Ch 1 생명과학의 탐구방법

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1 ( 확인문제포함 ) 편저 구평회임용고시학원

2 목차 Ch 1 생명과학의탐구분야... 3 Ch 2 생명의화학적이해 ( 원소, 화학결합 )...3 Ch 3 고분자... 5 Ch 4 세포의구조 ( 세포내소기관 )... 7 Ch 5 세포막 Ch 6 물질대사, 에너지, 효소 Ch 7 세포호흡 Ch 8 광합성 Ch 9 세포주기의조절 Ch 10 유전 Ch 11 중심명제 (CENTRAL DOGMA)...46 Ch 12 PROTEIN TARGETING/TRAFFICKING...60 Ch 13 유전자발현의조절 Ch 14 유전공학 Ch 15 생물정보학 BIOINFORMATICS...75 Ch 16 유전체학 GENOMICS Ch 17 기능유전체학 FUNCTIONAL GENOMICS...78 Ch 18 세포내신호전달 Ch 19 면역 Ch 20 진화 Ch 21 분류 Ch 22 식물 Ch 23 생식과발생 Ch 24 동물생리학 Ch 25 생태

3 Ch 1 생명과학의탐구분야 1. 바이러스 1 생물적특징- DNA, 단백질로구성, 돌연변이가나타남 2 비생물적특징- 단백질결정체로추출, 효소가없어독자적물질대사불가능. 2. 생명체구조수준세포 < 조직 < 기관 < 개체 ( 종 ) < 개체군 < 군집 < 생태계 세포 : 생명체의기본단위 종 : 분류의기본단위 개체군 (population): 진화 (evolution) 의최소단위 생태계 (ecosystem): 생물 + 물리적환경요소 Ch 2 생명의화학적이해 ( 원소, 화학결합 ) 1. 원자핵심체크중요원소 : C, H, O, N, P, S (O>C>H>N>Ca) 중요원자특성출제영역 Ca 뼈 이의성분 세포내의 이차신호전달물질 : 이차신호전달물질 : camp, IP 3, DAG, Ca 2+ 혈액응고, Ca 2+ -binding protein 인 (calmodulin) 은 Ca 2+ 과결합 근육수축, 신경자극전달, 수정막형성, 후활성화되어져다양한세포내반응수행 apoptosis 에관여. Mg 엽록소의구성성분 DNA polymerase 의보조인자 식물에서결핍시잎의황백화현상 Fe 헤모글로빈과 cytochrome 의구성성분 점돌연변이로인해비정상적인 헤모글로빈 ( 겸형적혈구빈혈증 P 핵산 (DNA, RNA), 인지질의성분 인산기는핵산에 (-) charge 제공 3

4 에너지대사에관여 (ATP) 32P: 핵산검출방사선동위원소 S 단백질의성분 35 S: 단백질검출방사선동위원소 ( 메티오닌 ), ( 시스테인 ) 에포함, 시스테인두분자가 만드는이황화결합은단백질 (3) 차구조에커다란기여 Na 체액의주요양이온 ( 삼투압유지 ) 신경의흥분전도에관여 K 세포액의주요양이온 ( 삼투압유지 ) 신경의흥분전도에관여 I 갑상선호르몬의성분 Cl 체액의주요음이온 삼투압조절에관여 2. 화학결합은공유결합과비공유결합 탄수화물의공유결합은 O-글리코시드결합, 단백질의공유결합은펩티드결합과이황화결합, 그리고 DNA, RNA 의공유결합은 N-글리코시드결합 & 인산이중에스테르결합 비공유결합은 ( 수소결합, 이온결합, 소수성상호작용, 반데르발스힘 ): 단백질 3 차구조에중요, DNA 에서의이중나선의구조에도중요 3. 물의특성 : 원형질의 70-80% 를차지, 수소결합으로연결 1 비열이크다 - 체온유지등항상성에관여 2 용매 ( 쌍극성구조 ) - 혈액에서물질운반, 식물의물관 / 체관에서물질운반 3 물질대사반응에참여 - 축합반응, 가수분해반응 4

5 Ch 3 고분자 1) 단백질 - C, H, O, N, S 등으로구성. / 세포구조물, 효소, 항체의성분. 1 아미노산이펩티드결합으로연결. 2 성질 : 온도, ph, 염농도등에의해구조변성 단백질의 1, 2, 3 & 4차구조 (1) 1차구조 : 아미노산들이 peptide bond로유전정보에따라선형으로연결된구조 (2) 2차구조 : 1차구조 + 수소결합등으로인해 α-나선구조혹은 β-병풍구조형성 (3) 3차구조 : 2차구조 + 이황화결합과비공유결합으로인해 3-D 구조형성, 단백질특성이나타남, polypeptide 1개 (e.g., Myoglobin) (4) 4차구조 : 3차구조를가지는 polypeptide가두개이상모여만든구조로서 subunit를가짐, (e.g., Hemoglobin) 2) 탄수화물 - C, H, O 로구성 / 주로에너지원으로사용. 1 단당류 : 6 탄당 ( 포도당, 과당, 갈락토스 ), 5 탄당 ( 리보오스 ), 4 탄당 ( 옥살아세트산, 말산 ) 2 이당류 : ( 엿당 )= 포도당 + 포도당, ( 설탕 )= 포도당 + 과당, ( 젖당 )= 포도당 + 갈락토스 3 다당류 : 녹말 ( 식물의저장탄수화물 α), 글리코겐 ( 동물의저장탄수화물 α), cellulose( 식물세포벽구성성분 β) 3) 지질 - C, H, O 로구성 / 에너지원으로사용 / 세포막, 호르몬의성분 중성지방 (3 지방산 +1 글리세롤 ), 인지질, 스테로이드 ( 콜레스테롤, 호르몬의성분 ) 4) 핵산 (DNA / RNA) - C, H, O, N, P 등으로구성 * 기본단위 : 뉴크레오티드 5) 무기염류 - 생체의구성물질 / 효소의활성화, 삼투압의유지및 ph 조절. 5

6 생체분자핵심체크 구성단위중요특성및 checkpoint 화학결합 DNA RNA deoxynucleotide (da, dg, dc, T) nucleotide (A, G, C, U) 유전정보저장, 안정유전정보전달, 불안정 RNA world scenario (ribozyme, RNA virus) 인산이중에스테르결합 N- 글리코시드결합 효소, 호르몬, 구조, 면역, 단백질 아미노산 유전자발현조절 변성요인 (ph, 열등 ) 구조와기능 펩티드결합, 이황화결합 필수아미노산 에너지저장 탄수화물 포도당 starch: 식물저장탄수화물 glycogen: 동물저장탄수화물 O- 글리코시드결합 cellulose: 식물세포벽구성성분 중성지방, 인지질, 스테로이드 지질 지방산 + 글리세롤 에너지저장, 세포막구성 포화지방산, 불포화지방산 에스테르결합 필수지방산 무기염류 체내완충작용에기여 Ca, Mg, Fe, S, P, I, Na, 체액의삼투압및 ph 조절 K 등효소의보조인자로작용 6

7 수용성비타민 비타민 B 복합체, 비타민 C 효소의조효소로작용, 모세혈관을 통하여흡수 ( 체내에서합성불가 반드시 지용성비타민 비타민 A, D, E, K 효소의조효소로작용, 림프관을 통하여흡수 섭식으로공급 ) 물 H 2 O 생명현상을가능하게함 극성용매, 응집력, 부착력 수소결합 Ch 4 세포의구조 ( 세포내소기관 ) 세포이론 (cell theory): 세포는생명체를이루는구조적, 기능적단위, 세포분열을 통해서세포가증식해서생명현상을가능하게한다는이론 1. 원형질 : 세포막을포함한세포내부, 세포에서살아있는부분 2. 원형질의특성 - 콜로이드상태 원형질유동 : ATP 소모, 살아있는세포에서세포질의이동현상. 3. 원핵세포와진핵세포 (1) 원핵세포 (prokaryote): 막구조의세포소기관없음 1 핵양체 (nucleoid): 막구조가없는 DNA 덩어리 2 세포벽 : 펩티도글리칸 (peptidoglycan) 이주성분 3 플라스미드 : 핵외성 DNA 4 메소솜 : DNA 복제후분리에관여, 막구조가변형되어진소기관 5 편모 : 양성자구동력을이용한박테리아운동기관, 플라젤린단백질로구성 (2) 진핵세포 (eukaryote): 막구조의세포소기관을가지고있음 7

8 1 핵 : 이중막 2 소포체 : 고분자물질의이동통로, 조면 / 활면소포체, 근소포체 3 리보솜 : 막구조가없으며단백질합성장소 4 골지체 : 물질의저장과분비담당 5 미토콘드리아 : 이중막구조, 세포내에너지생산 6 엽록체 : 이중막구조, 광합성 ( 탄소동화작용 ) 을통한세포내유기물합성 7 액포 : 노폐물의저장과분비 8 리소좀 : 가수분해효소다량함유 가수분해담당 9 편모와섬모 : 세포의운동기관 ( 튜불린으로구성 ) 10 퍼옥시솜 : 세포내독성물질제거 11 글리옥시솜 : 식물세포의지방산저장 12 세포골격 : 미세섬유 ( 액틴), 중간섬유 ( 케라틴, 스펙트린 ), 미세소관 ( 튜불린) 13 세포연접 : 간극연접 ( 동물 ), 원형질연락사 ( 식물 ) 4. 진핵세포내소기관핵심체크 1. 이중막구조를가지는세포소기관 : 핵, 엽록체, 미토콘드리아 2. 막구조가없는세포소기관 : 리보솜, 중심체, 인 3. 과산화물등의독성물질제거혹은노화와관련된세포소기관 : 퍼옥시솜 4. 세포내공생설과관련있는세포소기관 : 엽록체, 미토콘드리아, 편모 5. ATP 를합성할수있는세포소기관 : 엽록체, 미토콘드리아 6. DNA, 리보솜등을가지고있어복제를할수있는세포소기관 : 핵, 엽록체, 미토콘드리아 8

9 7. 동물세포와식물세포를비교했을때, 식물세포에만찾을수있는것 : 원형질연락사 (plasmodesmata), 글리옥시솜, 세포벽 ( 엽록체 : 대부분의식물세포뿐만아니라, 단세포동물인유글레나에서도관찰 ) 5. 원핵생물 vs 진핵생물 원핵생물 (prokaryote) 진핵생물 (eukaryote) 핵 Nucleoid ( 핵양체 ): 핵막無 Nucleus ( 핵 ): 핵막有 염색체형태일반적으로원형 (circular form) 선형 (linear form) 막구조세포소기관無有 세포벽펩티도글리칸 (peptidoglycan) 식물세포에만 (cellulose 가주성분 ) 리보솜 (ribosome) 70S (30S+50S) 80S (40S+60S) 복제기점 1 개 1 개이상 ( 동시다발적복제가능 ) DNA polymerase DNA polⅠ, II, III DNA pol α, β, γ, δ, ε RNA polymerase RNA pol RNA polⅠ, Ⅱ, Ⅲ 히스톤 (histone) 無有 인트론 (intron) 無有 RNA processing 無 有 (5'-capping, 3'-poly A tailing, splicing) 당화과정 (glycosylation) 無 有 유전자발현양상전사와번역이동시에일어남전사와번역이핵막에의해분리 유전자발현의조절전사단계에서조절다단계조절 번역의시작 SD sequence capping 구조인식 최초의아미노산 fomyl methionine (AUG) methionine (AUG) 9

10 operon 有無 mrna polycistronic mrna monocistronic mrna 핵외성 DNA plasmid mitochondria, chloroplast [ 확인문제 ] 1. 원핵세포와진핵세포의차이점이다. 옳은것은? 원핵 1 핵막이있다. 핵막이없다 진핵 2 리보좀의침강속도는 80S 리보좀의침강속도는 70S 3 단백질로싸인염색체 환상의 DNA 4 미토콘트리아가없다미토콘트리아가있다. 풀이 ) 4 2. 원핵세포에대한설명중적절한것은무엇인가? 1단세포성생물로핵은있으나미토콘트리아가없다. 2진핵세포와동일한구조와크기의리보솜 (ribosome) 을갖는다. 3히스톤 (histone) 이없는한개의염색체로된유전자를갖는다. 4역전사효소 (reverse transcriptase) 를가지므로 RNA 에서 DNA 로유전정보를흐르게할수있다. 풀이 ) 3 3. 세포내에존재하며작은알갱이모양으로 catalase 등의효소를함유하며신장과 간에서지방대사에중요한역할을하는것은? 1ribosome 2peroxisome 3lysosome 4chromosome 10

11 풀이 ) 2 4. 다음은어느세포내소기관의특징인가? 1)Cilia, 중심체, flagella 등을형성한다. 2) 단백질의합성이일어나는장소이다. 3) 세포내 ATP 를생성하는장소이다. 4) 단백질, 지질, 탄수화물등의각종생체물질을가수분해할수있는효소를저장하고있다. 5) 당단백질과다당류의합성및분비에관여한다. 풀이 ) 1) 미세소관 (Microtubule) 2) 리보솜 (ribosome) 3) 미토콘트리아 (Mitochondria) 4) 리소조옴 (Lysosome) 5) 골지체 5. 구성세포속에골지체가특히많이발달되어있는조직은? 1 근육조직 2 지방조직 3 연골조직 4 샘조직 풀이 )4 6. 다음중막의구조로되어있지않은세포내소기관은? 1 미토콘트리아 2 핵 3 리소좀 (lysosome) 4 리보솜 (ribosome) 풀이 )4 7. 세포의분비물형성과관계깊은세포내소기관은? 11

12 1 미토콘트리아 2 액포 3 리보솜 4 리소좀 5 골지체 풀이 )5 8. 고등동, 식물세포에공통적으로존재하는막상구조의세포소기관은? 1 미토콘트리아와엽록체 2 소포체와미토콘트리아 3 리보솜과소포체 4 중심체와골지체 5 골지체와엽록체 풀이 )2 9. 원핵세포와진핵세포에대한설명으로옳지않은것은? 1원핵세포는핵산만으로된한개의환상염색체를가진반면, 진핵세포는단백질-핵산복합체로된여러개의염색체를가지고있다. 2광합성을하는원핵세포의경우엽록체가없다. 3원핵세포의편모는 의구조가아니다. 4진핵세포의미토콘트리아에서이루어지는기능이원핵세포에서는원형질막에서수행된다. 풀이 )4 10. 항생물질 penicillin 의작용기작은? 1세포벽의 peptidoglycan 의교차결합 (cross-linkage) 을만드는 transpeptidase 반응을방해하여세포벽형성을억제한다. 2원핵세포의 70S 리보솜의 30S 단위체에결합하여단백질합성과해독과정의정확도를감소시킨다. 350S 리보솜단위체에결합하여 t-rna 가리보솜에결합하지못하게하고단백질생성시펩티드결합을못하게한다. 4DNA 의존성, RNA 중합효소를방해하여유전사전사를억제한다. 12

13 풀이 )1 Ch 5 세포막 1. 세포막의구조 : 유동모자이크막가설- 인지질 2 중층속에유동성단백질 2. 막의유동성 (fluidity) 에영향을주는요인 인지질을구성하는지방산의길이가짧을수록, cis-이중결합이많을수록, 콜레스테롤의함량이적을수록, 온도가높을수록막의유동성은증가되어진다. 3. 콜레스테롤의두가지역할 1) 동물세포막의견고성 (rigidity) 을증가 : 유동성감소 2) 온도가내려갔을때, 막이어는것을방지 (No crystallization) 4. 세포막을통한물질의출입 1) 확산- 고농도 저농도로물질이이동 2) 삼투- 세포막을경계로일어나는물분자의확산삼투압- 삼투현상에의해물이밀려들어오려는힘. 동물세포 식물세포 저장액물이들어옴 ( 적혈구 - 용혈 ) 팽윤상태, 팽압최대 고장액쭈그러짐원형질분리, 팽압 = 0 3) 선택적투과성- 분자의크기가작을수록, 지질에대한용해도 (= 분배계수 ) 가클수록세포막을쉽게통과. 4) 능동수송- ATP 소비, 농도경사에무관 5) 외포작용 ( 엑소시토시스 ), 내포작용 ( 엔도시토시스 ), 수용체매개내포작용 - ATP 소비 13

14 [ 확인문제 ] 1. 세포막의구조및기능에대해쓰시오. 풀이 ) 세포막의구조 1생체막 : 세포를구성하고있는기본적인막구조를말함 2물질조성 : 지질과단백질로구성인지질, 스테롤, 당지질친수성머리와소수성꼬리를갖는양친매성분자 (amphipathic) 3전자현미경 : 모든세포들이 6-10nme 두께의원형질막으로둘러싸여있음 4지질이중층은이차원적인유동구조이다. ( 지질이중층내에서인지질분자는회전, 측면확산, 플립 플롭 ) 5지질이중층의유동성은구성성분에의하여결정된다탄화수소의꼬리의길이와불포화정도에따라, 탄소의수가적고불포화도가높으면유동성이커짐 ) 6지질이중층은비대칭이다. 7지질이중층은용질과이온을투과시키지못한다. 작은비극성분자 (O 2, CO 2, N 2, 벤젠 ) 와비전하성극성분자 (H 2 O, 글리세롤, 에탄올 ) 은지질이중층을쉽게통과하지만이온과전하를띤분자들은크기에관계없이지질이중층을거의통과못함분자량이큰글리세롤이나포도당은통과하지못함 생체막의기능 생체막의기능 : 1 장벽역할 2 영양분이세포내부로불필요한물질은세포밖으로배출 14

15 2. 원형질막을비롯한세포내의모든막을기능적으로 ( ) 이라하며, 이들막들이 같은모양을하고있다고하여 ( ) 이라고도한다. 이러한막은 ( ) 로 구성되어있으며, 막구조에대한가설중유동모자이크모델에따르면단백질은대부분 구형단백질로서막표면에결합되어있는 ( ) 단백질과지질이중층의한층에만 매몰되어있거나, 또는두층전체에걸쳐가로지르는횡단막단백질과같은 ( ) 단백질이다. 풀이 ) 생체막, 단위막, 단백질과지질, 외재성, 내재성 3. 세포막의구조를가장바르게나타낸것은? 1 인지질의이중층에표재성단백질과내재성단백질이군데군데자리잡고있다. 2 지방의이중층에표재성단백질과내재성단백질이군데군데자리잡고있다. 3 인지질의이중층내외를단백질이둘러싸고있다. 4 지방의이중층내외를단백질이둘러싸고있다. 5 인지질의이중층으로되어있다. 풀이 )1 4. 세포막의분자구조를유동모자이크모형으로설명한것중틀린것은? 1세포막은능동수송의기능을지니며, 전자전달기능을가지고있어서생체내산화환원에관여한다. 2세포막의두께는막에따라서일정하지않다. 3인지질분자들이이중층을이루며탄수화물분자들이지질층의양쪽표면에존재한다. 4막단백질은구조물질인동시에막의특수한기능을하는효소또는운반체역할을한다. 풀이 )3 15

16 5. 원형질막의투과성에관한설명중옳은것은? 1 분배계수가큰화합물일수록쉽게투과한다. 2 지용성이작은물질일수록쉽게투과한다. 3 극성화합물은비극성화합물보다쉽게투과한다. 4 분배계수의크기에관계없이분자의크기가작은화합물일수록쉽게투과한다. 5 강전해질화합물이약전해질화합물보다쉽게투과한다. 풀이 )1 6. 세포막을통한물질의수송중옳은것은? 1분배계수가큰화합물은세포막을잘투과한다 2강전해질이약전해질보다막투과성이크다 3분자의크기가클수록투과도가크다 4지방산은탄소사슬이길어질수록막투과성이작다 풀이 )1 분배계수 = ( 지질에대한용해도 / 물에대한용해도 ). 분배계수가클수록쉽게 투과한다. 약전해질 > 강전해질. 비극성화합물 > 극성화합물. 작은분자 > 큰분자. 7. 다음의물질들가운데단순확산작용에의해서막을투과할수없는것은? 1CO 2 2H + 3H 2 O 4O 2 풀이 )2 8. 다음중능동수송에해당되지않는것은? 1 융털돌기에서의포도당의흡수 16

17 2 허파꽈리에서의가스교환 3 세뇨관에서의재흡수 4Na 펌프 5 조류의요오드흡수 풀이 )2 2 허파꽈리에서의가스교환은확산. 9. 물질소송중 ATP 가소모되는경우는? 1물이저장액에서고장액으로들어갈때 2용질이고장액에서저장액으로들어갈때 3세뇨관에서포도당이재흡수될때 4식물의뿌리에서수분이흡수되어물관을통해온몸으로이동될때 풀이 )3 1 삼투 (Osomosis ) 2 확산 (Diffusion) 10. 생체막을능동수송에대한설명중맞는것은? 1농도경사가있을때만물질의운반이일어난다. 2물질운반에에너지가필수적으로요구되지만, 운반체 (carrier) 는필요없다. 3능동수송계는하나의물질만을운반하는시스템이다. 4능동수송의방법이비가역적이어서용질은세포안으로혹은밖으로이동시킨다. 풀이 )4 1 농도가없을때도 2 운반체필요함 3 하나의물질만을운반하는시스템이아니다. 1. 물질대사 (metabolism) Ch 6 물질대사, 에너지, 효소 17

18 1) 동화작용 : 저분자 (monomer)+ 에너지 고분자 (polymer) 로합성예 : 광합성 2) 이화작용 : 고분자 저분자 + 에너지로분해예 : 세포호흡을통한포도당분해 2. ATP 합성 : ADP + P i ATP + H 2 O (1) 화학삼투적인산화 : 막사이의수소이온농도차이에의해유발되는양성자구동력을이용한인산화방법 1) 산화적인산화 : 미토콘드리아내막, F 0 F 1 ATP synthase 2) 광인산화 : 엽록체틸라코이드막, CF 0 CF 1 ATP synthase (2) 기질수준인산화 : 효소에의해유기물분자에붙어있는인산기를 ADP 에이동시켜 ATP 생산 3. 효소 : 전효소 = 주효소 ( 단백질 )+ 조효소 ( 유기물질, 비타민 )/ 보조인자 ( 무기염류 ) 1) 기질특이성 2) 기능 : 생체촉매 3) 주성분 : 단백질 최적 ph, 최적온도가존재. 4) 경쟁적 ( 활성부위 )/ 비경쟁적억제 (Allosteric: 단백질 4 차구조, 억제자가효소의조절부위에결합 활성부위구조변화 기질과의결합 / 반응조절 [ 확인문제 ] 1. 효소에대한다음설명중틀리는것은? 1 기질특이성이있다. 2 ph 에영향을받는다. 3 활성화에너지를감소시켜반응속도를증가시킨다. 18

19 4 온도가증가함에따라효소활성이더욱커진다. 5 효소반응속도는효소농도에비례한다. 풀이 )4 2. 생체내의효소의특성이아닌것은? 1 효소는각기특정한기질을갖고있어서그기질의반응에만작용한다. 2 효소는어느특정부분에입체적으로꼭들어맞는구조를가진기질만이효소 -기질복합체를형성한다. 3 온도의상승에따라효소의반응속도가증가된다. 4 구조가기질과유사한물질에의하여효소의작용이저해된다. 풀이 )3 3. 효소와무기촉매를설명한것중틀린것은? 1 효소와촉매모두각기특정한기질을갖고있어서그기질의반응에만작용하는특이성을갖는다. 2 촉매는온도의상승에따라반응속도가증가한다. 3 구조가기질과유사한물질에의하여효소의작용이저해된다. 4 효소마다각각의최적온도와최적 ph 를갖는다. 풀이 )1 4. 다음중효소의구조와기능에관한설명으로옳지않은것은무엇인가? 1 다른 RNA 를분해하는효소활성을갖는 RNA 를라이보자임 (ribozyme) 이라한다. 2 효소가불활성화 (denaturation) 되거나, 아단위 (subunit) 로분해되면효소활성을상실한다. 3 효소단백질에공유결합으로붙어있는 coenzyme 이나금속이온을보결분자단 (prosthetic group) 이라고부른다. 19

20 4 효소는반응에관여하는활성에너지를낮추므로효소에의한화학반응에서는반응의진행에필요한총에너지가감소한다. 풀이 )1 1 Ribozyme : catalyst( 효소 ) 로서작용할수있는 RNA 분자를말함. 물론다른 RNA 를분해하는 Ribozyme 이있기는하지만 Ribozyme 의정의는아니다. 5. 효소의작용은특정온도와 ( A ) 에서활발하다. 그이유는이요인들이효소의 ( B ) 를변화시키기때문이다. 풀이 ) A. ph B. 구조 6. 효모를터뜨려서만든액체를반투막으로투석하면주머니속에남은액체나투석되어 빠져나온액에도모두발효능력이없는데그이유는? 1 투석하면발효를일으키는물질이변성되어그기능을상실하므로 2 투석하면분자의작은조효소가반투막밖으로나오므로 3 투석하면고분자로된효소가반투막밖으로나오므로 4 투석하면고분자만이반투막을통과할수있으므로 풀이 )2 효소로서의기능을하기위해서는주효소 + 조효소 = 전효소로존재하여야하는데 반투막을통해조효소가주머니밖으로나와효소의기능을상실하게되었다. Ch 7 세포호흡 1. 포도당을이용하는세가지방법 (1) 산소호흡 1) 해당과정 TCA 회로 전자는전자전달계로이동, 최종전자수용체인산소와결합 2) 화학삼투적인산화에의해대부분의 ATP 생성 20

21 (2) 무산소호흡 1) 최종전자수용체는황산염, 질산염또는이산화탄소 2) 화학삼투적인산화에의해대부분의 ATP 가생성 (3) 발효 1) 해당과정의최종산물이호흡으로들어가지않고에너지가풍부한유기노폐물로전환 2) 전자전달계와화학삼투적인산화없이소량의 ATP 생산 3) 젖산발효 ( 근육통 )/ 에탄올발효 (CO 2 발생 ) 2. 세포호흡의 3 단계 21

22 (1) 해당과정 : 세포질에서산소없이포도당분해, 기질수준인산화 ; 1 포도당 2 피루브산 +2ATP+2NADH 22

23 (2) 시트르산회로 (TCA 회로 ; Krebs 회로 ) 과정 : 미토콘드리아기질, NADH, FADH 2 등을 생산하면서피루브산이 CO 2 와 H 2 O 로완전히산화 피루브산 + NAD + + CoA 아세틸 -CoA ( TCA 회로 ) + NADH + H + + CO 2 (3) 전자전달계및화학삼투적인산화 : 미토콘드리아내막, NADH, FADH2 에서나온전자가전자전달계를거치면서화학삼투적기울기인양성자구동력을만들고산소 ( 최종전자수용체 ) 와결합와여물 (H 2 O) 이됨. 이과정에서만들어진양성자구동력으로 ATP 가다량합성 지방과단백질의산화 ⑴ 지방의산화 : 지방산과글리세롤로분해되어호흡기질로이용. 1 지방산 (β 산화 ) 활성아세트산 TCA 회로 2 글리세롤 PGAL 피루브산 TCA 회로 23

24 ⑵ 단백질의산화 1 우선아미노산으로가수분해된다. 2 탈아미노반응에의해아미노기가이탈되어유기산이된후 TCA 회로로들어간다. [ 확인문제 ] 1. 다음의엽록체에관한설명중틀린것은? 1 광에너지를고정하여화학에너지로전환하는기관이다. 2 단백질을합성할수있다. 3 자체의환상 DNA 를가지고있으며복제가일어난다. 4 이중막으로되어있으며내막은크리스타라고하는주름진구조를가지고있다. 풀이 )4 4미토콘트리아 2. 세포호흡에대해쓰시오. ( 무기호흡과유기호흡을구분하여설명 ) 풀이 ) 유기호흡 (aerobic respiration): 산소에의해체내의물질이분해되어에너지를 발생하는호흡. 물질은완전히분해되므로많은에너지를발생시킴 무기호흡 (anerobic respiration) : 산소없이체내의물질이분해되어에너지를발생하는 호흡. 물질을완전히분해하지않으므로산소호흡에비하여에너지의발생량이적다. 호흡기질의불완전한분해로유기물이생성된다. 3. 유기호흡과무기호흡의차이점은? 1 유기호흡은고등동 * 식물에서나타나는호흡이지만, 유기호흡은하등식물에서만나타나는 호흡이다. 24

25 2 유기호흡은 CO 2 가방출되지만, 무기호흡에서는 CO 2 의방출이없다. 3 유기호흡에서는 O 2 가소비되지만, 무기호흡에서는 O 2 를소비하지않는다. 4 광합성능력이있는식물은유기호흡을하고광합성능력이없는식물은무기호흡을 한다. 풀이 )3 2 무기호흡중알코올발효에서는이산화탄소가발생. 4. 인체내의세포에서일어나는탄수화물의대사시에유기호흡과무기호흡에대한설명이다. 틀린것은어느것인가? 1 유기호흡의결과이산화탄소, 물, 에너지가생긴다. 2 무기호흡의결과젖산, 이산화탄소, 에너지가생긴다. 3 유기호흡에서생긴에너지가무기호흡의것보다크다. 4 젖산은세포내에쌓여서피로물질이된다. 5 신체내에쌓이는젖산은운동전후에통증을일으키기도한다. 풀이 )2 젖산발효에서는 CO 2 발생하지않음. 알콜발효에서 CO 2 발생. 5. 다음의어떤반응에서이산화탄소가방출되는가? 1 알콜발효 2 글리코겐의가수분해 3 젖산발효 4 해당과정 풀이 )1 6. 세포호흡에관한설명이다. 틀린것은? 1 크렙스회로는산소를이용하는호기성반응이다. 2 한분자의포도당이해당과정을거쳐총체적으로형성하는에너지는 4 분자의 ATP 와 4 분자의 NADH 이다. 3 세포성호홉의마지막단계인전자전달계는미토콘트리아내막에서일어난다. 25

26 4 한분자의포도당이해당작용과크렙스회로를거쳐완전히산화되어합성되는 ATP 분자수는 38 개이다. 풀이 )2 22 분자의 ATP 와 2 분자의 NADH 가생김 7. 해당작용의첫과정은다음중어떤화학작용에의해서일어나는가? 1 탈수작용 3 인산화 2 카르복실화 (carboxylation) 4 축합반응 풀이 )3 Ch 8 광합성 1. 의미 : 태양에너지가특정분자들의결합에의해포도당의생성에이용되는과정 6CO H 2 O + 빛에너지 C 6 H 12 O 6 + 6O 2 + 6H 2 O 2. 광합성의두부분 (1) 명반응 ( 비순환적광인산화, 틸라코이드막 ): 빛요구, 태양에너지 ATP 와 NADPH 로전환 (2) 암반응 (Calvin 회로, 스트로마 ): 빛을요구하지않는반응. ATP 와 NADPH 는포도당 생성에사용된후 ADP/Pi 와 NADP + 상태로되돌아감 3. 비순환적과정 : Z scheme 26

27 4. 순환적과정 : 전자가 Fd 에서 PQ 로.. 5. 캘빈회로 (Calvin cycle) C 3, C 4 & CAM plant 의비교 C 3 plant C 4 plant CAM plant 예대부분의식물옥수수, 사탕수수, 수수선인장, 파인애플등 최초산물 PGA(C3) Oxaloacetate(C4) 27

28 최초과정 CO 2 +H 2 O+RuBP 2PGA CO 2 +H 2 O+PEP Oxaloacetate CO 2 고정효소 Rubisco PEP carboxylase 수행세포 엽육세포 (mesophyll cell) 엽육세포 + 유관속초세포 (bundle sheath cell) 엽육세포 CO 2 고정은엽육세포에서 CO 2 고정장소 Calvin cycle 장소와동일 Calvin cycle 은Calvin cycle 장소와동일 유관속초세포에서 CO 2 고정시간낮낮밤 광호흡有 ( 탄소원의유실 ) 無 ( 탄소원의유실이없어효율적인탄소고정 ) 미토콘드리아와엽록체의공통점과차이점 (1) 공통점 - 세포내공생설지지 ( 환상의 DNA, 복제능력, 70S 리보솜, 이중막구조, ATP 생산 ) - 전자전달계존재 ; 양성자구동력을이용한 ATP 생산 (2) 차이점 미토콘드리아 엽록체 대사작용이화작용동화작용 최초과정 당의분해 피루브산의분해 광계의전자이탈 물의분해 최종과정물의합성당의합성 독특한구조크리스테구조라멜라구조 중요회로 TCA 회로 Calvin 회로 28

29 산소 (O 2 ) 소비 ( 최종전자수용체 ) 생성 ( 부산물 ) [ 확인문제 ] 1. 세포소기관가운데미토콘트리아와엽록체가갖는공통점은무엇인가? (5 가지를쓰시오 ) 풀이 ) 1 이중막구조 2 ciruclar DNA 3 자체의 ribosome(70s) 을가짐 4 자체의단백질합성기구를가짐 5 ribosomal RNA 가박테리아의그것과유사 6 streptomycin( 원핵 ) 가단백질합성을억제한다. 2. 순환적광인산화반응은 P 700 에서이탈된전자가 (1) 막내부에존재하는순환적 전자전달계를거쳐서다시 P 700 으로되돌아오는과정에서전자가한수용체에서다른 전자수용체로전달될때방출된에너지의일부는틸라코이드막밖에있는 (2) 이온을안으로 유입시키는데사용되며, 일부는 ADP 와무기인산으로부터 (3) 가만들어지는과정이다. 풀이 ) (1) 틸라코이드 (2) 수소 (3)ATP 3. 광합성의명반응에서생성된고에너지전자를암반응에전달하는물질은무엇인가? 1NADPH 2 2ATP 3FADH 4NADH 풀이 )1 명반응에서생긴 NADPH 2 는고에너지전자를 ATP 는에너지와무기인산을공급. 4. 녹색식물의광합성을 14 CO 2 존재하에서시켰을때생성되는화합물중가장먼저 14 C 로 표시되는것은? 1 인글리세르산 (PGA) 2 포도당 (glucose) 3 인그리세르알데히드 (PGAL) 4 리불로오스이인산 (RuBP) 풀이 )1 29

30 5. 광합성의명반응과암반응속도를지배하는주요환경요인을올바르게짝지은것은? 명반응 - 암반응 1 온도 - 빛의세기 2 온도 - CO 2 농도 3 빛의세기 - 온도 4 빛의세기 - CO 2 농도 풀이 )3 6. 진핵세포의미토콘트리아나엽록체가원시의원핵생물로부터유래한후손이라는내부공생 (endosymbiosis) 의가설을지지하는증거가아닌것은? 1미토콘트리아나엽록체의 DNA 는세균에서와같이공유결합으로폐쇄된환형이다. 2미토콘트리아나엽록체는독자적인리보솜 (70S) 을갖고있다. 3스트랩토마이신이미토콘트리아와엽록체의단백질합성을억제한다. 4리보솜 RNA 의염기서열이진정세균과유사하다. 5이들의 ATPase 유전자 DNA 염기서열이진정세균과유사하다. 풀이 )1 내부공생의가설의증거가 다음중미토콘드리아와엽록체의내부공생의기원을설명하는데적당하지못한것은? 1 박테리아가후손을만들때미토콘드리아나엽록체의크기는적당했다. 2 미토콘드리아와엽록체는자신의 genome 을가지고있으며, 자신의모든단백질을생산한다. 3 그들은 Histon 과결합하지않은 circular DNA 를갖는다. 4 미토콘드리아와엽록체의막은진핵세포의기능과유사한효소와 transport system( 운송계 ) 을갖는다. 5 미토콘드리아와엽록체의 ribosome은진핵세포의 ribosome 보다대장균이나포도상구균, 질소균 (Azotobacteria) 와같은 Eubacteria의 ribosome과더유사하다. 풀이 )2 30

31 Ch 9 세포주기의조절 Ch 9-1 세포분열 1. 세포주기 (Cell Cycle): 세포분열이반복될때분열기 (M 기 ) 에서다음분열기까지 A. 간기 B. 분열기 핵분열 + 세포질분열, 염색체수의변화에따라감수분열과체세포분열 1) 핵분열 : 1 전기 2 중기 3 후기 4 말기 2) 세포질분열 : 1 동물세포 : 세포질만입 ( 바깥쪽 안쪽 ) 2 식물세포 : 세포의적도판위치에골지체가모여세포판 (cell plate) 형성 세포벽으로변화, 분리 ( 안쪽 바깥쪽 ) C. G 0 ( 분열정지기 ): 암세포는 G 0 기가없다 ; 복제양 Dolly 의탄생과밀접한연관 D. 세포주기조절인자 : cyclin, cdk 31

32 (1) G1/S (cyclin E)-Cdk = SPF (S-phase promoting factor) (2) G2/M (cyclin B)-Cdk = MPF (maturation promoting factor) 세포주기조절인자단백질유전자에돌연변이 세포주기의부적절한 monitoring 정상세포가암세포로발달 2. 진핵생물의염색체 뉴클레오솜 (nucleosome) 형태로안정화 염색질을이루는단위 뉴클레오솜 (nucleosome)=dna+ 히스톤단백질복합체 - 간기에는염색사의형태로있다가분열기에는염색체형태로응축 - 동원체 : 염색체의잘록한부분 세포분열시방추사가부착하는곳 염색체의종류 1 상동염색체 : 크기와모양이같은한쌍의염색체 ( 부모로부터한개씩물려받음 ) 2 상염색체 3 성염색체 예 ) 사람의염색체 : 2n=46 상염색체 : 44 개 (22 쌍의상동염색체 ), 성염색체 : 2 개 ( 남자 XY, 여자 XX) * 핵상 : 세포내의염색체수또는조합 생식세포의핵상 - n, 체세포의핵상 - 2n * n (genome) = 한쪽상동염색체의수 ; 생식세포에들어있는염색체또는유전자의 전체 ; 생물체의기능을유지하는데필요한염색체의한조 32

33 3. 체세포분열 : 모세포와동일한 2개의딸세포형성 4. 감수분열 ( 생식세포분열 ) 1) 감수분열의특징 : 세포분열이연속적으로 2회진행 (4개의딸세포형성 ) - 전기Ⅰ의 2가염색체 (=4분염색체 ) 사이의교차 ( 키아즈마관찰 ) 와중기Ⅰ의무작위분배 새로운유전자조합을통한자손의유전적변이증가 유전자의다양성추구, 다양한배우자를형성해환경변화에적응 체세포분열과감수분열의비교 비교점체세포분열감수분열 ( 생식세포분열 ) 식물 - 생장점, 형성층 분열장소 생식기관 동물 - 몸전체 분열시기생장할때체세포형성시생식세포형성시 분열횟수 1 회연속 2 회 ( 이형분열 동형분열 ) 염색체수변화없다 (2n 2n) 반감된다 (2n n n) DNA 의상대량 변화 1 (S 기 ) (S 기 ) 2 1 1/2 딸세포의수 2 개 4 개 의의 ( 분열 단세포생물 : 증식 생식 ; 수정후생물의정상적인 결과 ) 다세포생물 : 성장 염색체수를유지 ( n + n = 2n ) 교차없음있음 Ch 9-2 암 (Cancer): 세포가통제를받지않고증식하는것 ; 탈분화된세포 - 암세포 : 텔로머라제항상존재, 노화없이죽지않고영원히세포분열, 세포배양시 정상세포와같은접촉저해현상없음 33

34 - 원암유전자 ( 정상세포에서세포분열조절관여단백질암호화 ) 돌연변이 암유전자암억제유전자 : p53 - 암치료법 : 외과수술, 방사선요법, 화학요법 ( 항암물질 ), 면역요법, 호르몬요법, 유전자치료법 Ch 9-3 Telomere 와노화 - 텔로미어 : 염색체 DNA 양말단, 몇개염기로구성된반복서열존재, 세포분열시 (DNA 복제 ) 길이가짧아짐 세포노화 Ch 9-4 Apoptosis (Programmed Cell Death) - 세포사멸 : 유전자발현프로그램 ( 발생 ) 이나외부환경 ( 감염등 ) 에의해세포자살유도 Ch 9-5 분화 : 특정유전자의선택적발현 특수기능수행세포로분화 [ 확인문제 ] 1. Cell cycle 중 S 기에일어나는주현상은? 1염색체이동 2효소및구조단백질합성 3세포막형성 4DNA 형성 풀이 )4 2. 유사분열. 맞는것은? 1유사분열의전기란 DNA 의복제가일어나는단계이다 2유사분열의중기에는방추체에의하여염색체가적도판에일렬로배열 3인체의신경세포와근육세포는유사분열에의하여세포의복제가가능 34

35 4 유사분열은세포주기의 S 와 G 2 사이에일어난다 풀이 )2 3 간을이루는일부세포와모든신경세포는어릴때분열중지 4G 2 와 G 1 사이 3. 사람염색체의배수체는 46 이다. 다음중올바르지않은것은? 1n 은 23 이다. 2난자에는 23 개의염색체가있다. 3정자에는 46 개의염색체가있다. 4유사분열의중기과정에서는 92 개의염색체가존재한다. 풀이 )3 323 개 4난자에서온 23 개, 정자에서온 23 개가있었는데 S 기때복제가일어나각각 46 개씩되어총 92 개의염색체가존재. 4. 감수분열에대한설명중맞지않은것은? 1생식세포에서일어나며염색체의수를반감시킨다. 2암, 수의생식세포가각각감수분열을끝내면 4 개씩의동일한세포를만들어낸다. 3제 1 차감수분열전기에유전자의재조합이일어난다. 4유전자의재조합은결국생물의다양성을가져오므로환경에대한적응을유리하게한다. 풀이 )2 2전기Ⅰ의교차 (crossing over) 와중기Ⅰ의무작위분배 (random assortment) 에의해유전적변이발생하기때문에동일한세포가아니다. 5. 다음중감수분열에대한설명중틀린것은? 1교차가일어난다. 2제 1 감수분열은전기, 중기, 후기로나주어진다. 3제 1 감수분열때상동염색체쌍이분리된다. 4제 1 감수분열때염색분체가분리된다. 35

36 풀이 )4 동원체는분열하지않아서염색분체는분리되지않는다. ( 유사분열과감수분열 I 의 차이점 ) 6. 체세포분열과감수분열의특징을비교설명하라. 풀이 ) 감수분열 1 감수분열은난자와정자에서염색체수를절반으로줄임으로써수정이가능하도록해준다. 2 감수분열은염색체를섞고재배열시켜자손의유전적변이를증가시킨다. ( 전기Ⅰ의교차 (crossing over) 와중기Ⅰ의무작위분배 (random assortment) 에의해 ) 3제 I 감수분열과제 II 감수분열로나눔감수분열중기Ⅰ에서는한동원체에한극에서나온방추사만이부착된다. ( 한동원체에한극에서나온방추사만부착 ) ( 유사분열중기에서는양극에서나온방추사가양쪽에서한동원체에부착 ) 4생식세포형성시에만일어난다 5감수분열후기Ⅰ에서는한방향에서끌어당기기때문에동원체는분열하지않는다. ( 이동이시작되면자매염색체를그대로가지고있는상태에서상동염색체가서로분리되어극으로끌려가며후기Ⅰ이끝나면각딸염색체의염색체수는절반으로줄어든다.) 체세포분열 단세포생물 : 암컷과수컷에서오는유전물질의결합이없는무성생식의한방법 다세포생물 : 새로운세포를형성하고생장. 오래되고마모된세포의교체 - 상처의치유 7. 감수분열 II 는어떤점에서유사분열과유사한가? 1 상동염색체가접착한다. 2 분열전에 DNA 복제가일어난다. 36

37 3 딸세포는 2 배체이다. 4 자매염색분체가후기에분리된다. 5 염색체수가감소된다. 풀이 )4 8. 감수분열전기에양친으로부터온 2 개의상동염색체는서로마주접하여 (1) 가된다. 이어서이는 4 가닥의염색분체로되는데, 이때다른상동염색체유래의염색분체는여러점에서교차하며, 이교차점을 (2) 라고하는데, 이부분에서염색체의일부가바뀌면서 (3) 의교환이일어나며이러한과정을교차라한다. 풀이 ) (1) 2 가염색체 (2) 키아즈마 (Chiasma) (3) 유전물질 2 가염색체 (bivalent) : 이시기에는단지두가닥의실모양구조가관찰되기때문 4 분염색체 (tetrad) : 그후에곧바로각상동염색체에 2 개씩모두 4 개의염색분체가관찰됨 9. 암의발생과관련된항으로맞는설명은? 1모든암은단세포에서시작된클론이다 2virus 가암의원인이된다는증거는아직발견되지않았다 3화학적발암물질에노출되면잠복기를갖지않고암이즉시발생 4암세포는분화가잘일어난세포이다. 풀이 )1 Ch 10 유전 37

38 * 유전기본용어 대립유전자 : 대립형질을결정하는유전자. 상동염색체위에동일한위치에존재 표현형 : 겉으로들어나는형질 ( 둥글다, 주름지다 ) 유전자형 : 표현형을유전자기호로표시 (RR, rr, RRYY, RrYy) [1] 유전의기본법칙 1) 멘델의법칙 : 1 우열의법칙 2 분리의법칙 3 독립의법칙 2) 검정교배 (testcross) R (RR/Rr?) ⅹ rr [2] 여러가지유전현상 1) 중간유전 ( 불완전우성 ): 대립유전자사이의우열관계불완전 F 1 에서중간형질발현 ex) 분꽃 (Rr.. 분홍꽃 ) 2) 공동우성 : 이형접합체에서양친의특성이함께나타나는경우 예 )MN 혈액형 3) 치사유전 ex) 들쥐의털색유전 (YY 열성치사 ), 헌팅턴무도병 (HH,Hh- 우성치사 ) 4) 복대립유전 : 하나의형질에 3 개이상의대립유전자관여 ; 하나의유전자좌위에많은 대립유전자 ( 그러나, 한개체에서한형질은 2 개의대립유전자임 ) ex) ABO 식혈액형 5) 다면발현 : 하나의유전자가여러형질에관여 다인자유전 6) 세포질유전 ( 모계유전 ): 암컷의세포질에있는색소체유전자에의해잎의색깔이결정. 38

39 ex) 분꽃의잎의색깔 7) 크세니아 (Xenia) ( 부계유전 ) 1 찰벼 (aa) 의암술에메벼 (AA) 의화분을수분시키면, 찰벼그루에메벼가맺힌다. 2 메벼 (AA) 는찰벼 (aa) 에대해우성 : 정핵 (A) + 난세포 (a) 배 (Aa) 메벼맺힘 [3] 유전자와염색체 1) 연관 : 유전자들이동일염색체에존재. 생식세포형성시함께이동, 자손에함께유전!! 연관군 동일염색체상에연관되어있는유전자들 사람 2n = 46, 연관군 23 개 2) 교차 ( 불완전연관 ) 1 제 1 감수분열전기에 2 가염색체 ( 상동염색체의접합 ) 형성시 : 염색분체사이에서유전자일부교환 교차가일어나는장소는, 키아즈마 (Chiasma) 교차가없을때, 생식세포의분리비? AB:ab = 1:1 (Ab, ab 는없음 ) 교차가일어날때, 생식세포의분리비? AB:Ab:aB:ab = n:1:1:n 2 교차율 (r) 감수분열시연관되어있는두유전자사이에서교차가일어나는정도 (%) 유전자간의거리가가까울수록연관은강하고교차율은작다. 생식세포의비를알기위해검정교배이용 ( 검정교배시의표현형의비가생식세포의비와같으므로 ) 39

40 3 염색체지도 염색체에있는유전자의배열순서와상대적위치를교차율을이용하여 직선상에나타낸것 ; 1 모건 (morgan)= 교차율 1% 에해당하는상대적거리 [4] 성과유전 1) 반성유전 : 유전자가성염색체 X 에존재 ; 형질이암수모두에게유전 1 색맹 ; 열성유전 ; XX( 정상 ), XX'( 정상-보인자 ), X'X'( 색맹 ); XY( 정상 ), X'Y( 색맹 ) 2 혈우병 ; 열성유전 ; XX( 정상 ), XX'( 정상-보인자 ), X'X'( 치사 ); XY( 정상 ), X'Y( 혈우병 ) 2) 한성유전 : 유전자가성염색체 Y 에존재 ; 항상한쪽성 ( 수컷 수컷 ) 한정되어유전 ex) 사람의귓속털 3) 종성유전 : 상염색체에존재하는유전자로서발현형질이성과관계가있는유전 ; 성호르몬의영향을받아, 에따라우성과열성이달라진다. ex) 대머리 : 테스토스테론의영향 - 여자 : BB( 대머리 ), Bb( 정상 ), bb( 정상 ): 여자에게는열성 ( 호모일때만발현 ) 남자 : BB( 대머리 ), Bb( 대머리 ), bb( 정상 ): 남자에게는우성 [5] 사람의유전과변이 1) 사람의유전형질 - 한가지형질을나타내는데관여하는대립유전자의종류가많고, 1 개의유전자가관여하는형질이많다. 2) 변이 1 개체변이 : 같은유전적바탕, 환경에따라형질발현에차이 ; 후천적으로환경의영향을받아얻어진획득형질 유전되지않음. 2 돌연변이 : 어버이에게없던형질이자손에게나타나유전되는현상 ; 유전자나염색체의이상에의해나타남. ᄀ유전자돌연변이 DNA 의염기서열변화 ex) 겸형적혈구빈혈증, 페닐케톤뇨증 40

41 ᄂ염색체돌연변이ㄱ. 염색체의구조이상 : 1결실 2중복 3역위 4전좌 : 상동이아닌염색체사이에서염색체일부교환ㄴ. 염색체수의이상 이수성- 감수분열시염색체의비분리현상으로염색체수가정상보다많거나적어짐 (2n±1, 2n±2) 예 ) 핵상특징 다운증후군 2n+1 21 번염색체가 3 개 터너증후군 2n-1 성염색체 XO, 외관상불완전한여자, 생식불능 클라인펠터증후군 2n+1 성염색체 XXY, 외관상불완전한남자, 생식불능 배수성 염색체의기본수 1 조 (n) 가증감하는현상 배수체 2배체 (2n) 반수체 (n), 3 배체 (3n), 4 배체 (4n) 등으로되는경우 - 다배체는동물에서보다식물에흔하고진화에중요한역할 ; 배수염색체를가지는식물은정상식물보다더크고생장력이왕성한경향 [ 확인문제 ] 1. 멘델의유전실험중에서한형질에대한유전자형이우성과열성유전자로구성되어있고표현형이우성인이형접합체 (heterozygote) 끼리교배시킨결과, 다음세대에서이형질에대한우성과열성의표현형이 3 :1 으로나타났다. 이런현상은? 1우성의법칙 2분리의법칙 3독립의법칙 4중간유전의법칙풀이 )2 41

42 2. 멘델은둥글고 (R) 노란색 (Y) 의콩을주름지고 (r) 녹색 (y) 인콩과교잡하였다. 1)F 1 에서얻은콩의유전자형과표현형은? 2)F 1 을자가수정시켰을때예상되는 F 2 의표현형의종류와비율은? 3) 위에서와같은결과로부터무엇을알수있는가? 풀이 ) 1)RrYy, 둥글고노란색인콩 : 우열의법칙 2) 분지법을이용하면쉽게구할수있다. RrYy x RrYy 를교배시키면표현형 3/4 둥근 3/4 노란색 9/16 둥글고노란색인콩 1/4 녹색 3/16 둥글고녹색인콩 1/4 주름진 3/4 노란색 3/16 주름지고노란색인콩 1/4 녹색 1/16 주름지고녹색인콩 9 : 3 : 3 : 1 = 둥글고노란색 : 둥글고녹색 : 주름지고노란색 : 주름지고녹색 3) 두쌍의유전형질이유전될때각쌍의유전자는다른유전자에영향을미치지않고서로독립적으로분리의법칙을따라유전한다. 즉독립의법칙이성립한다. 3. ABO 혈액형유전방식과응집관계에대해설명하시오. 풀이 ) 적혈구에존재하는특정항원에유무에따라혈액형이구별된다. ( 적혈구세포막에 붙어있는다당류 ) 복대립인자는 A, B, AB, O 형등의혈액형을나타내는 ABO 혈액형이다. ABO 혈액형을결정하는대립인자는 I A, I B, I O 이다. (I 유전자 : 다당류를생산하는데 관여함 ) 42

43 I A, I B 는공우성 (codominance) 이고적혈구막에각각 A 항원과 B 항원을갖고있으며, 대립인자 I O 는 I A, I B, 에대하여열성이다. 모든사람의면역계는자신의세포표면에존재하지않는항원에대한항체를만든다. A 형의사람은항 B 항체를, B 형은항 A 항체를, O 형은이두종류의항체를생산한다. 혈액형 A 형 B 형 AB 형 O 형 응집원 A B A, B 없다 응집소 β α 없다 α, β A 형표준혈청 ( 항 β 혈청 ) : 응집이되면 B 형 ( 왜냐면 A 형표준혈청에는응집소 β 있으므로 수혈받는 B 형의피에응집원 B 가있어서응집 ) B 형표준혈청 ( 항 α 혈청 ) : 응집이되면 A 형 A 형, B 형표준혈청에모두응집이되면 AB 형 A 형, B 형표준혈청에모두응집이안되면 O 형 cf) 복대립유전자 : 하나의유전자좌위에많은대립유전자가있을수있다. 4. 정상적인유전적예측에의하여색맹인여자아이아버지의유전자형을설명하시오. 풀이 ) 딸이색맹 (X'X') 이므로딸아이의아버지는반드시 X'Y( 색맹 ). 5. 다음중반성유전 (X- 연관유전 ) 이아닌것은? 1 초파리눈빛깔의유전 2 색맹 3 혈우병 4 귀의다모증 풀이 )4 6. 염색체와유전에관련된설명중맞지않는것은? 1 사람에서발생하는 X- 연관유전의예로는적록색명과혈우병이있다. 43

44 2하나의형질을결정하는두개의대립인자는상동염색체상의동일한유전자좌위에위치한다. 3한쌍의유전자분배가다른유전자쌍과무관하게이루어지는것을독립의법칙이라한다. 4한염색체위에있는두유전자의형질발현에서일어나는연관 (linkage) 은독립의법칙에따른다. 풀이 )4 7. 같은염색체상에있는유전자들의재조합빈도가다음과같을때, 그유전자들의순서는? ( 재조합빈도 : A-B=8 map units ; A-C=28 map units A-D=25 map units ; B-C=20 map units ; B-D=33 map units ) 1 A-B-C-D 3 B-A-C-D 2 A-C-D-B 4 D-A-B-C 풀이 )4 8. 양성잡종 AaBb 에서 Ab/aB 가서로연관되어있고교차율이 50% 이다. 이개체가 만드는생식세포의분리비는 Ab : AB : ab : ab 는? 풀이 ) 교차율이 50%( 독립유전 ( 이므로 Ab : AB : ab : ab = 1 : 1: 1 : 1 이된다. 9. 초파리에서나타난세가지형질에대하여교배를한결과다음과같은유전자형의 자손을얻었다. 연관된유전자는어느것인가? RrXxYy x rrxxyy 1 RrXxYy : 1 rrxxyy : 1 RrXxyy : 1 rrxxyy 1 ( R 과 X ), ( r 과 x ) 2 ( X 와 Y ), ( x 와 y ) 3 ( R 과 Y ), ( r 과 y ) 4 ( R, X 와 Y ), ( r, x 와 y ) 풀이 ) 1 검정교배와연관과교차 44

45 만약연관이안되어독립유전을한다면 RrXxYy 의생식세포의종류만큼의자손을얻을것임. 즉 RrXxYy, RrXxyy, RrxxYy, Rrxxyy, rrxxyy, rrxxyy, rrxxyy, rrxxyy 그런데자손의유전자형을보니까 RrXxYy : rrxxyy : RrXxyy : rrxxyy = 1:1:1:1 의비로나타났다. 즉이말은세가지형질이독립유전을따르는것이아니라연관된유전자가있다고말할수있다. 위의자손의유전자형이나올수있는경우는 R 과 X, r 과 x 가한염색체에서같이행동하는경우이다. 10. 아래의그림과같이유전자가배열되어있을때이를 genotype ddeeff 와교배시키면 다음대의표현형의종류는? ( 단, 교차는일어나지않았다.) 풀이 )3 왼쪽오른쪽은서로상동염색체이다. 그리고 D 와 E(d 와 e) 는서로연관되어있다. 위의그림의염색체조합에서나올수있는생식세포는 DEF, DEf, def, def 이다. 만약 D,E 와 d,e 가서로교차되면나올수있는생식세포는 DEF, DEf, def, def, DeF, Def, def, def 8 종류가된다. 11. 외관상불완전한여자로 X 염색체가 1 개적은 XO 를갖는이수성? 풀이 ) 터너증후군 12. 염색체의수적이상으로생기는돌연변이를설명한것이아닌것은? 1 감수분열에서상동염색체의불분리 ( 미분리 ) 로일어난다. 45

46 2 다운증후군은 21 번째염색체가트리소머를이룬다. 3X 선및그밖의이온화방사선으로염색체가절단되었을때일어날수있다. 4 배수성은식물의경우콜히친같은화학약품을이용하여인위적으로유발시킬수있다. 풀이 )3 1 이수성 2 이수성 3 염색체의구조적이상 4 배수성 ( 콜히친을처리하면방추체의 형성이억제됨 ) 13. 염색체의구조적이상으로생기는돌연변이가아닌것은? 1 결실 2 배수성 3 역위 4 전좌 풀이 )2 Ch 11 중심명제 (CENTRAL DOGMA) Replication Transcription Translation DNA RNA Protein Reverse Transcription 특정형질의발현 : DNA로부터단백질로의유전정보의흐름 (DNA mrna Protein), 생명체를이루는유전물질의근간이되는것은 DNA라는가설 Ch11-1 핵산기본구조 (1) 구성원소 : C, H, O, N, P (2) 구성단위 : 뉴클레오티드 (5 탄당 + 인산 + 염기 ) (3) 구성단위의연결 : 인산이중에스테르결합 46

47 핵산의종류 (1) DNA (deoxyribo nucleic acd): 유전정보의저장, 복제이중나선구조 1 수소결합과소수성상호작용에의해안정 2 상보적인수소결합 (A=T, G C): Chargoff's rule (A = T & G = C) 3 이중나선은서로역방향배열 (antiparallel) 4 당과인산은이중나선의골격, 염기는이중나선의안쪽에위치 DNA 이중나선구조의종류 (1) B-form (Watson-Crick helix): 오른나사, 역방향, major/minor groove (2) A-form: dehydrated form; usually found in RNA-RNA & DNA-RNA hybrids (3) Z-form: 왼나사, polymers of alternating purines and pyrimidines, 특정암에서발견 DNA의특징들 1 DNA 는 deoxynucleotide 들의연결 2 5 탄당 (deoxyribose) 은 2 번탄소에 OH 기없으며 3 인산 (phosphate) 기는 (-) charge 제공 4 염기 (base) 는 purine 계 (A, G) 와 pyrimidine 계 (C, T) (2) RNA (ribonucleic acid) 1) 종류및기능 1 mrna 2 rrna 3 trna 2) 특징들 1 RNA 는 nucleotide 들의연결 47

48 2 5 탄당 (ribose) 은 2 번탄소에 OH 기존재 3 인산 (phosphate) 기는 (-) charge 제공 4 염기 (base) 는 purine 계 (A, G) 와 pyrimidine 계 (C, U) Ch11-2 DNA 유전물질로서이용되기에적합한 DNA의성질 : 유전정보, 복제성, 안정성, 유전적가변성 (Mutability) DNA 가유전물질이라는증거 (1) 폐렴균의형질전환 (2) Hershey-Chase의실험 Ch11-3 DNA 복제 (Replication): DNA 주형과 free 3' -OH group 필요 반보존적복제 : Meselson 과 Stahl ( 15 N/ 14 N) 증명 원핵생물의복제에필요한효소들 복제에관련된요소들 기능 initiator proteins (DnaA, DnaB, DnaC) 복제기점 (replication origin) 에결합하여 DNA strand 를분리하여복제를시작하게한다. DNA helicase 복제포크 (replication fork) 에서이중나선의 DNA 를풀어준다. SSB(single-strandbinding proteins) 풀어진단일나선에결합하여재결합을방지한다. DNA gyrase 복제포크앞에서이동, DNA 를절단하고봉합 DNA 의풀림과꼬임조절, 장력제거 복제포크에서 DNA supercoiling (3 차구조 ) 을풀려있게한다. ( 진핵 topoisomerase) Primase 짧은 RNA primers 를합성한다. RNA primer 는 DNA 사슬에결합하기위한 3 -OH group 을제공한다. DNA polymeraseⅢ 5' 3' polymerase activity 로새로운 DNA strand 를신장 (elongation) 시켜나간다. 48

49 DNA polymeraseⅠ 5' 3' exonuclease activity 로 RNA primers 를제거하며, 그부분을 dntps 로대체한다. DNA ligase lagging strand 에서의새롭게합성되어지는 Okazaki fragments 를연결한다. 원핵생물과진핵생물의 DNA polymerases 비교 (1) E. coli 내에서의 DNA polymerases DNA polymerase 기능 DNA polⅠ RNA primer 제거 DNA polⅡ DNA repair DNA polⅢ DNA 주된합성 (2) 진핵생물 DNA polymerases DNA polymerase 기능 α(alpha) DNA 합성의시작 (priming 기능 ) β(beta) DNA repair 와 recombination 기능 γ(gamma) 미토콘드리아 DNA 합성 δ(delta) leading strand 와 lagging strand 의주된합성 복제과정 시작 (initiation), 진행 (elongation), 종결 (termination) 1. 시작 (initiation) (1) 원핵생물 (prokaryote): 1 개의복제개시점 (2) 진핵생물 (eukaryote): 다수의복제개시점 2. 진행 (elongation) 49

50 (1) 원핵생물 (prokaryote) 1) 복제포크 (replication fork) event 1 gyrase 가 supercoiling 제거 2 helicase 가 DNA 의이중나선을풀어줌 3 SSB 가풀려진나선의재결합방지 4 DNA polymeraseⅢ는 dntps를이용 5 3 polymerization 수행 5 leading strand 와 lagging strand 동시에합성, 5 3 방향성때문에 lagging strand 에서는 looping 6 primase가 RNA primers 합성수행 7 DNA polymeraseⅠ: 5 3 exonuclease activity 가 RNA primer 제거 합성 연결은 ligase 2) 선도가닥 (leading strand): 연속적복제 (continuous replication) 지연가닥 (lagging strand): 불연속적복제 (discontinuous replication) 50

51 (2) 진핵생물 (eukaryote) 1) prokaryote와거의유사, 몇가지차이점 2) histones 은 DNA 와해리되었다가재결합 원래의 histones 은 leading strand 쪽의 dsdna 에결합, 새롭게합성된 histones 은 lagging strand 를포함하는 dsdna 에결합. 3. 종결 (termination) (1) 원핵생물 (prokaryote): circular DNA form 1) termination (Ter) site 에서복제의종결 (2) 진핵생물 (eukaryote): linear DNA form 1) 새로합성된 strand 의 5'-end 부분에서 RNA primer 제거 불완전한 5'-end 2) chromosome 끝부분인 telomere 에는 TTAGGG ( 사람 ) 가수백번반복 3) 불완전한 5'-end의극복을위해 telomerase 존재 51

52 4) 노화가진행될수록 telomere 의길이가짧아짐 DNA replication 의특성 1. 반보존적복제 2. 개시는특정염기배열에서일어난다 (replication origin) 3. Replication fork 는양쪽방향으로이동 - bidirectional 4. Chain elongation 은 5' 3' 방향 5. 선도가닥은연속, 지연가닥은불연속복제 - Okazaki fragment 6. RNA primer 필요 Ch 11-4 RNA RNA Types 1. messenger RNA (mrna): 유전정보전달 (about 10% of cellular RNA) 2. transfer RNA (trna): 아미노산운반 (about 20% of cellular RNA) 3. ribosomal RNA (rrna): 리보솜구성성분 (about 70% of cellular RNA) Ch11-5 전사 (Transcription) 원핵 : a single polymerase ((2(( + σ 시그마 ) 진핵 : 3 distinct RNA polymerases RNA pol I: 18S, 5.8S, and 28S rrna RNA pol II: mrna precursors and some snrnas and scrnas RNA pol III: trna, 5S rrna, and some snrnas and scrnas 원핵 -35 & -10 (Pribnow box) region; seq 와 spacing 이프로모터효율에중요 52

53 시그마인자가 -35 & -10 regions 인식 진핵 RNA pol II- mrna genes 진핵 mrna 유전자기본구조 : exon+intron+basal promoter+enhancers TATA-box (similar to Pribnow-box) & CCAAT-box 원핵에서의전사 (1) Initiation: Promoter: 전사개시를위한 RNA pol 결합부위 (Sigma 인자가결합 / 인식 ) (2) Elongation: de novo RNA synthesis - primer 불필요 (3) Termination : rho 단백질의존적 & rho-비의존적 진핵에서의전사 1. 진핵세포전사개시참여인자 (1) RNA 중합효소 (2) 전사인자 (Transcription factors): 전사개시에필요 Transcription factors 의작용방식 : 1 특정 DNA 염기서열인식 2 단백질상호작용 (3) Promoters (4) Enhancers: 특정 DNA 서열, RNA 중합효소의프로모터이용성증가, 특정세포에서만기능, Function on either DNA strand, in either orientation, and in any location (upstream or downstream) relative to the promoter Ch11-6 mrna 의전사후변형 (Proceccing): 핵에서수행 Capping: 유전정보의보호와번역 (translation) 시인식되는부분 53

54 2. 3 -Poly A tailing: 유전정보의보호와 mrna 가핵공을통해빠져나갈수있는신호 3. RNA 스플라이싱 (splicing): intron (GU---AG) 을제거하고 exon 을잇는과정 Ch11-7 단백질 (Protein) 구성원소 : C, H, O, N, S 구성단위 : 20 개아미노산 different R (reactive) group 각단백질의구조와기능결정에중요 구성단위의연결 : 펩티드결합 (peptide bond) Ch11-8 번역 / 해독 (Translation) I. 유전암호 (genetic code) 1 codon - anticodon 2 유전암호는 nonoverlapping ( ORF 3 암호의방향성 (direction): 5 (3 on mrna 4 종결코돈 : nonsense codon 5 축퇴성 (degeneracy): 동요가설 (Wobble hypothesis) 에의해설명 6 유전암호의보편성 : 생물계전체 ( 진핵생물계, 원핵생물계, virus) 에서같은암호가통용 54

55 예외 ) 사람과효모의미토콘트리아 DNA 에서는보편성이적용안됨 II. 단백질합성 (Translation) in 원핵생물 : GTP 가관여 1. 개시코돈 : AUG (fmet) 2. 단백질합성개시 130S가 mrna에결합 50S subunit 결합 70S 형성 3. 신장 1 코돈인식 : aminoacyl trna (EF-Tu*GTP 복합체 ) 의 anticodon 이리보좀에결합 2 펩티드결합형성 : 50S subunit 의일부분은 peptidyl transferase 3 전이 : EF-G*GTP 복합체 4. 종결 단백질합성의종결신호는 UAA, UAG, UGA 종결코돈들과상보적으로대응할수있는 anticodon 을갖고있는 trna 가없어 A site 가비어있다. 이때 RF (releasing factor) 가리보좀에부착되면 trna 의 translocation 현상을유도하여 P site 에있는 polypeptidyl-trna 는 P site 를떠나게되고 trna 와 polypeptide chain 은가수분해효소에의해분리 trna가유리되면 mrna도분해되고따라서 70S ribosome은 30S와 50S로분리 [ 확인문제 ] 1. 생명체를구성하는핵산에대한설명으로적절한것은? 1뉴클레오티드는염기와 5 탄당의 2 부분으로구성된다 2DNA 를구성하는염기중아데닌과티민은이중고리구조를갖는다 3모든 DNA 와 RNA 는 5 에서 3 방향으로해독된다 4핵산을구성하는염기는모두질소원자를갖고있으며 5 탄당의 5 번탄소원자에부착된다. 55

56 풀이 )3 1 뉴클레오티드 = 염기 + 5 탄당 + 인산 2A, G : 이중고리구조 2. DNA 의구조를설명한것중틀린것은? 1DNA 의구성염기에는퓨린유도체인티민과시토신, 피리미딘유도체인아데닌과구아닌의 4 종류가있다. 2DNA 분자는 polynucleotide 2 가닥이꼬여서이중나선구조를이룬다. 3각각의마주보는염기사이에는수소결합이형성된다. 4한쪽가닥의염기배열을알면상대방가닥의염기배열을알수있는상보적구조 (complementary structure) 로되어있다. 풀이 )1 1purine 유도체 : A, G. Pyrimidine 유도체 : C, T. 3. 유전물질에대한설명으로맞지않는것은? 1서로다른생물종이라도 DNA 는모두 4 가지종류의기본뉴클레오타이드로되어있다. 2DNA 는 virus 를포함한모든생물체의유전물질이다. 3종에따라 DNA 양은일정하다. 4RNA 도유전물질이다. 풀이 )2 4. 티민이아데닌하고결합하고구아닌하고는결합하지않는이유는? 1 T-G 쌍은너무넓어서 DNA 나선구조에안맞는다. 2 T-G 쌍은너무좁아서 DNA 나선구조에안맞는다. 3 T 와 G 는같은극성이므로배척한다. 4 T 와 G 의기능기는서로수소결합을이룰수없다. 풀이 )4 Pu-Pu 쌍으로존재할수없는이유 : 너무넓어서 DNA 나선구조에안맞는다. Py-Py 쌍으로존재할수없는이유 : 너무좁아서 DNA 나선구조에안맞는다. 56

57 5. RNA 와 DNA 의차이를설명하라. 풀이 ) DNA 이중나선구조, complementary sequence( 상보적인염기서열을가짐 ) antiparallel 구조, 반보존적인복제 두나선은수소결합을하고있고 hydrophobic interaction 과 base stacking 에의해수소결합은극대화됨 major groove 와 minor groove 는 base 가노출되어있어서특정단백질의결합이가능 RNA 1DNA 와다른점 당성분의차이 : RNA 는 ribose 를함유 (2 번탄소에 -OH 군이붙어있음 ) thymine 대신 uracil 을가진다. 1 가닥의폴리뉴클레요티드 (DNA 는이중나선구조인반면 ) 기능은단백질합성 (DNA 는유전자본체 ) 있는곳 : 핵, 리보솜 (DNA 는염색체, 미토콘트리아, 중심체, 엽록체 ) 2RNA polymerase 는 primer 필요치않음 3RNA 는세종류 (trna, mrna, rrna 가있다 ) 년 Meselson 과 Stahl 은 Waston 과 Crick 의 DNA 모델을기초로하여 DNA 복제에 관한실험을하였다. 이실험을기초로하여다음물음에답하라. 먼저대장균을 15 NH 4 Cl 가 포함된배지에서여러세대배양하여대장균의 DNA 염기들이모두 15 N 을갖게하고이들 57

58 대장균세대를 G 1 이라고하자. G 1 의대장균일부를 14 NH 4 Cl 가포함된배지에옮겨 배양하여 1 회분열한것 (G 2 ) 과 2 회분열한것 (G 3 ) 을얻었다. 1. G 3 로부터 DNA 를추출하여 15 N : 14 N 의함량비를측정하였을때이들의함량비는? 2. 위와같은 DNA 복제를무엇이라하는가? 풀이 ) : 14 = 1 : 3 2. 반보존적복제 7. DNA 복제기작 (DNA replication mechanism) 에대하여이에관련된효소와연관지어자세히설명하라. ( 필요한경우그림을그려서설명하시오.) 풀이 )DNA 복제기작에필요한효소들만열거해보면 ( 기작에관한사항은위에나와있음 ) Topoisomerase II DNA unwiding protein( 이중나선을푼다 ) single-stranded binding protein(ssb protein)( 단일가닥을안정하게한다 ) RNA polymerase(primase)(rna primer 합성한다 ) DNA polymeraseiii(5 3 polyerase activity)(dna 를합성한다 ) DNA polymerase I(3 5 exonuclease activity)(primer 제거와 gap 을채운다 ) DNA polymerase III(3 5 exonulease activity) DNA ligase(dna 끝들을연결한다 ) 8. DNA 의 coding strand 의염기서열이 5'GATTACC3' 일때 1 상보적인다른가닥의염기서열과, 2 이로부터전사되는 mrna 의염기서열은무엇인가? (5' 3' 순으로쓰시오 ) 풀이 )sense(coding) strand, antisense(template) strand mrna 염기서열과 coding strand 의염기서열은같다. 58

59 1 번답은 5-GGTAATC-3 2 번답은 5-GAUUACC-3 9. 다음과같은염기서열을가진 DNA 가있다. 5 AAA TCA GGT CTG TAA TAA TTC CAT GGT 3' 1. 위의 DNA 가닥으로부터전사되는 mrna 의염기서열은? 2. 위의 DNA 사슬로부터만들어지는펩티드사슬은몇개의아미노산으로이루어지는가? 풀이 ) 1. 5 ACC AUG GAA UUA UUA CAG ACC UGA UUU 2. 6 개. AUG : start codon. UGA : stop codon 10. 다음은어떤 DNA 의염기서열의일부를나타낸것이다 A-T-C-A-C-C-G-A-T----- 위의 DNA 서열에대한 mrna 와상호작용할수있는 trna 의코돈 (codon) 을배열하라. 풀이 ) mrna 염기서열 : 5 -AUCGGUGAU-3' trna 염기서열 : 5 -AUCACCGAU-3' 11. 유전암호는총 (1) 종류가있는데, 이중 3 개의암호 (UAA, UAG, UGA) 는어떤아미노산의위치도규정하지않아서 (2) 이라하며, 단백질합성의종료를지시하여종료코돈이라고도한다. 메티오닌암호인 (3) 는유전자의앞에있을때단백질합성을지시하고해독개시암호로작용한다. 풀이 ) (1) 64 (2)nonsens codon( 넌센스코돈 ) (3)AUG 12. 단백질합성에관한설명이다. 틀린것은? 120 개아미노산각각에단백질합성과관련되어적어도한종류의 trna 가관계한다 2mRNA 에다수의리보솜이부착되어있는것을 polysome 이라한다 3tRNA 분자에는 3 개의염기가형성하는 codon 부위가존재한다 59

60 4DNA 에서 mrna 를합성하는단계를전사라한다. 풀이 )3 3anticodon 13. 다음과같은단백질합성과정이올바르게배열된것은? a. 완전한형태의리보소옴형성 b. DNA 주형의형성 c. 펩티드결합의형성 d. 역코돈과코돈의인식 e. 리보소옴안에서폴리펩티드의이동 1a, b, c, d, e 2c, a, e, d, b 3b, a, d, c, e 4b, a, d, e, c 풀이 )3 14. 단백질합성의기작을설명한것중옳은것은? 1DNA 를주형으로하여전사된 trna 는리보좀과결합한다. 2단백질합성이시작되는 mrna 의첫번째유전암호는 5 -AUG-3' 로서이것을개시코돈이라한다. 3mRNA 는독특한클로버형구조이며 3 말단에아미노아실기가결합한다. 4DNA 의염기배열순서에따라아미노산배열순서가결정되며이때 2 개의염기가 1 개의아미노산을결정한다. 풀이 )2 1mRNA 3tRNA 43 개의염기 Ch 12 PROTEIN TARGETING/TRAFFICKING Overview of sorting of nuclear-encoded proteins in eukaryotic cells 60

61 Cotranslational Targeting of Secretory Proteins to the Rough ER Ch 13 유전자발현의조절 원핵생물 : 전사와동시에번역이일어남 ; 전사시작의 control 이발현조절의주요단계 ; 다유전자발현 (operon; polycistron) 진핵생물 : nuclear membrane 전사와번역이따로진행됨 prokaryote 보다많이복잡 ; 다단계균등유전자발현조절 ; 일유전자발현 (monocistron) 61

62 Ch13-1 원핵생물의유전자발현조절 Operon: promoter+operator+structural gene ( 구조유전자 ) 로구성, repressor 가 operator 에결합 / 조절 operons polycistronic 유전자발현의조절은대부분전사개시 ( 프로모터 ) 단계 원핵 operon 의전사조절 유도성오페론과억제성오페론의차이점 유도성오페론 (lac operon) 억제성오페론 (trp operon) 오페론폐쇄 오페론전사 inducer 가 repressor 에결합 corepressor(trp) 가 repressor 에결합 repressor 복합체형성 repressor 의 operator 에대한결합불가로 활성된 repressor 복합체가 오페론작동 operator 에결합하여오페론폐쇄 repressor 단독으로 operator 에결합 repressor 단독으로 operator 에결합못함 Ch13-2 진핵생물의유전자발현조절 62

63 진핵생물의유전자발현조절 6 단계 전사조절단계 : 염색질구조 (methylation 부위 발현감소 ), 전사개시 (enhancer 와전사인자의선택적결합 ) RNA 가공조절단계 : 전사후변형 RNA 이동조절단계 : mrna 의핵공을통한세포질로의이동 mrna 분해조절단계 : mrna 의안정성번역조절단계 : 번역개시단백질활성조절단계 : 번역후가공, 단백질이동, 단백질의안정성 [ 확인문제 ] 1. 유전자의발현과조절에대한설명으로맞지않는것은? 1오페론설은원핵세포에서연구된것으로서유전자의발현이조절될수있음을나타내는이론이다. 2원핵세포는전사와함께해독이비교적단순하게빨리일어나지만진핵세포에서는 RNA 의합성과해독의장소가달라복잡하다. 3유전자의발현에는전사인자가중요한역할을한다. 4promoter 란 DNA 중합효소가붙는자리로서보통특이한염기서열을가지고있다. 풀이 )4 4RNA polymerase 2. Enhancer 는? 1 특정유전자의전사를촉진하는조절영역이다. 2 mrna edting 이라는전사후조절에관여한다. 3 주로원핵생물에서번역을자극하는개시인자 (initiation factor) 63

64 4 전사후조절을활성화하는단백질 (activating protein) 풀이 )1 3. 다음대사과정을보고 최종기질 A 기질 B 최종산물 D 효소 a 효소 b 1) 최종산물 D 에의해효소 a 의활성이억제되는것을무엇이라하나? 2) 최초기질 A 에의해효소 b 가활성화되는것을무엇이라하나? 풀이 ) 1)feedback inhibition 일련의효소반응에의한대사과정에서최종산물이과다하게생성되어축적되면이생성물이초기효소의알로스테릭억제인자로작용하여효소활성이억제되어전체대사경로는차단된다. 2)precursor activation( 전구물질활성화 ) 대사초기반응기질이최종반응효소의알로스테릭인자로작용하여활성을높여줌으로써일련의반응속도를촉진시키는경우 4. 효소의피이드백조절을설명하는것가운데맞지않는것은? 1주로알로스테릭효소인경우가많다. 2일련의효소반응에의한대사과정에서최종산물이대사경로의초기효소를억제시킴으로써반응을차단시킨다. 3 조절인자가결합하여촉매부위의입체구조를변화시킴으로써효소의촉매반응을촉진또는저하시킨다. 4대사의초기반응기질이최종반응효소에작용하여반응속도를저하시킨다. 64

65 풀이 )4 4precursor activation Ch 14 유전공학 유전자재조합 핵치환 ( 복제양돌리 ) 세포융합 ( 포마토 ) 1. 치료적호르몬의대량생산 - 인슐린 2. 질병의진단과치료 - DNA microarray, RFLP 분석방법 병의조기진단 - 개인유전자프로파일 맞춤의학 3. 백신의대량생산 - 유전자변형으로무해한인공돌연변이병원체생산 백신으로사용 4. 유전자치료법 - 결함이있는유전자를정상대립유전자로교체하여질병을치료 -영구적효과를위해지속적으로분열하는골수에있는조혈모골수세포등에주입 5. DNA 재조합기술 수많은유용작물대량생산 - 박테리아클로닝에필수적인파아지나플라스미드빠른속도로증식하여단백질의대량생산이적은비용으로가능 많은부가가치가높은단백질을생산하는숙주로사용 65

66 -그러나많은진핵생물의유용단백질이실제활성화되기위해서는당분자의첨가등해독이후여러변형기작이필요 포유동물세포나효모등사용 -최근배양세포가아닌완전한동물이나식물을사용한대량생산을연구. 예 ) 사람의유전자를동물에주입하여젖으로분비토록하는것. Ch14-1 Genetic Rearrangement 진핵생물의 genetic recombination ( 유전자재조합 ) 이일어나는시기 * 감수분열전기Ⅰ 원핵생물의유전자재조합 1형질전환 (transformation) 2형질도입 (transduction) 3접합 (conjugation) 형질전환 (transformation) 형질도입 (transduction) 접합 (conjugation) Ch14-2 DNA Modifying Enzymes 제한효소 - 박테리아가파아지나다른생물로부터유입되는이질 DNA를잘라자신을보호 - 재조합 DNA 기술에서사용하는 DNA를자르는도구 - 특정서열인인식부위를인지, 절단 ( 예 : EcoRI 은 GAATTC) 제한효소절단지점 (restriction site) 66

67 DNA 리가아제 5'- 인산기와 3'-OH 사이에인산이중에스테르결합형성 Ch14-3 Cloning & Expression Vectors Plasmid 핵외성 / 원형 DNA, 복제개시점 (oric), selectable marker ( 항생제내성유전자 ) Phage cos site + 외부 DNA Yeast Artificial Chromosomes (YAC) telomeres+oric+centromere+selectable marker+ 외부유전자 cloning limit: plasmid < phage < YAC Linking DNA Fragments to a Vector with Ligase General Steps of Cloning with Any Vector 유전자재조합에필요한기본적요소들 (1) vector: DNA 운반체 67

68 (2) 목적으로하는 DNA: 도입하고자하는유전자 (3) 효소들 : 제한효소 (restriction enzyme), ligase *cdna: 역전사효소필요 (4) 숙주 (host): bacteria, 식물, 동물등적합한형질전환시킬생명체사용 -클로닝순서와방법 1. DNA 준비 : 플라스미드와유용유전자를가진 DNA 분리 2. 재조합 DNA 의제조 : 같은제한효소를이용한 DNA, 플라스미드절단과 DNA 결합효소를이용한연결 3. 클론된재조합플라스미드를박테리아에도입 ( 형질전환 ) 4. 생물공장의형성 : 클론세포증식과다른필요한경우다른생물체로의도입 Ch14-4 전기영동Gel Electrophoresis 핵산 / 단백질을크기나전기적전하에따라분리 agarose: 분자량이클때, 해상력이낮다. 핵산분리 polyacrylamide (PAGE): 분자량이작을때, 해상력이높다. 핵산분리, 단백질 (SDS처리 크기에따라서만 ) 분리, 2D 전기영동 ( 단백질을크기와전하에따라분리 ) 68

69 Ch14-5 Blotting Southern Blotting: DNA 확인 ( 표지된핵산이탐침으로쓰임 혼성화반응 ) Northern Blotting: RNA 확인 ( 표지된핵산이탐침으로쓰임 혼성화반응 ) Western Blotting (=Immunoblotting): 단백질확인 ( 표지된항체로탐색 ) Ch14-6 역전사역전사효소 : mrna+primer (oligo dt 등 ) cdna - mrna 는화학적으로불안정 RNase - 특정세포나환경, 또는조직에서발현되는유전자조사에중요 - cdna 클로닝 / 유전자도서관제조 - cdna 는인트론이제거된 mrna 에서유래 RNA 스프라이싱기작이없는박테리아세포에서도정확하게전사, 해독되어진핵생물의단백질을만들수있다. Ch14-7 PCR (Polymerase Chain Reaction): 중합효소연쇄반응미량의 DNA를증폭 (1) 개념 : 소량의 DNA 를원하는양으로 DNA 를증폭하는기술로범죄수사, 친생자감별등법의학에커다란기여 (2) 필요한요소 : 주형DNA, Taq polymerase, DNA primer, dntp (3) 증폭과정 1) 변성 (denaturation) 2) 결합 (annealing) 3) 중합 (polymerization 69

70 Ch14-8 DNA Sequencing DNA Sequencing (1) 개념 : A, G, T, C 가어떠한순서로되어있는지그염기서열순서를밝히는기술 (2) Maxam-Gilbert 방법 : chemical 사용, 화학적방법, 초기단계에사용 (3) Sanger 방법 : ddntp 와 DNA polymerase 이용, 효소적방법, 널리활용 Ch14-9 Genomic DNA/cDNA Library 70

71 gdna 또는 cdna 가벡터에클로닝된전체클론 -DNA 는 plasmid (10kb 이하 ), BAC 또는 YAC (10kb 이상 ), 또는 phage DNA 벡터에 클로닝가능 Ch14-11 Making Dolly 체세포핵치환방법 Somatic-cell nuclear transfer (SCNT) : 세포융합 b/n 핵제거난자 & 체세포핵 세포배양 핵제거난자세포질의 Reprogramming factor가난할유도 배반포단계에서대리모자궁이식 출산 Ch14-12 Stem Cell ( 줄기세포 ) 수정란배아줄기세포 : 복수능, 인공수정치료복제배아줄기세포 : 복수능, 체세포핵치환방법 세포치료성체줄기세포 : 다능성, 조혈모세포 세포치료 71

72 세포치료 다능성성체줄기세포를이용한치료 복수능배아줄기세포를이용한치료 72

73 Ch14-13 Transgenic Plant Why plant biotechnology? 생산성향상, 기능성다수확품종개발필요성유용물질생산공장으로서의식물의유용성 [ 확인문제 ] 1. 박테리오파지를통하여세균사이에서유전자의조합이바뀌는것을무엇이라하는가? 1형질전환 2형질도입 3접합 4교차풀이 )2 2. 원핵생물은유사분열이나감수분열을하지는않지만, 직접 DNA 분자를흡수함으로서일어나는 (1 ), 박테리오파아지에의한 (2 ), 플라스미드에의한 (3 ) 등을통해유전적재조합을할수있다. 풀이 )1. 형질전환 2. 형질도입 3. 접합 73

74 3. 오늘날가장급진적으로발전한분야중의하나는 DNA 재조합기술을이용한유전공학이다. DNA 재조합의기술이비약적으로발달한이유는특정한염기서열에서만 DNA 를절단하는 (1), mrna 를주형으로해서 DNA 를합성하는 (2), 재조합 DNA 분자가형성되면대장균세포내로도입, 증폭시킬수있는 (3) 의발견이다. 풀이 ) (1) 제한효소 (Restriction enzyme) (2) 역전사효소 (Reverse Transcriptase) (3) 운반체 (Vector) 4. 유전정보의흐름에서역전사효소에의하여촉매되는과정은? 1RNA to RNA 2DNA to RNA 3RNA to protein 4DNA to DNA 5RNA to DNA 풀이 )5 5. cdna 를합성할때주형으로이용되는것은? 1DNA 2mRNA 3a plasmid 4a DNA probes 5a restriction fragment 풀이 )2 6. 세균내에존재하는본래의유전자집단 (Chromosomal DNA) 과는별개의 DNA 로서 독립적인자기복제능력이있으며, DNA 재조합유전자조작기술등에서어떤특정 유전자의운반체로많이이용되는이 DNA 를무엇이라하는가? 풀이 )plasmid 7. 유전자의클로닝에사용하기위한벡터의필수조건에속하지않는것은? 1Replication origin 이있어야한다. 2Selective marker 가있어야한다. 3Cloning site 를가지고었어야한다. 4 고리형태의구조로되어있어야한다. 74

75 풀이 )4 Ch 15 생물정보학 BIOINFORMATICS 컴퓨터를주된도구로사용하여 Life Science 분야의연구개발에적용하는다양한연구분야포함 Computational (Molecular) Biology ( 분자 ) 생물학적데이터 / 정보 (DNA & protein sequences, 구조등 ) 을수집, 분류, 분석적용분야 유전자 / 단백질서열정보분류 / 분석 유전자발견 (from 인간게놈프로젝트 ), 단백질기능예측 단백질 3차구조예측 발현분석 (DNA microarray/ 단백질체학 ) Gene Ontology: 유전자백과사전 The Flow of Genomic Information Ch 16 유전체학 GENOMICS 75

76 Genome - 한개체의 Gene 전체 Proteome - 개체의전체 Proteins Gene-Genome RNA-Transcriptome Protein-Proteome Metabolite-Metaboliome Ch16-1 구조유전체학 Impact of the Human Genome Project Complete DNA sequence on each chromosome Find & locate all human genes Gene annotation Functional genomics 생명현상의이해유전병을유발하는유전자 ( 들 ) 또는그것과반응하는환경인자동정유전병에대한진단, 치료인간유전체의성질인간유전체의 97% 이상 : 비암호부위 (non-coding region), not known function 76

77 - 비암호부위의대부분은반복서열 DNA (centromere, telomere 등 ) 로유전체전반에 흩어져서존재 DNA based Genetic Markers 유전자분석법을통해친자확인, 범인에대한증거나병을일으키는돌연변이유전자 ( 또는대립인자 ) 를찾는등많은방면에유용하게이용 Restriction Fragment Length Polymorphisms (RFLPs) Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) Restriction Fragment Length Polymorphisms (RFLPs) 제한효소인식부위의 DNA 염기서열간의차이를알아내는데유용 Single Nucleotide Polymorphisms (SNPs) 정의 : ( 종내 ) 개체간의 DNA에존재하는한염기쌍의차이 DNA 염기서열중하나의염기가다른것으로치환되는것 각개인간유전적변이 (All humans share 99.9% the same genetic sequence): mutation, SNP (80~90%), insertion/deletion, SSR 등 77

78 변이에의해파생되는개체의개별특성연구 ( 유전되는개인적다양성 ) SNP의응용 질병의유전적이해병에걸린집단과병에걸리지않은 control ( 대조군 ) 집단사이의 genotype( 유전자형 ) 비교양쪽집단의 SNP pattern의차이비교분석 ( 연관분석 ; association study) SNP pattern과질환유발유전자와의연관연구유전병과관련된 SNP 발굴 특정병과관련된 marker 질병과관련된유전자발견 예측 vs 진단 : 특정병에걸리게될가능성예측 맞춤약물의개발 (Pharmacogenetics/genomics) 질병뿐만아니라, 어떤특정약물에대한반응성각개인의 genotype에따른최적의약물개발 Ch 17 기능유전체학 FUNCTIONAL GENOMICS Post-genomic era에서인간게놈의 DNA 염기서열정보를확보한이후각유전자들의기능을알아내기위한연구방법들 1. Expression 1 mrna level (transcriptome): Microarray / DNA chip 2 protein level (proteome): 2D GE 질량분석 ; Proteomics 2. Functional Analysis 1 Loss-of-function Approaches (Reverse Genetics): RNAi (knock-down) 78

79 Ch17-1 Microarray / DNA chip / oligonucleotide chip 특정세포나조건에서많은유전자의발현을일시에알아낼수있다 -이방법은또한두샘플간의유전자발현비교에도효과적 ( 예 : 암세포와정상세포 ) -분석방법: 1. 칩위에서열을알고있는분석하고자하는수많은유전자의 DNA 를부착 2. 암세포와정상세포에서각각 mrna 를분리하고이를주형으로 cdna 를만든후서로발광색이다른형광물질로 ( 예 : cy5 와 cy3) 표식 3. 형광표지된 cdna 를 southern blot 방법과같이 microarray 의유전자와결합 4. 결합되지않은 cdna 를씻어낸후레이저로발광시켜각형광물질이결합된유전자들의이미지를분석 5. 발광이되는지점의유전자는샘플에서발현이된다는뜻이고발광색강도의차이에따라암세포또는정상세포에서더많이또는더적게발현되는유전자를구별 그림 1 Microarray Array Ch17-2 Proteomics: functional genomics at the protein level 유전자발현최종산물 : Protein 복잡성과다양성 79

80 2-D GE 질량분석 생물정보학적분석 전체의단백질, 즉 Proteome 을관찰연구 ( 발현변화, 번역후가공, 단백질상호작용 연구 ) Ch17-3 Functional Analysis Forward Genetics: 돌연변이형질 ( 유전자의기능에서유래 ) 유전자 Reverse Genetics: 유전자 ( 인간게놈프로젝트 ) 기능유전체학 ( 기능상실돌연변이유발 ) 돌연변이형질분석 기능확인 Ch17-4 RNAi (knock-down): 기능상실돌연변이 (Reverse Genetics) 거의모든식물과동물 ; 특정유전자의발현억제 sirna (short/small interfering RNA; nt RNA duplex) 가유발 transposon이나바이러스감염으로부터자기 genome을보호하기위해진화되어온것으로추측 발달동안에특정유전자의발현을억제하는세포내의기능적역할 Biochemical Mechanism of RNAi 80

81 그림 2 RNAi RNAi as a Tool for Functional Genomics RNAi as knockdown: functional genomics (reverse genetics) tool 유전자치료 Ch 18 세포내신호전달 Common signaling pathways are initiated by different receptors: 81

82 세포표면막수용체 1. G-protein 연결수용체 (G-protein-coupled receptor) 2. 티로신인산화효소내재수용체 I. G-protein 연결수용체 1. 작용기작 : 신호증폭 2. 2 차전달자 (second messenger) 1. camp and cgmp 2. inositol trisphosphate (IP 3 ) and diacylglycerol (DAG) 3. calcium ions (Ca 2+ ): 많이쓰이는중요한세포내이차신호전달자 평소에는매우낮은세포내 [Ca 2+ ] 유지 소포체의 Ca 2+ 채널개방 Ca 2+ 이 Calmodulin 과결합 다양한표적단백질활성화 세포내반응 [ 근육수축, 혈액응고, 수정막형성, exocytosis ( 시냅스에서신경전달물질배출, 인슐린등호르몬배출 ), 세포자살, 면역세포활성화 ] 82

83 II. 티로신인산화효소내재수용체 growth factor 의수용체, dimer 로서리간드결합시자가인산화 Steroid Hormones vs Peptide Hormones 1) 펩티드호르몬 (peptide hormone) 계 1 표적세포의세포표면수용체와결합 세포내이차신호전달물질 ( 신호증폭 ) 2 이차신호전달자 : camp, cgmp, DAG, Ca2+, IP3 등 2) 스테로이드호르몬 (steroid hormone) 계 1 성호르몬, 부신피질호르몬 2 표적세포의세포질수용체와결합 핵으로이동 전사인자로작용 특정유전자의전사유도 [ 확인문제 ] 1. 생체내제 2 차전령역할과관련없는것은다음중어는것인가? 1칼슘이온 21,2 -디아실글리세롤(DAG) 3코발트이온 4이노시톨-1,4,5-트리스인산풀이 )3 2. G-단백질이관여하는화학적신호전달과정에서, 호르몬수용체에호르몬이결합할때야기되는일련의세포내과정들을순서대로기술한것중에서잘못된것은어느것인가? 1수용체의형태변화가일어나서, G-단백질과상호작용한다. 2G-단백질의 α소단위체는 GTP 를가수분해한다. 3G-단백질의 α소단위체는 β와γ소단위체로부터해리된다. 4G-단백질의 α소단위체는아데닐산고리화효소와결합하여활성화시킨다. 풀이 )2 83

84 Ch 19 면역 비특이적방어 = 자연면역 선천성면역 : 항원과상관없이이미존재 1차방어 : 즉각적, 항시대기 인터페론, 염증반응 ( 식세포 ) 특이적방어 = 획득면역 후천성면역 : 항원침입후그항원에의해유도 자연면역보다늦게항원과반응 항원특이적, 기억작용 ( 면역기억 ) 효과적항원제거 ( 예방주사 ) 세포성면역반응 (T림프구: 세포에의해매개 ) 과체액성면역반응 (B림프구 항체단백질에의해수행 ) 1. 비특이적방어 (Nonspecific defenses) - 대식세포, 자연살해세포 (NK 세포 ) 및항균단백질등이관여인터페론 : 바이러스에감염된세포에서분비 항바이러스단백질발현유도 바이러스번식억제염증반응 : 파괴된피부세포에서 histamine 분비 2. 림프조직과림프구 림프계 : 항원침입후림프구활성화 ( 항원제거가일어나는곳 ) 두가지림프구 (Lymphocytes): 면역세포는혈액속에서순환 B 림프구 ( 골수에서발달 ): 항체분비 ; 체액성면역반응 84

85 T 림프구 ( 흉선에서발달 ): 세포매개성면역반응 3. 특이적면역 - 특이적항원에의해유발 백신 (vaccine): 전염병등에대하여인공적으로면역을주기위해쓰이는항원 ; 바이러스등을불활성화시키거나사멸시켜만듬 능동면역 (active immunity) (1) 체액성면역 B세포가항원 (free Ag) 을공격하는항체분비 (2) 세포매개성면역 T세포가감염세포 ( 항원제시세포 ) 를공격 세포매개성면역반응 (Cellular immunity) vs 체액성면역반응 (Humoral immunity) 세포성면역 (T 림프구 ) T 림프구 ( 주로세포성면역담당, but 체액성면역에도관여 ) cytotoxic T- 림프구 ( 표적세포파괴 ) helper T- 림프구 (B 세포활성화 ) 항원제시세포 (Antigen-presenting cells) 가면역반응시작 활성화된보조 T 세포는체액성면역과세포성면역반응모두관여 세포독성 T 세포가감염된세포공격 체액성면역 (B 림프구 항체 ) 항원 B 림프구세포막표면의특이적항원수용체와결합 클론선택 ( 항원에대한항체의특이성과다양성설명 : 항원이자신과반응할수있는항원수용체를가진림프구클론을선택하여활성화 ) 보조T세포로부터분비된인터루킨-2에의해기억B세포와플라즈마세포로분화 ( 분비작용활발 ; 골지체발달 ) 항체 ( 수용성항원수용체 ) 분비 85

86 항원과결합 ( 중화 ) 대식세포에의해파괴 항체 (Antibody): 형질세포 ( 항원에의해활성화된 B 세포 ) 가혈액에분비하는수용성의 항원수용체 ; 항원수용체나항체유전자는발생시 DNA 재배열에의해재조합되어구성 2 Heavy, 2 light chains ( 이황화결합으로서로연결 ); 가변부와불변부 포유류의항체는 H-chain 의불변부의특성에따라크게 5 종류 IgG: 대부분의면역반응매개, 태반을통해모체에서태아로전달 ( 수동적면역부여 ) IgA: 외계와접해있는점막면에서미생물에대해방어기능발휘, 외분비액에존재 IgM: 항원수용체, 면역시켰을때최초로나타나는항체 IgD: 기능이알려지지않음 IgE: 알러지반응매개 4. 주조직적합성복합체 (Major Histocompatibility Complex; MHC): MHC protein 이라고부르는세포표면단백질 : 모든포유류동물에서발견 인간 : HLA (Human Leukocyte Antigen) 각자마다세포표면에조금씩다른단백질들 ( 일란성쌍둥이제외 ) 각개인의개인적인특징 세포상호작용과자신과비자신의구별에중요 조직적합성 (histocompatibility) 즉조직이식을받아주는성질결정에중요 1 MHC I protein: 조직이식거절반응결정 장기이식의주된문제점 2 MHC II protein: 면역반응성결정 ( 항원제시세포 T cell 면역반응에서매우중요 ) 86

87 5. 면역계의혼란 : 잘못된면역반응 질병유발 알레르기 : 항원에대한과민면역반응 : IgE 항체관여 자가면역병 (autoimmune disease) 면역계가자기세포를항원으로인식 인슐린 - 의존적당뇨병, 류마티스성관절염 후천적면역결핍증후군 (Acquired immune deficiency syndrome: AIDS) human immunodeficiency virus (HIV) 에의해발병 HIV 는 helper T cell 을통해감염 T cell 무력화로면역부전유발 감염에대한저항력이매우저하되어폐염이나암등에걸려죽게된다. [ 확인문제 ] 1. 조직의염증을유발시키는것은? 1손상된부위의식세포의축적 2감염된세포에의한인터페론의방출 3감염된부위에혈류량의증가 4고열 5손상된세포에의한히스타민등의화학물질의방출풀이 )5 2. 체액성면역과세포성면역을비교설명하라. 3. 다음중체액성면역과연관이없는것은? 1 보조 T- 세포 2H- 사슬 3 클론선택설 4 면역글로블린 풀이 )1 87

88 4. 면역기구에관한다음의설명중맞는것은? 1B-세포는세포성면역을수행하므로흉선의존적이다. 2B-세포는항원과특이적으로결합하는단백질인항체를생산한다. 3면역기억을담당하는세포를총칭하여 T-세포라부른다. 4AIDS( 후천성면역결핍증 ) 환자에서는보조 T-세포수가증가한다. 풀이 )2 5. 면역계에대한설명으로옳은것은? 1체액성면역에관련된세포는 T-lymphocyte 이다. 2흉선에서성숙하는 lymphocyte 는체액성면역을매개한다. 3항원의 3 차구조중에서항원결정부위를에피토프 (epitope) 라한다. 4후천성면역결핍증 (AIDS) 은일차적으로체액성면역의결핍에의하여발생한다. 풀이 )3 1B-lymphocyte 2 세포성면역 4 세포성면역 6. 면역반응에대한설명중잘못된것은? 1혈액중알부민에속하는단백질이며면역반응에관여하는항체이다. 2항체의구조에는공통부와변이부가있다.. 3특정림프구의클론형성에의하여만들어진세포들을형질세포라한다. 4면역현상이생존에불리하게작용하는경우가알레르기 (allergy) 이다. 풀이 )1 1globulin 7. 세포표면에존재하는분자이며조직이식시거부반응을일으키는데관여하는분자는 무엇인가? 1T- 세포수용체 (T-cell receptor) 2 주요조직적합성분자 (Major histocompatility complex) 88

89 3B- 세포수용체 (B-cell receptor) 4 림포카인 (Lymphokine) 풀이 )2 8. AIDS 바이러스가인체에감염되면 T 림프구를공격하여환자가감염에대해전혀저항할수없게 된다. AIDS 바이러스가감염하는 T 림프구의종류는? 1Cytotoxic T cell 2Supressor T cell 3Memory T cell 4Helper T cell 풀이 )4 9. HIV 에감염된대부분의사람들은어떻게될까? 년은살수있다. 2 결코 AIDS 로발전하지는않는다. 3 자기면역반응으로죽게된다. 4 외래항원에대한감수성이증가하여결국죽게된다. 5 다른감염이나암등으로죽게된다. 풀이 )5 10. 다음중알레르기 (allergy) 와가장밀접한관련이있는면역글로불린 (Immunoglobulin) 은? 1IgE 2IgM 3IgA 4IgG 풀이 )1 Ch 20 진화 (1) 생명의기원 : 원시대기와원시생명의탄생 89

90 (1) 원시지구 (46 억년전 ): 환원성대기성분풍부 ( 대전제 ), 풍부한에너지원 ( 자외선, 번개, 화산활동등 ) (2) 생명탄생의가설 (- 화학진화 ) 1 오파린의가설 : 원시대기 ( 무기물 ) ( 단순 복잡 ) 유기물 유기물복합체 ( 코아세르베이트 ) 원시생명체 2 밀러의실험 : 무기물 유기물 ( 아미노산 ) 로자발적합성가능증명 ( 의의 : 오파린의가설증명 ) (3) 원시생물의출현 (- 생물진화 ) (4) 진핵생물의출현 ( 진핵생물- 핵막과막으로구성된세포소기관을갖는생물 ) 세포내공생설 ( 미토콘드리아/ 엽록체 : 자체 DNA 와리보솜 ; 원형질막 ; 전자전달계 ATP 합성 ) 호기성세균과남조류가세포속에들어와공생, 분업화함으로써나타난세포소기관 (2) 진화 : 생물이환경변화에의해몸의구조와생김새가변하는현상 90

91 [1] 진화의증거 1) 화석상의증거 : 진화의가장확실한증거 ; 표준화석, 시상화석, 시상화석 2) 발생학상의증거 : 척추동물의초기발생과정의배의모양이유사 : 개체발생은계통발생을반복 3) 비교해부학상의증거 : 상동기관, 상사기관, 흔적기관 4) 생화학적, 분자생물학적증거 : 단백질의아미노산서열과 DNA 염기서열비교 5) 지리학적증거 ( 분포상 ( 격리상 ) 의증거 ): 오스트레일리아의캥거루등 6) 분류학상의증거 : 두종의중간형생물 [2] 진화설 1) 다윈의진화설 : 자연선택설 : 1895 년다윈의종의기원에서발표 2) 현대의진화이론 : 유전자의돌연변이 ( 유전자풀의변화 ) 자연선택 ( 생식적 / 지리적 ) 격리 < 새로운종의분화 > 로종합적으로설명 한요인에의해진화가이루어졌다기보다는, 집단내의유전자풀 (gene pool) 에변화가생겨서진화가된것으로봄. (3) 집단유전과진화 1) 유전자풀 : 한개체군에서집단전체가가지고있는유전자전체 2) 멘델집단 : 유전자의빈도가안정된비교적큰집단 1 확률의법칙을적용할수있을만큼많은개체로구성 91

92 2 개체상호간에자유로운교배로모든대립유전자가똑같이보존 3 돌연변이나자연선택과같이유전자에변화를가져오는요인이없다. 4 다른집단과의사이에이입과이출이없다. 진화가이루어지지않는집단 3) 유전자빈도진화 : 유전자풀을구성하는대립유전자의빈도에변화가일어나는것. 유전자빈도 : 집단내에서한유전자의대립유전자에대한상대적빈도 ; 집단마다다르므로집단의중요한특성 4) 하디 - 바인베르크의법칙 : 멘델집단에서는대립유전자의빈도나유전자형의분포가여러세대를지나도변하지않고 평형상태를유지 부모집단에서나타나는대립유전자 A 의빈도 p 와 a 의빈도 q 는자손에서도같다. 1 멘델집단에서만적용 2 사실상자연계에서는유전적평형이유지되는집단은거의없으며, 이러한유전적 평형이깨어지는것이진화의요인이다. 5) 유전자풀의변화요인 진화의요인이며, 하디 - 바인베르크평형을파괴하는요인 진화 : 유전자풀의변화로부터시작 92

93 돌연변이, 자연선택, 이주 ( 유전자이동 ), 격리 ( 지리적격리, 생식적격리 ), 유전적부동 ( 개체가적은소집단에서우연에의해갑자기유전자빈도가변화되는현상 ) [ 확인문제 ] 1. 생물을진화하게하는요소가아닌것은? 1개체변이 2생식적격리 3유전자풀의변화 4돌연변이풀이 )1 2. 코아세르베이트에대한설명으로틀린것은? 1콜로이드중합체가단백질막에싸여서생성되었다 2고분자화합물을농축시키는성질이있다. 3외액으로부터물질을선택적으로흡수하기도한다 4핵산을갖고있어서스스로분열, 증식한다. 풀이 )4 코아세르베이트 : 막을경계로주위환경과독립되어있음. 외부에서물질을 받아들이기도하고내부의물질을밖으로내보내기도함. 생장하고. 어느정도의크기에 이르면둘로갈라져서새로운두개의액적으로됨. 그러나코아세르베이트는아직 세포단계는아니다. 3. Hrey-miller 의실험과가장관련된것은? 1 돌연변이 2 아미노산의배열순서 3 화학진화와생명의탄생 4DNA 이이중나선구조 풀이 )3 4. Oparin 의생명의기원가설에따르면최초의원시생명체는무기호흡을하는 (1 ) 였을 것이며, 이들은장구한세월에걸친 (2 ) 의결과더욱효과적으로존속할수있는 93

94 것들만이유기물을이용하여번식하였을것이다. 이들이번성함에따라원시해양속에는 자연합성된 (3 ) 이점차고갈되고 (4 ) 는점점축적되어갔다. 이즈음원시생물은 더욱진화하여마침내광합성생물인 (5 ) 의출현을보게되었다. 그결과대기층에는 분자상의 (6 ) 가축적되어갔다. 그후발효나무기호흡에비해보다효율적으로 에너지를얻을수있는 (7 ) 생물이출현하였다. 풀이 )1) 종속영양체 2) 진화 3) 유기물 4)CO 2 5) 독립영양체 6)O 2 7) 호기성 5. 상동기관과가장관련깊은것은? 1 고생물학적진화의증거 2 발생학적진화의증거 3 비교해부학적증거 4 면역학적증거 풀이 )3 6. 중생대의동물화석만을짝지은것은? 1맘모스 화폐석 2삼엽충 맘모스 3삼엽충 노목 4시조새 삼엽충 5암모나이트 공룡풀이 )5 고생대 : 삼엽충. 필석. 갑주어, 중생대 : 암모나이트. 공룡. 시조새, 신생대 : 화폐석. 맘모스. (1) 분류의원리 1. 종 ( 種, Species) 의개념 Ch 21 분류 종 - 분류의기본단위 분류 생물상호간의유연관계, 계통밝힘 생물학적종 : 형태적, 생리적으로유사 ; 교배하여생식능력이있는자손을만들며다른 종과는생식적으로격리되어교배되지않는개체들의집단 94

95 2. 학명 : 린네의 2 명법 ; 국제명명협약에따라생물에붙여지는학술명칭 2 명법 : 속명 + 종명 (+ 명명자 ; 생략가능 ) 예 ) Homo sapiens Linne (2) 생물의분류 1. 분류의단계 : 종 속 과 목 강 문 계 2. 분류의실제 : 생물의세가지생물영역 (domain) 과하부생물계 (kingdom) 표 1 생물계의 5분류체계 생물의분류영역계비고 원핵생물 고세균 ( 세포벽없음 ) 원핵생물계진정세균그람음성 / 양성 진핵생물 원생생물계 아메바, 유글레나, 조류등 균계 버섯, 곰팡이, 효모 진핵생물 식물계 선태식물, 양치식물, 종자식물 ( 겉씨 / 속씨식물 ) 동물계 무척추동물, 척추동물 식물의구조와기능 Ch 22 식물 세포의구조 1) 원형질 + 후형질 ( 세포벽, 액포 ) 2) 동. 식물세포비교 세포소기관 (Cell organelles): 식물세포에만찾을수있는것 원형질연락사 95

96 (plasmodesmata), 글리옥시솜, 액포, 세포벽 ( 엽록체 : 대부분의식물세포뿐만아니라, 단세포동물인유글레나에서도관찰 ) 액포 (Vacuole): 단일막구조, 노폐물의저장및분비 글리옥시솜 (Glyoxysome): 단일막구조, 식물세포의지방저장 생물체의유기적구성 다세포생물공통구성단계 : 세포 조직 기관 개체 조직 : 비슷한모양과기능을가진세포의모임 기관 : 비슷한기능을가진조직들의모임 1) 식물의유기적구성 세포 조직 조직계 기관 개체 [1] 식물의조직분열조직 : 생장점, 형성층영구조직표피조직 : 엽록체ⅹ, 큐티클층 ( 공변세포 : 엽록체, 기공형성 ) 통도조직 : 물관, 체관기본조직 : 유조직, 기계조직, 분비조직 물관과체관의구조적기능적차이 물관 체관 세포벽이두껍다 세포벽이얇다 96

97 죽은세포 산세포 헛물관 : 양치, 겉씨식물에서발견 [2] 식물의조직계 : 표피조직계, 관다발조직계, 기본조직계 줄기의구조와기능 (1) 줄기의속구조 A 표피 B 체관 C 형성층 D 물관 E 속 관다발 : 1 물관 2 체관 3 형성층 ( 세포분열 부피생장 (2) 쌍떡잎식물과외떡잎식물의관다발비교 쌍떡잎식물 외떡잎식물 형성층의유무있다 ( 나이테있다 ) 없다 ( 나이테없다 ) 관다발의 배열상태 고리모양, 규칙적 불규칙적으로 흩어져있음 97

98 잎의구조와기능 (1) 잎의속구조와기능 1) 표피 2) 책상조직 3) 해면조직 4) 잎맥 5) 기공 6) 공변세포 (2) 증산작용 1) 증산작용 : 뿌리에서올라온물이잎의기공을통해증발하는현상 2) 증산작용이활발히일어나기위한조건 (= 기공이열리기위한조건 ) 햇빛온도습도바람체내물의양팽압 활발할때강하다높다낮다강하다많다높다 활발하지않을때약하다낮다높다약하다작다낮다 98

99 3) 기공의개폐 공변세포의팽압이증가하면바깥쪽이팽창하여열리고감소하면닫힌다. 기공열림 : 빛 공변세포로 K+ 유입 물유입 기공닫힘 : 잎의수분스트레스 공변세포내로앱시스산 (ABA) 유입 K+ 유출 물유출 4) 증산작용의의의 1. 물상승의원동력 2. 식물체내의온도와물의양조절 3. 새로운물과무기양분을계속흡수하여무기양분을농축시킨다 5) 물의상승 : 증산작용, 모세관현상 ( 물분자의응집력 & 부착력 ), 근압 ( 뿌리압 ) 식물의생장 (1) 식물의생장 1) 길이생장 : 생장점 ( 세포분열 길이생장, 뿌리, 줄기끝에위치 ) 2) 부피생장 : 형성층 ( 세포분열 부피생장, 관다발에위치 ) 식물영양과물질이동 [1] 식물영양분의흡수와영양 (1) 통도조직 : 물과양분의이동통로 1) 물관 : 죽은세포로구성, 뿌리에서부터잎이나줄기끝까지가는모세관형성, 수분과수분에녹아있는무기물운반 2) 체관 : 양분과식물호르몬등의이동통로 ; 체세포 (sieve cell), 반세포 (companion cell) 과같은살아있는세포로구성 99

100 (2) 식물영양분의흡수와영양 (1) 뿌리에서의물과무기양분의흡수 : 뿌리털과토양의농도차에의한삼투 ( 확산 ) 에의해흡수 (2) 토양에서물관으로흡수된물 ( 무기염류 ) 의이동경로 1. 세포벽을통한세포외부경로 (apoplast pathway) 물 : 뿌리털, 뿌리의표피 세포벽을통해피층에서내피까지이동 카스파리안띠 (Casparian strip) 에이르게되면더이상세포벽을통해서는이동하지못하고멈추어진다. 2. 원형질연락사를통한세포내경로 (symplast pathway) 카스파리안띠에의해멈추어진물과양분은원형질연락사를통하여내피를거쳐뿌리의물관으로이동 줄기의물관 식물영양과농업 ( 유전공학 ) [1] 세포융합예 ) 포마토 ( 감자 + 토마토 ) [2] 세포 / 조직배양기술 1 분열능력이있는세포배양 전형성능미분화세포덩어리 ( 캘러스 ) 2 한개의미분화세포 한개체의식물 ( 복제생물 ) 식물호르몬 1) 옥신 (auxin): 인돌아세트산 (IAA) 1 생성 : 줄기와뿌리끝의생장점 ( 길이생장촉진 ) 2 작용 : 길이생장촉진, 부피생장억제 100

101 3 자극에대한반응 : 빛의반대방향으로, 중력의방향으로이동. 굴광성, 굴지성이옥신농도에따라나타남. 2) 지베렐린 1 작용 : 줄기마디생장촉진, 휴면중인종자의발아촉진 3) 시토키닌 1 작용 : 세포분열촉진 식물호르몬과조직배양 ~ 식물의조직배양에서옥신만넣어주면세포만커지고세포분열은일어나지않지만, 일정농도이상의시토키닌을함께넣어주면, 세포분열을하여캘러스라는미분화세포덩어리가만들어진다. 캘러스는분화하여완전한개체가된다. 4) 낙엽산 ( 앱시스산 ) 1 생성 : 잎에서생성되어체관을통해이동. 2 작용 : 세포분열을정지, 낙엽촉진, 기공폐쇄 5) 에틸렌 (H 2 C=CH 2 ) 1 식물의체외로방출하는기체 2 열매성숙촉진, 잎의탈리유도. [ 확인문제 ] 1. 영구조직 (Permanent tissue) 이아닌것은? 1 표피조직 2 분열조직 3 유조직 4 통도조직 5 분비조직 101

102 풀이 )2 2. 식물의유조직은원형질이풍부한세포로서다양한생리작용을수행한다. 조직의기능에따라유조직을분류하시오. (5 가지를쓰시오 ) 풀이 ) 1동화조직 : 엽록체로광합성을하는조직. 울타리조직, 해면조직, 피층에발달 2저수조직 : 수분을저장하는조직. 선인장줄기등에있다. 3저장조직 : 뿌리, 종자, 열매등에동화양분을저장 4분비조직 : 유액이나수지등을분비하는조직. 꿀샘, 송진관, 젖관 ( 민들레 ) 5통기조직 : 공기의저장이나수송을위해발달한조직. 해면조직과수생식물줄기 3. 동화조직은영구조직중어느조직에속하는것은? 1 표피조직 2 기계조직 3 후막조직 4 유조직 풀이 )4 영구조직 ( 표피조직, 유조직, 기계조직, 통도조직 ) 모양이나기능에따라표피조직, 유조직, 기계조직, 통도조직 1. 표피조직 식물체의표면을덮는조직 주로내부의보호작용과물질의출입을담당 표피 (epidermis), 기공 (stoma( 단수 ), stomata( 복수 )), 공변세포 (guard cell), 피목 (lenticel), 털, 가시 2. 유조직 102

103 식물체의대부분을차지생활활동이왕성한살아있는세포로구성세포벽은얇고원형질이풍부 1동화조직엽록체로광합성을하는조직. 예 ) 책상조직과해면조직, 줄기의피층 ( 초본 ) 에발달 2저장조직뿌리, 종자, 열매등에동화양분을저장. 예 ) 감자나고구마의먹는부분 3분비조직유액이나수지를분비하는조직. 예 ) 꿀샘, 송진관 ( 소나기 ), 젖관 ( 민들레 ) 4저수조직수분을저장하는조직. 예 ) 선인장의줄기 5통기조직공기의수송이나저장을위해발달된조직. 예 ) 갯솜조직 ( 해면조직 ) 과수생식물의줄기 3. 기계조직식물체를튼튼하게지탱하는조직세포벽이두껍다 1후각조직세포벽의모서리가특히두꺼우며, 원형질이살아있음. 예 ) 봉선화의줄기 2후막조직세포벽전체가후막세포로형성되어세포벽에리그닌이축적되어있는죽은세포. 예 ) 배과육의석세포 3섬유조직가늘고긴섬유세포로되어있으며, 죽은조직이다. 예 ) 삼의줄기, 대마, 목화등 103

104 4. 통도조직수분이나양분의이동통로가되는조직뿌리나줄기의관다발 ( 유관속 ), 잎의잎맥에존재 1물관 ( 도관, vessel) 뿌리로부터흡수한물이나양분의상승통로가늘고긴죽은세포가위아래로연결되어있고속의원형질과상하의세포벽은소실되어하나의긴관을이룸 2헛물관 ( 가도관, tracheid) 양치식물이나겉씨식물에존재죽은세포이며, 상하의세포벽이남아있고양끝이뾰족하게되어있음 3체관 ( 사관, sieve tube) 잎에서만든동화양분의이동통로살아있는세포체관의옆에는반세포 (companion cell, 속씨식물에만 ) 가있어서체관의기능을돕는다 4. 다음과같은특징을갖춘식물의조직은? 가. 후각세포이며목질화되어있다. 나. 죽은세포이며피자식물에있는물의통로이다. 1가도관 2체관 3형성층 4도관풀이 )4 5. 목부를구성하는요소가아닌것은? 1 가도관 2 도관 3 목부유조직 4 반세포 5 목부섬유 풀이 )4 104

105 6. 화엽 (Floral leaf) 의구성요소를 5 가지로분류하시오. 풀이 ) 화탁, 꽃받침, 화관, 수술, 심피 7. 내피의세포벽은목전소를함유하고있어물과용질들은내피세포들사이의공간을통과할수없는데이러한세포장벽의명칭을쓰시오. 풀이 )Casparian strip 내피의세포는세포간극이없고조밀하게환상으로배열. 세포상호간의격벽인세포벽에는특수하게띠모양의카스파리선 (Casparian strip) 이있다. 내피 (endodermis) 피층의가장안쪽층. 대부분의유관속식물뿌리에내피가있다. 내피의세포는세포간극이없이조밀하게환상으로배열되어있고, 세포상호간의격벽인세포벽에는특수하게비후된띠모양의카스파리선 (casparian stripe) 이있다. casparian stripe: 내피세포벽의왁스층으로물이내피세포벽을통과하지못하고세포질을통해이동하도록한다. 중심주에서물이빠져나가지못하도록하는역할을한다. 8. 식물에서합성되는호르몬으로 RNA 형성과단백질합성을방해함으로서식물의 휴면상태를유지하고목화의낙과를촉진시키는것으로알려진물질명을기재하시오. 풀이 )Absinic acid 혹은앱시스산 9. 동물과마찬가지로식물의성장과분화는호르몬에의해조절된다. 완전한식물체에서 세포분열과분화를촉진하는 ( ), 세포성장을유발하거나정아우성에관여하는 105

106 ( ), 가뭄, 저온등과같은스트레스를받은식물조직에서의변화를촉진하는 ( ) 등의호르몬이알려져있다. 풀이 ) 사이토키닌, 옥신, 사이토키닌 10. 식물의성장호르몬이아닌것은? 1 안드로겐 2 오옥신 3 사이토키닌 4 지베렐린 풀이 )1 11. 다음중식물의분열중인세포의분화를촉진하는물질은? 1 지베렐린 2 시토키닌 3 오옥신 4 에틸렌 풀이 )2 12. 다음중식물호르몬인오옥신에의하여가장큰영향을받는것은? 1 개화 2 세포신장 3 세포분열 4 기공개폐 풀이 )2 13. 옥신의역할은? (4 가지 ) 풀이 ) 세포신장유발, 정단우성, 낙엽 / 낙과를방지, 과실의생장촉진, 부정근형성촉진 14. 식물생장호르몬인오옥신의특징으로옳지않은것은? 1중력방향으로이동한다. 2줄기의생장점에서생성된다. 3굴성운동에관여하는호르몬이다. 106

107 4 작용부위에따라최적농도가다르다. 5 정아의생장을억제하고측아의생장을촉진한다. 풀이 )5 Ch 23 생식과발생 (1) 생식방법 ⑴ 무성생식 : 분열법, 출아법, 포자법, 영양생식법 ; 우수품종보존에유리 ⑵ 유성생식 : 감수분열 암 수생식세포의결합 새로운개체형성 유전적다양성 진화적인면에서유리 1 양성생식 : 접합 ( 동형배우자의결합 ), 수정 ( 이형배우자의결합 ) 2 단위생식 : 암배우자단독으로발생하여새개체로되는생식법 (2) 식물의생식과발생 속씨식물의생식세포의형성 1 화분의변화 : 1 개화분 2 번핵분열 2 개정핵 ( 각각 n) 과 1 개화분관핵 (n) 2 밑씨의변화 : 1 개밑씨 3 번핵분열 8 개생식세포 그중 2 개극핵 ( 각각 n) 과 1 개난세포 (n) 만수정에사용 107

108 속씨식물의중복수정 1 정핵 (n) + 극핵 (2n) ( 배젖 (3n) < 양분 > 2 정핵 (n) + 난세포 (n) 수정란 (2n) 배 (2n) < 식물체 > (3) 동물의생식과발생 [1] 생식세포의형성 108

109 [2] 생식주기 (= 배란주기 = 월경주기 ): < 여포기 배란기 황체기 월경기 > 반복 109

110 그림 2) 월경주기에따른호르몬의변화 1 여포기 (5 13 일 ): 뇌하수체전엽 FSH ( 여포자극호르몬 ) 여포와난자성숙 여포 에스트로겐분비 ( 자궁내벽발달, FSH 분비억제 ) 2 배란기 (14 일 ): 뇌하수체전엽 LH ( 황체형성호르몬 ) 배란 ( 난자가수란관으로방출 ) 여포는황체로변화. 3 황체기 (15 28 일 ): 황체 ( 프로게스테론분비 ( 자궁내막을두텁게함, 임신유지, 젖샘발육촉진, FSH 와 LH 분비억제 ( 난자성숙및배란억제 ) 4 월경기 (0 4 일 ): 수정 (( 황체퇴화, 프로게스테론분비감소, 두터워진자궁내막파열, 혈액과함께배출 * 경구피임약 : 프로게스테론, 에스트로겐 ( FSH, LH 분비억제 ( 새로운여포의성숙, 배란억제 [3] 발생과분화 1) 발생과정 : 수정란 ( 난할 ) 상실배 포배 낭배 신경배 기관형성 개체 1 난할 : 분열한세포의성장이없는세포분열 각각할구의크기는작아지고, 수는증가 2 상실배 : 난할로할구의수가많아진단단한구형의시기 3 포배 : 내부에액체로채워진포배강이형성되는시기 110

111 4 낭배 : 포배의일부가포배강속으로함입, 세포층이외배엽과내배엽으로구분, 원구와원장형성 ( 낭배후기에내배엽과외배엽사이에중배엽형성 5 신경배 : 2) 배엽의분화와기관의형성 : 특정한위치에서세포들간의신호교환에의한유도작용 1 외배엽 : 표피계, 신경계, 감각계, 입, 항문 2 중배엽 : 골격계, 근육계, 순환계, 생식계, 배설계, 진피 3 내배엽 : 소화계, 호흡계, 내분비계, 방광 [4] 발생 / 분화원인 (1) 슈페만의핵이식실험 : 발생운명은낭배초기와후기사이에서결정 (2) 분화의원인 : 핵과세포질의상호작용에의해분화가일어남 (3) 포크트의예정배역도 ( 포배국소생체염색법 ) (4) 슈페만의원구상순부이식실험 1 낭배초기의원구상순부를포배기의난할강에이식 머리가둘인도롱뇽발생 ( 원구상순부는표피에작용하여신경계를발생시키고, 자신은척색으로분화됨.) 2 형성체 : 기관의분화를일으키는물질 3 유도작용 : 형성체가다른부분에작용하여, 특정분화가발생해기관을만드는작용. 111

112 [ 확인문제 ] 1. 사람의생식기관에대하여맞게설명한것은? 1정자는정소에서만들어지고운동성을얻은후에부정소로가며정관을따라나오게된다. 2정자는저장낭에서일시적으로저장된후흥분시에외부로배출된다. 3자궁은자궁경부에서시작되며수정된배아가착상이일어나는곳이다. 4수정은수란관에서일어나며수정란은자신의운동성에의해자궁을향해이동한다. 풀이 )3 2. 사람의생식기관에관여하는호르몬에대한설명중틀린것은? 1남성의제 2 차성징을나타내는호르몬은 testosterone 이다. 2여성호르몬중 progsesterone 은다른난자의성숙을억제하여단 1 개의난자만을성숙하게한다. 3estrogen 은자궁의평활근을증식시켜자궁이커지도록하고유선의발달을촉진시킨다. 4임신시 progesterone 이다른여포의발달을억제하므로배란이일어나지않는다. 풀이 )3 3. 시상하부에서분비되는 GnRH( 생식소자극호르몬분비호르몬 ) 는 FSH 와 LH 의분비를일으키게한다. 1FSH와 LH가합성및분비되는기관은? 답 ) 뇌하수체전엽 2여성에서 FSH 와 LH 의표적기관은? 답 ) 여포 112

113 3FSH 와 LH 에반응하여여성의표적기관에서그생성이유도되는스테로이드호르몬은 각각무엇인가? 답 )FSH 에의해, 여포호르몬 (estrogen). LH 에의해, 황체호르몬 (progesterone) 4. 동물의난자형성과정을나타낸것이다. 염색체수가 2n n 으로되는시기는어느 곳인가? 풀이 ) 제 1 난모세포 (2n) 에서제 2 난모세포 (n) 로갈때 5. 여성의성주기를호르몬의분비량으로나타낸것이다. 배란시기는어디인가? 풀이 ) 배란직전에는 estrogen 의피크가높게나타나고배란직후에는 progesterone 양이 증가하고 estroggen 의양은감소한다. 이런부분의피크를찾으면된다. 6. 다음중난할에대한설명이잘못된것은? 1난할이진행될수록할구크기와 DNA 량은점차줄어든다. 2핵에대한세포질의비율 ( 세포질 / 핵 ) 이점차작아진다. 3난할은할구의성장기가없다. 4핵상의변화가없다. (2n 2n) 5난할의진행방향이모두동일하지않다. 풀이 )1 7. 개체가발생하는과정을순서대로옳게나열하면? 수정란 상실기 포배기 낭배기 중배엽형성 신경배형성 기관형성 113

114 8, 다음은척추동물에서낭배형성후각배엽에서발생되는기관들을적은것이다. 옳은것은? 1내배엽 : 소화기관의내표면 ( 상피 ), 간, 생식계 2외배엽 : 뇌와척수, 상피, 진피 3중배엽 : 골격계, 곡격근, 배설계 4내배엽 : 소화기관의내표면, 췌장, 순환계 5중배엽 : 내장근, 상피, 혈구풀이 )3 외배엽성기관 1표피의부속기관 : 표피, 손톱, 비늘, 깃털, 털, 땀샘, 피지 2감각기 : 눈, 귀, 코 3신경관 : 뇌, 척수, 말초신경, 뇌하수체, 부신수질 중배엽성기관 1척색 : 척수가형성된후퇴화 2체절 : 근육, 속살갗, 골격, 결합조직 3측판 : 순환계, 배설계, 생식계 내배엽성기관 1 소화기관 : 소화계 ( 식도, 위, 창자, 간, 이자 ) 2 호흡계 : ( 폐, 기관, 갑상선 ) 9. 척추동물의눈발생과정에서수정체의형성에는안포가변해서된안배가필요하다. 이러한사실은다음중무엇을의미하는것인가? 114

115 1선별취화성 2유도작용 3낭배운동 4유전자의동일성풀이 )2 기관형성의기구동물의발생에서기관형성은형성체에의한유도의연쇄에의한것으로이작용에의해여러가지복잡한기관이차례대로형성됨으로써개체의발생이완성된다. 예 ) 도롱뇽의눈의발생과정을예로형성체에의한유도작용을살펴보면원구상순부가제 1 차형성체 : 외배엽 신경관신경관이형성되면그앞끝은뇌포가된다. 뇌포는양옆이밖으로부풀어안포를만들며안포는끝이넓어져접시모양으로되는데이를안배라한다. 안배는제 2 차형성체 : 표피 수정체수정체는제 3 차형성체 : 표피 각막 10. 발생초기수정란의세포분열을 (1 ) 이라하며이결과생긴딸세포를 (2 ) 라한다. 이들은유사분열을계속하여단단한공모양의상실기가되고이어속이빈주머니모양의 (3 ) 를거쳐배엽을형성하는 (4 ) 가된다. 외부로부터의작용에의하여인접한부분에영향을미쳐분화가일어나는현상을유도라하며이를유발시키는부분을 (5 ) 라한다. 풀이 ) 1. 난할 2. 할구 3. 포배기 4. 낭배기 5. 형성체 Ch 24 동물생리학 115

116 [ 생물체의구성단계 ] 조직 : 비슷한모양과기능을가진세포의모임 기관 : 비슷한기능을가진조직들의모임 동물의유기적구성 : 세포 조직 기관 기관계 개체 ( 식물의유기적구성 : 세포 조직 조직계 기관 개체 ) [1] 동물의조직 상피조직, 결합조직, 신경조직, 근육조직 [ 가로무늬근 ( 골격근 - 수의근 ), 민무늬근 ( 내장근 - 불수의근 ), 심장근 ( 가로무늬근 - 불수의근 )] 24-1 체내환경의조절 : 항상성의유지 1) 항상성 : 체내외환경의변화에대응하여내부환경 ( 체온, 혈당량, 삼투압조절등 ) 을일정하게유지하는작용 내분비계 ( 호르몬 ; 피드백작용 ) 와자율신경계 ( 길항작용 ) 의조절에의해유지. 뇌하수체와호르몬의분비조절 2) 항상성조절의중추 간뇌의시상하부 116

117 혈당량의조절 삼투의조절 신장 : 물과무기염류의배출량을조절하여삼투압을일정하게유지 - 물의배출 : 항이뇨호르몬 (ADH) 에의해 - 무기염류의배출 : 무기질코르티코이드에의해 24-2 화학적조절 117

118 ⑴ 특성 1 호르몬분비 : 내분비선 혈관 ( 혈액을따라표적세포 / 기관으로운반 ) 2 극미량으로생리적작용을조절 과다증 결핍증생김. ⑵ 성분에따른분류 1 단백질계호르몬 : 뇌하수체호르몬, 부신수질호르몬, 인슐린... 2 스테로이드계호르몬 : 부신피질호르몬, 성호르몬 2) 사람의호르몬과그기능 내분비선호르몬주요작용 과다증 결핍증 뇌하수체전엽에작용해 시상하부 방출또는억제호르몬 호르몬분비의촉진과 억제 옥시토신, 항이뇨호르몬 (ADH) 뇌하수체후엽 뇌하수체 전엽 생장호르몬 (GH) 뼈, 근육의생장촉진거인증, 왜소증 갑상선자극호르몬 (TSH) 갑상선호르몬의분비 촉진 부신피질자극호르몬 (ACTH) 부신피질호르몬의분비 촉진 여포자극호르몬 (FSH) 여포생장촉진, 정자 형성촉진 황체형성호르몬 (LH) 배란촉진, 황체발달 118

119 촉진, 프로게스테론분비촉진 젖분비자극호르몬 젖분비촉진 옥시토신 자궁의수축 후엽 세뇨관에서의 항이뇨호르몬 (ADH) 수분재흡수촉진, 혈압상승 갑상선 티록신 물질대사촉진 바제도병, 크레틴병 칼시토닌 혈액내의칼슘농도저하 부갑상선 파라토르몬 혈액내의칼슘농도 상승 테타니병 부신 피질 무기질코르티코이드 (ex: 알도스테론 ) 세뇨관에서의 Na + 재흡수촉진 K + 분비촉진 당질코르티코이드 (ex: 코티솔 ) 혈당량증가 에디슨병 수질 아드레날린 노르아드레날린 혈당량증가, 혈압상승 물질대사이상 이자 ( 랑게르한스 섬 ) 글루카곤 (α 세포 ) 혈당량증가 인슐린 (β 세포 ) 혈당량감소당뇨병 119

120 생식소 정소테스토스테론남성의 2 차성징발현 난소 - 여포 에스트로겐 여성의 2 차성징발현 황체프로게스테론배란억제, 임신유지 [ 확인문제 ;] 1. 다음은호르몬의특성을기술한것이다. 올바르지않은것은? 1내분비선에서형성되어혈액이나조직액으로직접분비된다. 2온몽에운반되나표적기관에만작용한다. 3극미량으로생리작용을조절하며분비량이적당하지않으면과다증또는결핍증이나타난다. 4항원성이있어척추동물사이에동일내분비선의호르몬은서로이용할수없다. 풀이 )4 1내분비선은침샘과땀샘처럼분비관이없다. 4항원성이없어척추동물사이에동일내분비선의호르몬은서로이용할수있다. 2. 호르몬에대한다음의설명중에서틀린것은? 1뇌하수체전엽에서는성장호르몬, 갑상선자극호르몬, 부신피질자극호르몬, 황체형성호르몬이분비된다. 2스테로이드호르몬은목표세포내로들어가서직접유전자활성을일으킨다. 3단백질호르몬은세포표면의수용체에반응하여간접적으로세포활성에영향을미친다. 4부신수질에서는글루코코티코이드, 미네랄코티코이드를분비한다. 풀이 )4 4 부신피질 120

121 3. 사람몸의대표적인호르몬분비기관중다른호르몬분비기관의활동을조절하는등가장중추적역할을하는곳은어떤것인가? 풀이 ) 뇌하수체. 사람의내분비계는뇌하수체, 갑상선, 부갑상선, 부신, 이자, 생식소, 각종소화기관의내분비선으로이루어져있다. 뇌하수체는크기가작지만여러종류의호르몬을분비하며또이곳의호르몬중에는다른내분비기관의작용을조절하는것도많아서내분비선중에서도가장중요한위치에있다. 4. 부신 (adrenal gland) 의외부인피질 (cortex) 에서는 ( A ) 에서분비되는 ACTH 에반응하여호르몬을분비하고있으며부신의내부인수질 (medulla) 은시상하부교감신경계가흥분되는경우수질호르몬이분비된다. Blood sugar( 혈당 ) 의농도가정상치보다낮아질경우 Langerhans 섬에서인슐린대신 ( B ) 의분비를시작한다. 풀이 ) (A) : 뇌하수체전엽 (B) : 글루카곤 (glucagon) 5. Adenylate cyclase 에의해 ATP 로부터생성되며수용성호르몬의제 2 의전달자 (second messenger) 로작용하는 nucleotide 는? 풀이 )Cyclic adenosine monophosphate 또는 Cyclic AMP 또는 camp 신호전달과정에서생성되는작은분자량의신호전달물질을 2 차전달자 (second messenger) 라고부름 6. 호르몬은크게 2 개의범주로나누어진다. 즉스테로이드성과펩타이드성이있는데 이들의수용체결합에서부터유전자발현조절에이르는신호전달 (signal transduction) 과정은 서로다르다. 그차이를비교설명하시오. 7. 호르몬에대한다음의설명중틀린것은? 121

122 1 모든호르몬은단백질로구성되며도관을통하여분비된다. 2 곤충, 갑각류및모든척추동물에서발견된다. 3 곤충에서분비되는엑디손 (ecdisone) 은탈피와용화형성을자극한다. 4 인돌초산 (Indolacetic acid) 은식물의생장을촉진시키는호르몬으로오옥신이라부른다. 풀이 )1 1 호르몬은도관이없다. 호르몬은단백질류호르몬, 아민류호르몬, 불포화지방산유도체류호르몬, 스테로이드호르몬등으로나눌수있다. 8. 술을마신다음날아침은체내수분조절에장애가일어나갈증을느끼게된다. 이러한현상은체내의수분이소변으로다량배설되었기때문이다. 여기에관여한호르몬과그기작을서술하시오. 예 ) 체내수분량의조절 체내수분부족수분의부족 삼투압증가 간뇌의시상하부 뇌하수체후엽의바소프레신분비 세뇨관의수분재흡수촉진 체내수분과잉수분의과잉 삼투압감소 간뇌의시상하부 뇌하수체후엽의바소프레신분비억제 세뇨관의수분재흡수억제 9. 다음은인체내에서혈당량이조절되는과정을나타낸모식도이다. ( ) 안에알맞은 호르몬은? (A) (B) (C) 1글루카곤 아드레날린 인슐린 2아드레날린 글루카곤 인슐린 122

123 3 인슐린글루카곤아드레날린 4 아드레날린인슐린글루카곤 24-3 신경계 (1 뉴런 (neuron) - 신경세포 : 신경계의구조적, 기능적단위 ⑴ 뉴런의구조 : 수상돌기, 신경세포체, 축색돌기 * 수초 : 축색을둘러싸고있으며절연체역할 * 랑비에결절 : 축색돌기에서수초없이직접노출된부분. (2 흥분의전도와전달 123

124 1) 흥분의전도 - 활동전위가신경섬유를따라인접부위로이동하는과정 1 분극 : 3Na + out/2k + in 펌프 ( 능동수송 ) 세포내부 (-), 외부 (+) 휴지전위 : -70mV 2 탈분극 : 역치이상의자극 Na + in 전위역전 활동전위 : +30mV 3 재분극 : 곧 K + out 전위회복 다시분극상태 이후, Na + - K + 펌프에의해원래의이온분포회복. 2) 흥분의전달 - 축색말단에전도된흥분이시냅스를통해다음뉴런의수상돌기로전해지는것. 1 시냅스 : 뉴런과뉴런의연접부위 2 흥분전달 : 축색말단의시냅스소포에서신경전달물질분비 (Ca 관여 ) 다음뉴런의막수용체와결합 (3 사람의신경계 - 중추신경계와말초신경계로구성. 124

125 (1) 중추신경계 ; ( 뇌 ), ( 척수 ) 1 뇌 : ( 대뇌 ), ( 소뇌 ), ( 간뇌 ), ( 중뇌 ), ( 연수 ) 로구분 대뇌 좌반구 : 우반신지배 ; 우반구 : 좌반신지배 소뇌 - 대뇌에의한 ( 수의운동 ) 이정확하고원활하게일어나도록조절 - 평형감각의중추 : 내이의정보를받아몸의 ( 균형 ) 유지 간뇌 - 항상성 ( 체온, 혈압, 혈당 ) 조절중추 중뇌 - 안구 / 홍채운동조절중추, 동공반사의중추 - 심장박동, 호흡운동중추 연수 - 대뇌와척수에서오는신경교차부위 2 척수 * 뇌와감각기, 운동기사이의흥분전달통로 * 도피반사, 무릎반사중추 3 반사궁 (reflex arc): 자극에서반응이일어나기까지의경로 * 무의식적인반응 : 자극 감각신경 ( 감각뉴런 ) 연합뉴런 ( 반사중추 ; 척수, 연수, 중뇌 ) 운동신경 ( 운동뉴런 ) 반응 * 의식적인반응 : 자극 감각신경 ( 척수 ) 대뇌 ( 척수 ) 운동신경 반응 (2) 말초신경계 : 중추신경계로부터온몸의조직이나기관에퍼져있는신경 1 체성신경계 : 뇌신경 + 척수신경 ; 대뇌의지배를받음 2 자율신경계 : 내장기관또는감각기관에분포 ; 자율적으로조절, 대뇌의지배받지않음교감신경과부교감신경이서로 ( 길항작용 ) 125

126 절후 신경말단의 동공심장박동호흡운동소화작용방광 신경전달물질 교감신경아드레날린확대촉진촉진억제이완 ( 오줌저장 ) 부교감신경아세틸콜린축소억제억제촉진수축 ( 오줌방출 ) [ 확인문제 ] 1. 세포내 Na + 농도는세포 K + 농도보다 배높고 K + 는세포밖이안쪽보다더높다. 이농도차를유지시켜주는작용기작에대해서술하시오. 풀이 ) 세포막내부는음전하를나타내며세포막외부는반대로양전하를나타내는뚜렷한전기적 차이가있다. 이러한전기적경사에의하여신경섬유의막이받는압력을안정막 전압 (Resting potential or membrane potential 이라고부르며일반적으로 -70mV 이다. 이렇게되는이유는 1 막자체의이온에대한선택적투과성과 2ATP 소모에의한 능동수송때문이다. 1 막자체의이온에대한선택적투과성 쉬고있는신경섬유막안쪽에있는 K+ 은비교적쉽게세포막을투과하지만 Na+ 의 투과성은 K+ 의약 1/100 정도에불과하며거의투과하지못한다. 2ATP 소모에의한능동수송 ATP 를사용하여 K + 는세포내로 Na + 는세포밖으로능동수송하여세포안밖의 Na + /K + 의 농도경사를유지하므로휴지막전위를유지시킴 126

127 2. 휴지막및활동전위에대한설명으로맞는것은? 1 휴지막전위는신경전달이없을때의전위로서세포외부가 -70mV 를띠고있다. 2 휴지막전위는 3 Na + 가세포밖으로빠져나가고 2 K + 가세포안으로능동수송됨으로써농도차를 형성하는데이때 K + 가 Na + 보다확산되는속도가빨라막전위가형성된다. 3 활동전위는자극이역치이상으로오면갑자기 K + 채널이열려 K + 가밖으로나가면곧이어 Na + 가안으로 들어와탈분극현상이일어난다. 4 재분극이일어나기전이라도자극이오면신경계는반응을할수있는능력을가지고있다. 풀이 )2 1 세포내부 3Na + 가세포안으로들어오고 K + 는세포밖으로나간다 4 없다 3. 신경세포에서의자극의전달은어떻게이루어지는가? 1뉴런을통한전기의흐름 2뉴런의막을통과하는이온들의이동 3뉴런을따라흐르는자극전달화학물질 4음전기적으로하전된뉴런막내부의변화 5뉴런내부의가는단백질섬유의운동풀이 )4 4. 신경세포에서의자극의전달은어떻게이루어지는가? 1신경세포막의활동전위는나트륨이온의유입에의해발생한다. 2세포막을통한나트륨이온의이동은선택적인통로 (channel) 을통하여이루어진다. 3세포내의나트륨이온을세포밖으로이동시킬때는 ATP 를소모하여야한다. 4신경세포외부의칼륨의농도는세포내부에비하여높다. 풀이 )4 127

128 5. 뉴런의축색돌기를감싸고있는피막을수초라고하며, 수초로싸여있는신경을 유수신경, 수초로싸여있지않은신경을무수신경이라한다. 유수신경의자극전도속도가 무수신경의경우보다훨씬빠른이유는? 1Na + 펌프의효율이높기때문 2 높은휴지전위때문 3Na + 의유입이랑비에결절에서주로일어나기때문 4 축색돌기의내부직경이크기때문 풀이 )3 6. 신경조직에서신경세포들이서로연결되어자극을세포간에전달하게하여주는부분을 무엇을이라고부르는가? 풀이 ) 시냅스 (synapse) 7. 흥분성시냅스후전위 (excitatory postsynaptic potential) 의신경전달과정을설명하시오. 풀이 ) 시냅스전뉴런에서 Acetylcholine 을방출 시냅스후뉴런에있는 Ach receptor 에 Ach 이결합 Na + 에대한투과성을증대시켜활동전위가발생 흥분이시냅스후뉴런에 전달됨 흥분성시냅스후전위 (excitatory postsynaptic potential, EPSP) 아세트콜린이확산에의해시냅스후뉴우런의세포본체혹은수상돌기의수용체와 결합하면시냅스후신경섬유막은 Na + 에대한투과성을증가시켜막내외의전위차를 감소시킴으로써활동전위를생성시킴 억제성시냅스후전위 (Inhibitory postsynaptic potential, IPSP) 신경말단의시냅스혹 (synapse knob) 에서억제성화학물질 (GABA) 이방출. 128

129 그결과시냅스후신경섬유막의 K + 유출이증가되어새포내는외부보다음하전되는 과분극 (hyperpolarization) 상태가된다. -80mV 까지내려가서과분극된뉴우런은높은 역치를갖게되므로쉽게자극되지않는다 8. 다음중체온, 기온, 갈증, 혈압조절등항상성유지의기능에관여하는뇌의부위는? 1 소뇌 2 시상 3 시상하부 4 뇌량 풀이 )3 자율신경의중추, 체온. 혈당량. 수분량조절. 뇌하수체의기능조절 9. 호흡을조절하는중추는어느곳에있는가? 1 간뇌 2 연수 3 척수 4 소뇌 풀이 )2 10. 중추신경계의설명중맞는것은? 1척수의회백질은신경세포가밀집. 전각에는감각신경계가후각에는운동신경계가분포되어있다. 2연수는척수바로위에이어지는둥그런부분이며제 4 뇌실의바닥을포함하고있다. 3간뇌중피부감각, 심부감각, 미각에관련되고뇌실의바닥을이루는부분을시상이라고한다 4조류에는소뇌가상대적으로적다. 풀이 )2 1전각 : 운동신경이나가고, 후각 : 감각신경이들어옴 3시상하부 4크다 11. 사람의신경계와관련된설명중옳은것은? 1 연수는제 3 뇌실의양쪽에걸쳐있으며감각정보를통합하고분류하여대뇌로보낸다. 129

130 2척수에는호흡율, 심장박동및혈압을조절하는중추가있다. 3소뇌는근수축의정도평형유지, 자세와균형조절에관여한다. 4시상하부는감각뉴런과운동뉴런의시냅스반사를관장하는신경체의모임이다. 풀이 )3 1시상 2연수 4척수 12. 다음중교감신경흥분상태에해당되지않는것은? 1 기관지확장 2 위액분비촉진 3 심장박동촉진 4 침분비억제 풀이 )2 13. 부교감신경이자극되었을때그말단에서분비되는물질은? 1아드레날린 2인슐린 3아세틸콜린 4모노아민풀이 )3 부교감신경 : 뇌신경 ( 중뇌와연수 ) 및척수의꼬리 ( 천수 ) 에서나와각장기에분포교감신경 : 신경절은중추부위가까이에있으므로하나의절전섬유가다수의절후신경을지배노르에피네프린의작용으로교감신경의지배력은광범위, 지속적이다. 부교감신경 : 신경절이내장에극히가까우므로절전섬유는극히소수의절후섬유를지배 acetylcholine 은분해가빠르므로국부적이고지속시간이짧다. 5 절전뉴런의말단 : 교감신경 아셀틸콜린. 부교감신경 아셀틸콜린 절후뉴런의말단 : 교감신경 아드레날린. 부교감신경 아세틸콜린 24-4 감각 130

131 [1] 자극과반응 1) 감각세포의특성 1 역치 : 감각세포가반응을일으킬수있는최소한의자극의세기. ( 작을수록예민 ) 2 실무율 (all-or-none): 역치이하의자극에서는반응하지않고, 역치이상의자극에서는자극의세기에관계없이반응의크기가일정함. 3 베버의법칙 : 처음자극이약할때는약간의자극의변화도느낄수있으나, 처음자극이 강하면그다음엔더큰자극이가해져야자극의변화를느낄수있다. [2] 감각기관 (1) 시각기 1) 시각의성립 1 시세포 : 간상세포 (-명암과형태구분 / 약한빛에반응함 ) 원추세포 (-색구분 / 강한빛에반응함 ) 2 로돕신 (-간상세포에서빛흡수하는색소 ) 의광화학반응 131

132 암순응 - 밝은곳에서분해되어적어졌던로돕신이어두운곳에서는분해되는양보다 합성되는양이 많아져서감광성이커지기때문 명순응 - 어두운곳에서밝은곳으로나오면빛에의해로돕신이일시에분해되면서 시세포의대부분이흥분되어눈이부시게되며, 로돕신의양이부족한간상세포는감광성이 떨어지고역치가큰원추세포가빛을이용하여시각이정상회복되기때문 [ 확인문제 ] 1. 반응을일이키는최소의자극을무엇이라하는가? 풀이 ) 역치 2. 시세포에는밝은빛에예민하고색각에관여하는 (1 ) 세포와약한빛에예민하고 명암과형태만을느끼는 (2 ) 세포의두종류가있다. 풀이 )1. 원추 2. 간상 3. 청각및평형기관에대한다음의설명중맞는것은? 1중이에는와우관 (coclhlear duct) 와나선기 (Spiral organ) 가있다. 2중이에는인두로통하는유스타키오관이열려있다. 3내이에는 3 개의고실뼈가있어소리를증폭시킨다. 4전정기관에는코르트기로부르는소리자극의수용세포가존재한다. 풀이 )2. 132

133 청각수용기 1. 귀의구조 외이 1귓바퀴 + 외이도 ( 고막까지음파전달통로 ) 중이 1고막 2청소골 : 추골, 침골, 등골.( 망치뼈, 모루뼈, 등자뼈 ). 고막의미약한진동을크게증폭시켜내이에전달 3유스타키오관 : 중이와목구멍을연결하는관. 중이와외부의압력을같게조절 내이 1달팽이관 ( 와우 ): 와우는세개의관으로구성. 전정계 ( 개막위의관 ) + 고실계 ( 기저막아래의관 ) + 달팽이세관 ( 와우관, Corti 기관이있음 ( 청세포와청신경이분포 )) 2전정기관 : 평형감각에관여 2. 청각의경로 음파 외이도 고막을진동 청소골 ( 추골, 침골, 등골 ) 을진동 난원창 전정계의외림프 진동 와우관의내림프를진동 고실계진동 기저막진동 유세포가 개막쪽으로움직임 활동전압발생 청신경 대뇌의청각중추 24-5 동물의움직임 에너지의생성과이용 133

134 1) 생성 : 광인산화 (-엽록체), 산화적인산화 (-미토콘드리아), 기질수준인산화 (- 미토콘드리아 ) 2) 이용 : ATP 에저장된화학에너지는여러형태로전환, 이용됨 ⑴ 능동수송 : 세뇨관에서의재흡수, 세포막에서능동수송, 원형질유동 ⑵ 근육의수축 : 근수축의에너지원 A T P ATP 가소모되면크레아틴인산으로부터 ATP 가생성, 보충됨. < 근수축의과정 >: 미오신섬유사이로액틴섬유가미끌어져들어감 ( " 활주설 " ) 1 근육에자극 근소포체에서 Ca 2+ 가방출 2 Ca 2+ 에의해미오신헤드가액틴에부착 미오신의 ATPase 에의해 ATP 분해 3 ATP 에너지를이용하여미오신섬유사이로액틴섬유가활주하여근수축이일어남. 4 자극이없어지면 Ca 2+ 이근소포체내로흡수되고, 본래상태로되돌아감 ( 이완 ). [ 확인문제 ] 1. 근육을구조적으로기능적으로구분하라. 풀이 ) 구조적으로가로무늬근 : 명대와암대가있고근세포에여러개의핵이있다. 골격근과심장근민무늬근 : 무늬가없고핵이세포하나에 1 개씩있다. 근세포는긴방추형이다. 내장근기능적으로수의근 ( 맘대로근 ) : 대뇌의지배를받는근육. 골격근불수의근 ( 제대로근 ) : 자율신경의지배를받는근육. 심장근과내장근 2. 근육운동에서에너지를얻는과정과무관한것은? 134

135 1 크레아틴인산 2ATP 3 글리코겐 4 젖산 5 리신 풀이 )5 근수축과정에직접필요한에너지는 ATP 의분해에의해주어진다. 그러나주어진시간에근섬유에공급되는 ATP 의양은아주적기때문에겨우몇번의수축만을할정도이다. 운동하는동안근육은계속 ATP 를새로보충해야만한다. 1크레아틴인산 (creatine phosphate) 크레아틴인산 (creatine phosphate) 의인산기를 ADP 에주어서 ATP 를생성하여 ATP 가공급됨. 크레아틴인산은 ATP 의재빠른재생을가능케함으로써근육이계속수축하도록에너지저장고로서작용함. 2글리코겐 (glycogen) 의가수분해근세포에저장된글리코겐이가수분해되어포도당이유리되고이것이산화되어 ATP 생성을위한에너지가공급됨. ( 심한근육운동이계속되면근육은산소공급의부족으로고통을받는다 ) 3젖산발효 근세포는산소의이용없이무기적으로부가적인 ATP 를생성하는젖산발효하여 ATP 공급 3. 골격근의근수축이일어날때가교운동을위해서꼭필요한물질이아닌것은? 1ATP 2Ca 2+ 3GDP 4ATP ase 5 미오신 풀이 )3 4. 산소가부족하게되면근육에서는어떤현상이일어나는가? 135

136 1 피루브산이이용되어젖산이형성되고간으로이동하여포도당이합성된다. 2 단백질이분해되어질소화합물이증가한다. 3 간에저장되었던크레아틴인산이이용되어 ATP 가형성된다. 4 지방이재빨리분해되어많은양의 CO 2 가발생한다. 풀이 )1 참고 ) 격한운동시산소부족현상이초래 무기호흡 ( 젖산발효 ) ATP 생산 ( 산소공급없이 ) a근수축은유지되지만, 근세포에젖산이축적되어세포액이산성화되고근육이피로해짐. b근육에축적된젖산은간으로보내져글리코겐으로전환되거나휴식상태가되어산소공급이원활하게이루어지면피루브산으로전환됨. c무기호흡의일시적이용은 ATP 를추가로공급하는효과는있지만휴식시에보상이되어야하기때문에이를산소부채라함. 5. 근육수축의기작을설명한것중옳은것은? 1 근섬유중굵은섬유액틴이라고하는단백질로서지름이약 100A 이다. 2 근수축이란액틴필라멘트사이로미오신필라멘트가미끄러져들어가근육이짧아지는 현상이다. 3 근수축이일어날때 ATP 가소비되며 Ca 2+ 이이용된다. 4 근수축이계속되면글리코겐이축적되며락트산이감소한다. 풀이 )3 1 굵은섬유 : 미오신 2 액틴필라멘트가움직임 4 글리코겐이감소, 젖산 ( 락트산, lactate) 축적됨 24-6 영양과소화 136

137 1) 소화방법 2) 소화효소 3) 소화기관 1) 위 ( 단백질최초소화 ): [ 위액구성성분 ] 1 염산 (HCl): 살균 ( 부폐방지 ), 분해, 펩시노겐활성화 2 점액 ( 뮤신 ): 염산과펩신으로부터단백질성분의위벽보호당단백질 3 펩시노겐 : 염산의강한산성 (ph2-3) 에서펩신으로활성화 단백질분해효소 * 위벽보호 뮤신, 펩시노겐 ( 비활성상태 ) 2) 소장 : 3 대영양소소화, 소장내벽의많은융털돌기 ( 영양소흡수효율증가를위한 표면적증가 ) 를통해대부분의영양소흡수 * 쓸개즙 : 간에서생성 쓸개에저장 137

138 최종분해된소화산물의융털돌기에서의흡수경로 (1) 수용성양분 : 융털돌기의모세혈관 심장 온몸 (2) 지용성양분 : 융털돌기의암죽관 림프관 심장 온몸 5) 대장 - 소화액분비안됨, 물과무기염류흡수 간의기능 - 포도당 글리코겐저장및분해 ; 혈당량조절 - 쓸개즙합성 - 체온조절 - 혈당량조절 - 노쇠한적혈구를파괴 ( 이때생성되는빌리루빈은쓸개즙색소 ) - 해독작용 - 요소합성 ; 단백질소화 질소성노폐물 ; 유독한암모니아 요소변환 ( 오르니틴회로 ) - 혈액응고방지물질 ( 헤파린 ) 생성, 비타민 K 의도움으로프로트롬빈합성 [ 확인문제 ] 1. 사람의소화와흡수에대한설명으로맞는것은? 1위에서염산은트립시노오겐을트립신으로활성화시킴으로써단백질의분해를돕는다. 2이자는중탄산나트륨을분비하여위에서넘어온강산의액을약알칼리로바꿔준다. 3담즙은담낭에서생성되어지방을유화시킴으로써리파아제의작용을돕는다. 4대장은대장균이사는장소로서이들로부터합성되는비타민 A 를흡수한다. 풀이 )2 1pepsinogen 을 pepsin 3 간 138

139 2. 췌장에서분비되는다음효소에대한적절한설명은? 1amylase - 타액에존재하는효소에비하여지속시간이긴펩타이드가수분해효소이다. 2t r y p s Ii n 불활성형태로분비되며십이지장에있을때만활성상태로전환되는단백질가수분해효소이다. 3 chymotrypsin - 염산에의하여활성화되는효소이므로 ph 가중성으로올라가면작용이중지된다. 4 lipase - 담즙 (bile juice) 에의하여불활성화되는지방을분해하는효소이다. 풀이 )2 1탄수화물 3trypsin 에의해활성화됨 4답즙에의해활성화 3. 인체의소화에관여하는효소중분비되는장소가다른것은? 1 펩신 2 트립신 3 말타아제 4 리보뉴클레아제 풀이 )1 1 위. 234 소장 4. 사람의소화에서다음의특징을지닌소화액은어느것인가? 지방입자를유화시켜표면적을증대시킨다. 십이지장내의산성을중화시킨다. 이자액인리파제를활성화시킨다. 1레닌 2쓸개즙 3장액 4이자액 풀이 )2 5. 취장 ( 이자 ) 액분비를촉진하는호르몬은? 139

140 6. 호르몬과소화효소를동시에만들어내는내장기관? 풀이 ) 1. secretine 2. 위 : gastrine( 위액분비호르몬 ), pepsin. 7. 다음의물질들중소장의융털모세혈관으로직접흡수되는것끼리모인것은? 1 과당, 아미노산, 글리세롤 3 과당, 아미노산, 갈락토스 2 엿당, 젖당, 아미노산 4 지방산, 포도당, 아미노산 풀이 )3 8. 영양소의검출반응이아닌것은? 1 뷰렛반응 2 베네딕트반응 3수단 III 용액반응 4아세토카민반응 5요오드요오드화반응풀이 )4 영양소의검출 - 영양소들을검출하는방법 1. 포도당의검출포도당수용액에 베네딕트용액을몇방울떨어뜨림 용액의색이청색이 황적색으로변함. 2. 녹말의검출녹말에 요오드용액을넣으면 황색에서 청남색 3. 지방의검출지방에 수단 III 용액을첨가하면 적색 4. 단백질의검출 140

141 단백질에 뷰렛반응에의해 청색에서 자색 단백질에 크산토프로테인반응에의해 무색에서 황색 24-7 배설 (execretion) 의의 : 노폐물을체외로배출 - 체액의조성과삼투압및 ph 일정하게유지 항상성유지 질소배설물성질독성동물의예 암모니아 (NH 3 ) 수용성있다. 수행무척추동물, 경골어류 요소수용성없다. 연골어류, 양서류, 포유류 요산불용성없다. 곤충류, 조류, 육상파충류 요소의생성 : 암모니아 오르니틴회로 요소 혈액 신장 (1) 신장의구조 : 네프론이기본단위 141

142 (2) 오줌의생성과정 1 여과 : 사구체 보먼주머니. 혈압차이로여과되며혈구, 단백질, 지방등의고분자물질은여과되지않는다. 2 재흡수 : 세뇨관 모세혈관. 포도당, 아미노산, 물, 무기염류등이재흡수능동수송된다. 3 분비 : 모세혈관 세뇨관. 덜여과된노폐물 ( 요소, 크레아틴 ) 이능동수송으로분비된다. (3) 오줌의생성경로 [ 확인문제 ] 1. 건강한사람에게서요소함량을조사했더니혈장중에 0.03%, 원뇨중에는 0.03%, 오줌에서는 1.8% 이었다. 요소의농도가원뇨에서보다오줌에서높아진주된이유는? 1 요소에서모세혈관에서세뇨관쪽으로분비되었기때문이다. 142

143 2 세뇨관에서물이재흡수되었기때문이다. 3 사구체에서보먼주머니쪽으로여과량이증가하였기때문이다. 4 뇌하수체후엽에서바소프레신의분비량이감소되었기때문이다. 풀이 )2 2. 아르기닌 오르니틴 + 요소로반응을일으키는효소는? 풀이 ) 아르기나아제 (Arginase) 3. 사람몸의대사과정에서생성된독성물질인암모니아는어떤화학물질로전환되어 오줌으로배출되는가? 풀이 ) 요소 4. 신장의기능에관한설명중가장적절한것은? 1체내에있는노폐물의분해 2노폐물의배출 3체액구성성분의조절 4혈액의여과 5오줌의생산풀이 ) 호흡 : 기체교환 1. 호흡운동의중추 연수 ( 심장박동조절과동일 ); 연수자극요인은혈중이산화탄소농도 143

144 2. 기체교환 : 폐포 ( 허파꽈리 ) 에서의가스 ( 산소 / 이산화탄소 ) 교환 ; 기체의분압차에의한확산 3. 산소운반 순수한물에산소의용해도는매우낮음 적혈구 ( 헤모글로빈 ) 존재 ) 산소용해도급증 (1) 헤모글로빈 : 호흡색소, 산소 / 이산화탄소운반, 적혈구중량의 90% 이상차지 1 개헤모글로빈에 4 개의 Fe 존재 4O 2 결합 이산화탄소분압큼 --> 탄산많아짐 --> 수소이온많아짐 --> 산성화 -->ph 낮아짐. 5. 이산화탄소운반 (1) 탄산수소나트륨의형태로운반 - 대부분의운반방법 CO 2 가적혈구로들어가탄산무수화효소에의해 H 2 O 와결합하여탄산 (H 2 CO 3 ) 형성, 이온화되어탄산수소이온 (HCO - 3 ) 가되어혈장으로나와 Na + 와결합하여탄산수소나트륨 (NaHCO 3 ) 으로운반 [ 확인문제 ] 144

145 1. 말단조직에서세포의호흡에의해생성되는이산화탄소는주로어떤화학물질로전환되어혈액을통해폐로전달되는가? 풀이 )HCO - 3. 혈액에의해운반되는 CO 2 의양을 100% 로보았을때, 65% 는혈장에의해운반되고나머지 35% 는적혈구에의해운반된다. 2. 적혈구내에서 CO 2 + H 2 O H 2 CO 3 반응을촉진시키는효소는? 풀이 ) Carbonic anhydrase( 탄산탈수소효소, 탄산무수화효소 ) 24-9 순환계 (1) 혈액의성분 : 혈액 = 혈구 + 혈장 1 혈구 : 적혈구 ( 헤모글로빈, 산소운반 ), 백혈구 ( 식균작용, 림프구 ), 혈소판 ( 혈액응고 ) 2 혈장 : 양분과 CO₂, 노폐물등을운반 (2) 혈액응고 : 손상된조직과혈소판 혈액응고인자방출 ( 트롬보플라스틴, Ca) 프로트롬빈이트롬빈으로 ( 칼슘이온필요 ) 트롬빈에의해피브리노겐 ( 수용성 ) 이 피브린 ( 불수용성실모양 ) 으로전환 혈구와얽켜서혈병구성 (3) 심장 ( 조류, 포유류 ): 2 심방 2 심실, 심방과심실사이에는혈액의역류를막는판막 145

146 심장의구조 1 심방 : 피를받아들이는곳 2 심실 : 피를내보내는곳 : 좌심실 ( 온몸으로 ; 벽이가장두껍고탄력성이크다.) 심장박동 1) 박동근원 : 동방결절 2) 박동조절 1 박동속도는동방결절에연결된자율신경에의해조절. 2 중추 : 연수 3 조절물질 : 혈중이산화탄소농도 (4) 혈관 : 1) 종류 1 동맥 : 심장에서나가는혈액이흐르는혈관 - 높은압력으로두껍고탄력이있으며근육속에자리잡음 2 정맥 : 심장으로들어오는혈액이흐르는혈관 - 동맥보다얇고, 판막이존재 3 모세혈관 - 동맥과정맥의연결고리로한층의세포로구성됨 - 물질교환이일어남 ( 낮은혈류속도, 큰총단면적 ) 2) 혈관의비교 146

147 1 총단면적 : 모세혈관 > 정맥 > 동맥모세혈관은온몸에퍼져있다. 2 혈류속도 : 동맥 > 정맥 > 모세혈관모세혈관에서의낮은속도로물질교환이충분히일어난다. 3 혈관두께 : 동맥 > 정맥 > 모세혈관 4 혈압 : 동맥 > 모세혈관 > 정맥 정맥에서는낮은혈압, 근육운동으로혈액이이동 혈액역류발생가능 --> 정맥에는판막존재 ( 혈액의역류방지 ) [ 확인문제 ] 1. 심장구조, 박동및피의순환에대하여맞는것은? 1심장에서나가는혈관을동맥이라하며모두풍부한산소를가지고온몸으로간다. 2우심방과우심실사이에는이첨판이있고, 좌심방과좌심실사이에는삼첨판이있다. 3심장은스스로박동할수있는능력이있는데이는박동원인동방결절에의해이루어진다. 4신장에서깨끗하게여과된피는간문맥을통해간으로옮겨진다음심장을거쳐온몸으로이동한다. 풀이 )3 1폐동맥에는이산화탄소가많은정맥혈이다. 반대로폐정맥은산소가많은동맥혈이다. 147

148 2 우심방과우심실사이에는삼첨판, 좌심방과좌심실사이에는이첨판, 심실과동맥 사이에는반월판이라는판막이있다. 2. 심장박동의조절에대한설명중옳은것은? 1우심방에있는동방결절은심장박동을시작하는박동원이다. 2히스근색 (bundle of His) 은심방에발달한자극전도계이다. 3심장의수축기는확장기보다길다. 4혈액을동맥벽에가하는힘인혈압은심방수축에의하여발생한다. 풀이 )1 1심실 4심실수축 3. 심장의혈액순환의경로가맞는것은? 1하대정맥-우심방-삼천판-우심실-반월판-폐동맥-폐-폐정맥-좌심방-이첨판-좌심실 2하대정맥-우심방-반월판-우심실-삼천판-폐동맥-폐-폐정맥-좌심방-이첨판-좌심실 3하대정맥-우심방-이천판-우심실-삼천판-폐동맥-폐-폐정맥-좌심방-반월판-좌심실 4하대정맥-좌심방-이천판-좌심실-삼천판-폐동맥-폐-폐정맥-좌심방-반월판-좌심실풀이 )1 우심방과우심실사이에는삼첨판, 좌심방과좌심실사이에는이첨판, 심실과동맥사이에는반월판이라는판막이있다. 4. 혈액에의해 CO 2 가수송되는방법에는여러가지가있다. 다음중가장많은양의 CO 2 가운반되는기작은어는것인가? 1적혈구내의세포질에용해되어운반된다. 2적혈구의헤모글로빈과결합되어운반된다. 3혈장의수용액에녹아운반된다. 4혈장의단백질과결합되어운반된다. 148

149 풀이 )3 5. 피의응고에필요한비타민은? 1A 2B 3C 4E 5K 풀이 )5 6. 다음중혈액응고인자가아닌것은? 1 트롬보플라스틴 2prothrombin 3Ca 2+ 4 헤파린 풀이 )4 7. 김군의혈액형을검사한결과가아래그림과같다. 김군의혈액을받을수있는 사람은? 1Rh -, A 형인사람 2Rh +, B 형인사람 3Rh -, AB 형인사람 4Rh +, AB 형인사람 풀이 )4 A 형이고, Rh + 형이다. 1. ABO 혈액형 A 형 B 형 AB 형 O 형 응집원 ( 항원 ) A B A, B 없다 응집소 ( 항체 ) β α 없다 α, β 판정 149

150 A 형표준혈청 (β 응집소 ) 에만응집 B 형 B 형표준혈청 (α 응집소 ) 에만응집 A 형 A, B 형표준혈청 (α, β 응집소 ) 에만응집 AB 형 A, B 형표준혈청 (α, β 응집소 ) 둘다응집하지않으면 O 형 2. Rh 혈액형 붉은털원숭이와같은응집원을가진사람 Rh + ( 붉은털원숭이의혈액을토끼에주사하여 얻은항 Rh 혈청 에사람의혈액을섞었을때응집이일어나면 Rh +, 일어나지않으면 Rh - ) Rh + Rh - 응집원 Rh 없다 응집소없다없다 Rh 혈액형에 β 응집소를갖는사람이수혈받을수있는혈액형은? 풀이 )Rh+, Rh- 형, A 형, AB 형 1. 생태계의구성 생태계 : 생물군집 + 비생물적환경 Ch 25 생태 150

151 [1] 개체군의생장곡선 1 J 자형생장곡선 : 공간, 먹이풍부 2 S 자형생장곡선 : 환경저항증가 ( 생활공간의부족, 먹이부족, 노폐물의증가, 개체간의경쟁심화 ) 생존경쟁심화 개체군의생장둔화 S 자곡선 [2] 군집의구성과구조 1) 군집의구성군집 : 일정한공간에모여함께살아가는여러개체군의모임생산자, 소비자, 분해자로구성 먹이그물형성 2) 군집의구조 1 우점종과상관우점종 : 군집에서밀도, 빈도, 피도가높아군집을대표할수있는개체군중요값 ( 상대밀도 + 상대피도 + 상대빈도 ) 이가장큰종으로결정상관 : 우점종에따라다른외관을보이는군락 2 지표종 : 특정군집또는환경내에서만볼수있는종 151

152 ex) 수질오염의지표종 : 빙어 (1 급수 ), 피라미 (2 급수 ) 대기오염의지표종 : 대기오염이적은지역의지의류 ( 균류 + 조류 ) 3) 군집의천이천이 : 시간에따라군집이변하는현상극상 : 천이의마지막단계로안정된군락 (1) 천이의종류 1 1 차천이 : 화산활동에의해생긴용암대지와같이식물이전혀살지못하는곳에개척자가들어와시작. 속도느림 2 차천이 : 기존의식물군락이산불등에의해나지가된후다시시작. 속도비교적빠름. (2) 천이의과정나지 : 개척자출현-지의류 : 유기물을공급. 풍화작용을통해토양층을형성 음수림 : 극상 ( 천이의마지막단계로안정된군락 ) 4) 생태계의평형안정된생태계 : 생물군집의종류나개체수가거의일정 생태계의평형 (1) 생태계의평형 : 먹이연쇄가기초종이다양하여복잡한먹이그물을형성할수록평형이잘이루어지고유지됨 (2) 생태계의항상성 - 생태계는일시적재해에의해평형이파괴되어도스스로원상태로회복하는능력 (3) 생태계의 ( 평형 ) 파괴 1 생태계의파괴요인 : 환경의변화 ( 기상이변, 홍수같은자연재해, 환경오염, 귀화생물에의한먹이연쇄의변화 ) 등에의함 느리지만생태계의자기조절에의해원래의평형상태로회복가능인간의개발 생태계의복원력약화 152

153 2 자기조절능력의한계가넘으면생태계의평형이깨지고먹이피라미드가파괴되어, 회복하는데오랜시간이걸린다 5) 환경오염 (1) 대기오염 CO 2 /CH 4 ( 온실효과 ), CO ( 헤모글로빈과결합, O 2 운반방해 ), SO 2 /SO 3 ( 산성비 ), 산화질소 ( 산성비, 광화학스모그, 오존층파괴 ), CFC (= 프레온가스, 오존층파괴 ) (2) 수질오염오염증가 부유물질증가, DO 감소, BOD/COD 증가부영양화 : 질산염 ( 분뇨, 축산폐수 )/ 인산염 ( 세제 ) 증가적조현상 : 부영양화로플랑크톤대량번식 O 2 소비, 쌍편모조류가독성물질방출 (3) 토양오염중금속의생물농축 ( 상위소비자에갈수록증가 ) (4) 환경호르몬내분비계를교란시키는화학물질 2. 생태계의물질순환과에너지흐름 (1) 생태계내의물질의순환 1) 질소의순환대기중질소를직접고정하는토양세균 : 아조토박터, 클로스트리듐, 뿌리혹박테리아 153

154 2) 탄소의순환 3) 인의순환 (2) 생태계내의에너지의흐름물질 : 생물과무기환경사이를순환에너지 : 생태계안에서한방향으로만이동 ( 근원 : 태양의빛 ) 1) 생태피라미드영양단계 : 생태계내에서먹이연쇄를따라에너지기흐르는여러단계생산자가가장많고상위단계로올라갈수록적어진다. 생태피라미드 : 생산자를밑에놓고영양단계순으로쌓아올린것 2) 에너지효율 : 각영양단계가갖는에너지량은상위단계로갈수록적어지지만에너지효율은커진다. (3) 보전생물학 : 생물의다양성을어떻게보호하는가하는과학적인연구를하는학문 생물다양성 (biodiversity) 이란? 지구상에있는생물의총체적다양성 ( 유전적다양성, 종다양성, 생태적다양성 ) 생물다양성감소요인 154