 퇴화설
새로운 가설1
새로운 가설 2
3개의 학설을 융합한
새로운
가설
새로운 가설 3
독립기원설
세포 탈출설
4. 바이러스 종류와 치료 및 예방법은 무엇인가

- 바이러스의 다양성은 지구상의 세포생물
전부를 합한 것보다도 크다.

2013년 전 세계에 영향을 준 바이러스로는
신종 조류 인플루엔자(H7N9), 신종 코로나
바이러스(MERS-CoV), 증증혈소판감소증후군
(SFTS) 바이러스, 노로 바이러스 등이 있고

역사적으로 인류에게 큰 영향력을 준 바이러스는
천연두바이러스, 페스트바이러스 등이 있다.

5. 인류 대재앙, 바이오테러


- 인간이 생물무기를 쓰기 시작한 것은 기원전
600년경으로 그 역사가 매우 길다.

생물무기개발로 인해 역사적으로 많은 사람들이
희생당해야했고, 이 때문에 현대의 과학자들은
바이러스 유전자재조합을 하여 괴물 바이러스가
탄생하는 일이 없도록 노력하고 있다.

6. 인간과 바이러스의 공존, 가능한가


- 인간과 바이러스는 서로를 완전히 지배할 수
없다. 서로가 진화하면서 면역이 생기기 때문에
감염과 회복을 반복하게 된다.

바이러스는 숙주와 함께 지내는 친구로 지금까지
그래왔듯이 앞으로도 계속 공존하게 될 것이다.
자료 출처
정의 및 어휘 의미: 위키백과사전, 네이버 백과사전(두산동아)

사진 및 이미지 활용: CDC(Centers for Disease Control and
Prevention, 미국 질병통제예방센터),
The New England Journal of Medicine,
네이버 백과사전

본문내용: 네이버 블로그, 지식 in, 백과사전, CDC, The New
England Journal of Medicine의 논문 및 통계자료
(영문자료를 번역하여 사용), 바이러스 관련도서 ‘바이러스
행성(칼 짐머 지음)’, ‘바이러스 폭풍(네이선 울프 지음)’
<소감>
보경: 바이러스 감염경로나 바이러스를 확대했을 때의 구조 사진들을 볼 수
있어서 재미있었다.

소진: 바이러스에 대해 관심이 별로 없었는데 이번 자유탐구를 통해 한 주제에 대
해 많이, 또 깊이 배울 수 있어서 좋았다. 제작부터 발표하는 모든과정이 좋은
경험이었다고 생각한다.

다은: 원래 바이러스라는 것이 있다는 정도만 알았는데 이번 탐구를 통해
바이러스에 대해 자세하게 알 수 있어서 뜻깊었다.

지현: 올해 들어서도 새로운 바이러스들이 계속 발견되고 있고, 바이러스는 인간의 삶에서 계속 함께 할 것 이다. 그런 의미에서 바이러스에 대해 더 많이 알게되었고, 바이러스와 인간의 공존에 대해서도 더 알게 되었다.

결론
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