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1 중 학 교 생 물 1

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3 머리글 우리나라에 영재교육이 본격적으로 도입되어 시행된 것은 채 10년도 되지 않는다. 그 동안 우리 는 영재교육의 양적 확대에 주력해왔고, 이제는 어느 정도 정착 단계에 도달한 것으로 보인다. 그 러나 영재교육의 완전한 정착까지는 해결해야할 수많은 난제들이 남아있다. 그 중에 하나는 우리 가 과연 제대로 영재교육을 하고 있는가? 에 대한 해답을 찾는 것이다. 작금의 현실은 영재교육을 수월성교육 강화의 한 방편으로 인식하는 경향이 있다. 또한 다소 과열된 영재교육 열기도 여러 가지로 부담이 되고 있다. 영재교육에 대한 시대적 요구를 충족시키면서도 영재교육 본래의 취지 와 목적을 잘 지켜나가는 것이 매우 중요한 시점이다. 영재교수 학습자료 표준화 사업은 서울특별시교육청의 제2차('08-'12) 영재교육 발전계획( ) 에 따라 서울영재교육의 질적 수준을 향상시키고자 기획되었다. 현재까지 국가 수준의 영재교육 과정은 개발되지 않고 있다. 그러다보니 영재교육은 지역마다, 운영기관마다, 담당교원마다 얼마 간씩 편차를 지닌 채 운영되어 왔고, 일부의 경우 심각한 수준의 오류로 확대되기도 하였다. 이에 서울특별시교육청은 영재교육의 지역별, 운영기관별, 담당교원별 격차를 최소화하기 위하여 가이 드라인 성격의 표준화자료를 개발 보급하기로 하였다. 사업의 개요는 다음과 같다. 구분 내용 개발영역 수학, 과학 대상학년 초4~6, 중1~3 표준화자료 13종 개발자료 초4수학, 초5수학, 초6수학, 초4과학, 초5과학, 초6과학 중1수학, 중2수학, 중3수학, 중물리, 중화학, 중생물, 중지구 개발기간 ~12. 개발인원 총 51명(교장 1명, 교수 4명, 교감 4명, 교사 14팀 42명) 2005~2007 적용 영재교수 학습자료를 기초로 함 단위학교 영재교육과정 편성을 위한 최소한의 가이드라인 제시 - 필수 요목 개발방침 또는 최소 이수 기준 제시 책자 및 CD로 제작 보급하고 홈페이지에 탑재 2009년 이후 정보과학, 음악, 미술, 문예창작 추가 개발 3

4 본 사업은 다음의 3단계 순으로 진행되었다. [1단계 : 기초자료 수집 및 정리] 2005년부터 2007년까지 서울시교육청 산하 각 영재교육기관에서 적용된 모든 수학, 과학 영재교 수 학습자료를 수집 정리 분류하였다. 1단계에서 정리된 모든 기초 자료는 데이터베이스화하여 차후 구축될 영재교육 전용 홈페이지에 탑재할 예정이다. 기초자료 : 3,351파일(8G) [2단계 : 표준화자료 선정] 1단계의 기초 자료를 검토 평가하여 필수요목 또는 최저이수기준의 성격을 갖는 표준화 자료 를 선정하고, 이를 CD로 제작하여 각급 영재교육기관에 책자와 함께 보급한다. CD(표준화자료)는 한글파일로 제공되어 담당교원들이 자유롭게 재구성하여 사용할 수 있도록 하였다. 표준화자료 : 1,330파일(2G) [3단계 : 배부용 책자 제작] 표준화자료 중 핵심적인 주제들만 골라 400쪽 내외의 책자로 제작한다. 사업결과를 요약하면 다음과 같다. 초 수학 초 과학 중 수학 구분 1단계 전체자료수 2단계 표준화자료수 3단계 책자용자료수 제작부수 (CD 포함) 초4 수학 부 초5 수학 부 초6 수학 부 초4 과학 부 초5 과학 부 초6 과학 부 중1 수학 부 중2 수학 부 중3 수학 부 중 물리 부 중 과학 중 화학 부 중 생물 부 중 지구과학 부 계 3,351 1, ,380부 활용 D-base구축 CD로 보급 책자로 보급 자료원 : 한국교육개발원, 서울특별시교육과학연구원(현 과학전시관), 서울과학고, 한성과학고, 서울대학교수학영재센터, 11개 지역교육청 영재교육원 등 4

5 본 사업을 지도 심의한 몇 몇 전문가들의 의견은 다음과 같은데 앞으로 영재 교수 학습자료 개 발과 관련한 많은 시사점을 주고 있다. 영재를 가르치는 핵심적인 방법은 속진학습과 심화학습인데 우리나라처럼 사교육에서 속진학 습이 광범위하게 이루어지는 다른 나라는 없다고 본다. 그러므로 공교육에서는 심화학습에 보다 중심을 두어야 하는데 현실은 그렇지 못하다. 전 세계적으로도 의미 있는 심화 영재학습 자료를 찾기는 쉽지 않다. 이러한 상황에서 현장교사가 자료를 직접 만들어 적용한다는 것은 매우 어려운 일이다. 우리나라 영재교육이 도약하기 위해서는 특별히 전문가집단(내용전공+영재전공)과 뛰어 난 영재교사집단으로 구성된 영재교재개발 연구진을 만들어 장기간에 걸쳐 지속적으로 우수한 자 료를 개발 보급하는 것이 중요하다. 영재교재 개발에 있어서 단편적인 내용 중심으로 교재를 구 성하는 것 보다는 활동 중심의 수업 모듈 형식으로 구성하는 것이 잠재된 영재성을 계발하는데 보다 효율적이다. 창의성 계발을 위한 별도의 교재 개발도 고려되어야 한다. 또한 교재의 주제와 내용을 첨단과학기술과 연계시킴으로써 영재학생들의 호기심과 동기를 자극하는 것이 필요하며, NT, BT, ET 등 첨단과학기술들을 학생 수준에 맞도록 재구성하는 작업이 시급하다. 또한 현장 중 심적인 영재수업자료 개발 및 영재수업방법 개선을 촉진하는 방안도 적극 검토하여야 한다. 현재 적용되고 있는 대부분의 자료들은 영재교육 도입기에 한국교육개발원 및 서울특별시교육 과학연구원이 개발 보급했던 자료들을 기반으로 재구성된 것들이고, 새롭게 창의적으로 개발된 것은 의외로 매우 적은 편이었다. 그러나 이번 영재교수 학습자료 표준화 사업을 통하여 우리 영 재교수 학습자료의 실제 현황을 점검해 보고, 앞으로 개선해야할 것들을 확인한 것은 매우 값진 일이다. 아무쪼록 이번에 정리한 표준화 자료들이 서울 영재교육의 질적 수준을 관리하는데 기여 할 수 있기를 바라며, 마지막으로 표준화자료 는 교과서 또는 지침 이 아님을 강조하며 자칫 영 재교육이 규격화 되지 않도록 영재담당교원들이 창의성을 발휘할 것을 당부하고자 한다 서울특별시과학전시관 영재교육지원센터 5

6 차 례 중학교 1학년 생물 Ⅰ. 생물의 구성 1. 현미경의 원리를 익혀서 간이 현미경 만들기 세포는 어떤 모습? (세포의 다양한 구조와 기능) 짚신벌레와 함께 하는 현미경 여행 29 Ⅱ. 소화와 순환 4. 침이라고 다 같은 침일까? 소화 효소의 작용 이해 (식혜, 파인애플, 배...) 소화제는 어떻게 소화를 도울까? 어떤 음료에 비타민C가 많을까? 우리는 신약개발팀 내 몸은 청신호인가 적신호인가. 68 Ⅲ. 호흡과 배설 10. 개구리와 고양이 폐의 표면적 구하기 뛸수록 가빠지는 호흡!(사람의 호흡) 음식물 속 에너지 폐와 호흡의 과학 - 이론, 공작 및 관찰 95 Ⅳ. 해부 14. X-파일의 정체는? 동물의 내장 기관 관찰 112 중학교 2학년 생물 Ⅰ. 식물의 구조와 기능 1. 뿌리에서 물을 흡수하는 원리는? 식물에서의 물의 이동 원리 증산작용 잎의 구조와 기능 빛에너지와 생물 광합성 영향 요인 호흡과 광합성 소나무과 식물의 분류 세포막을 통한 물질 출입(삼투) 꽃과 열매 196 6

7 차 례 Ⅱ. 동물의 구조와 기능 11. 소 눈의 해부 뇌는 2가지 일을 동시에 할 수 있을까? 우리 몸의 감각기 커피를 마시면 잠이 오지 않을까? 어떤 환자의 오줌일까? 호르몬과 항상성 237 중학교 3학년 생물 Ⅰ. 생식과 발생 1. 곰팡이의 생활환경과 미세구조 관찰 꽃가루관의 발아 세포는 왜 분열할까? 상동염색체와 세포분열 지문과 혈흔을 찾아라! 정자와 난자가 만들어지기까지 인공수정, 함께 생각해 봅시다. 279 Ⅱ. 유전과 진화 8. 멘델유전Ⅰ-콩 심은데 콩 나고, 팥 심은데 팥 난다 멘델유전Ⅱ- 우성형질과 열성형질 멘델유전Ⅲ- 멘델의 유전법칙 혈액형 판정과 혈구의 관찰 왓슨과 크릭의 DNA 자신을 알자 - 신체정보를 통한 관찰, 분류, 추론, 예측 및 일반화 인류 유전학 초파리의 배양 및 생활사, 돌연변이의 관찰 초파리의 유전 - 염색체와 유전자 그리고 형질유전 349 Ⅲ. 환경 17. 환경오염에 의한 질병 흙 속 미생물의 배양과 관찰 362 부록 - 표준화자료 목록 371 7

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9 중학교 1학년 생 물 Ⅰ. 생물의 구성 Ⅱ. 소화와 순환 Ⅲ. 호흡과 배설 Ⅳ. 해부

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11 1. 현미경의 원리를 익혀서 간이 현미경 만들기 주제 현미경의 원리를 익혀서 간이 현미경 만들기 목표 1. 어항을 이용하여 돋보기의 초점 거리를 구할 수 있다. 2. 현미경 작동을 통해 그 구조와 기능을 알 수 있다. 3. 간이 현미경 제작을 통해 현미경의 원리를 알 수 있다. 준비물 1. 기구와 재료 1인 당: 현미경 1대, 돋보기(직경 9cm 내외) 1개, 돋보기(직경 6cm 내외) 1개, 마분지(대략 27 40cm) 장, 가위 1개 4인 1조 당: 어항 1개, 랜턴(건전지 入 ) 1개, 긴 자(1m)1개 또는 줄자(1~3m) 1개, 칼 1개, 셀로 판테이프 1개 1학급 당: 영구프레파라트 1세트, 슬라이드 글라스 2통, 커버글라스 3통, 크리넥스 티슈 1통, 수돗물 나오는 교실, 안막 커튼이 설치된 어두운 교실 2. 기타 재료 :머리카락, 작은 글자(레이져 프린터로 출력한 1~2포인트 짜리의 받침이 없는 단순 한 외글자) 활동안내 1. 현미경이란? 사람의 눈으로 관찰이 불가능한 미세한 물질을 광학 렌즈와 적당한 빛을 이용하여 표본을 자신이 원하는 크기로 확대시켜 주는 것 2. 현미경은 고가의 장비이므로 현미경을 다룰 때에는 무리한 힘을 가하지 말고, 부드럽게 작동시 중학교 1학년 생물 11

12 키며, 이동, 운반 시에는 각별히 주의한다. 3. 현미경은 작은 물체를 크게 확대하여 관찰하는 기구이므로 볼 수 있는 면적이 무척 적다. 그러 므로 성급하게 욕심내어 처음부터 고배율로 관찰하지 않는 것이 좋다. 4. 현미경은 고배율로 올라갈수록 광량이 부족해지므로 조명의 양을 적절히 조절하는 것이 좋으 나 태양 직사광선은 가급적 피하는 것이 좋다. 5. 현미경이 물체를 확대하는 원리: 현미경의 내부에는 접안렌즈와 대물렌즈가 있다. 이 볼록한 렌 즈는 빛의 굴절을 유도하여 물체를 확대하여 보여준다. 광학현미경은 그런 렌즈들이 2개 혹은 여러 개 조합되어, 수백~수천 배 정도 물체를 확대해 볼 수 있다. 전자현미경은 수만 배 이상 도 확대가 가능하다. 학습활동 1. 눈 모형 만들어 초점 거리 알아보기 (1) 마분지(종이)를 반으로 접어 아래 그림처럼 상하좌우가 구별되도록 모형을 그린다. (2) 그려진 모형대로 마분지를 오려낸다. (3) 마분지를 어항의 구부(중심부) 높이와 같게 셀로판테이프로 고정시킨다. (4) 어항에 약 70~80% 가량의 물을 담는다. (5) 어항 바깥 쪽에 약간을 물을 바른 후 아래 그림처럼 화장지를 붙인다. (6) 종이(마분지) 앞에서 어항 쪽으로 손전등을 비추면서 그 사이에 돋보기로 빛을 모아 어항에 상이 또렷하게 맺히도록 하여보자. 12 영재교수 학습표준화자료

13 (7) 돋보기를 손전등 쪽으로 움직여 상이 어떻게 변하는지 관찰하여 보자. (8) 돋보기를 어항 쪽으로 움직여 상이 어떻게 변하는지 관찰하여 보자. (9) 종이 모형을 옮기면서 정확한 상이 맺히도록 렌즈의 거리를 조절하여 보자. (10) 또렷한 상이 맺히면 종이에서 돋보기까지의 거리와 돋보기에서 화장지까지의 거리를 재 보자. 각각의 거리는 어떻게 다른가? 중학교 1학년 생물 13

14 2. 광학 현미경의 종류 (1) 경통식 이동식 현미경: 접안렌즈와 대물렌즈가 부착된 경통이 상하로 움직여 초점을 맞추 는 방식으로, 물체의 상이 상하좌우 모두 반대로 바뀌어 보임 (2) 재물대 이동식 현미경: 경통이 고정된 상태에서 재물대가 상하로 움직여지면서 상을 맞추 는 방식으로, 물체의 상이 좌우만 반대로 바뀌어 보임 3. 현미경 다룰 때 주의 사항 (1) 현미경은 평평하고 바닥에 진동이 없는 곳에서 사용하는 것이 좋다. (2) 현미경을 옮길 때에는 광학계에 충격이 가지 않도록 한손으로는 지지 손잡이 (Arm)을 잡고 한손은 현미경 바닥을 받치고 옮긴다. (3) 사용 후 대물렌즈를 저배율로 돌려놓는 것을 잊지 않는다. (4) 사용 후 먼지가 쌓이지 않도록 사용 후 대안렌즈 및 현미경 전체를 덮을 수 있는 비닐이나 헝겊 등으로 덮어 놓는다. (5) 현미경의 생명은 렌즈 이므로 대안렌즈 및 대물렌즈에 흠집이 나지 않도록 늘 주의를 기울 이며 사용하고 정기적으로 세척을 한다. 세척을 할 때에는 렌즈 전용 세정제를 면봉에 뭍혀 서 렌즈를 부드럽게 닦는다. 렌즈 전용 세정제를 사용하는 것이 좋으나 없을 경우에는 일반 소독용 알코올을 사용해도 무방하다. (6) 대물렌즈의 초점이 맞지 않은 상태에서 대물렌즈를 고배율로 돌리면 대물렌즈가 스테이지 에 부딪칠 염려가 있으므로 조심해야 한다. 가령 WD (작동거리:Working Distance)가 긴 대물 렌즈의 경우 큰 상관이 없으나 WD가 짧은 대물렌즈의 경우 부딪힐 가능성이 아주 높으므 로 초보자가 현미경을 다룰 때 가장 조심해야 하는 부분이다. 렌즈는 대게 코팅막이 씌워져 있으므로 코팅막이 벗겨질 경우 렌즈의 성능이 급속히 나빠지며 상도 뚜렷하게 관찰할 수 없다. 4. 상 찾기와 초점 맞추기 14 영재교수 학습표준화자료

15 5. 초점을 맞추기 힘들 때 간단하게 맞추는 방법 초보자의 경우 저배율에서 스테이지를 위아래로 아무리 움직여도 초점을 맞추기 힘들 때가 있 는데 이때에는 우선 반사경을 조절하여 시야가 제대로 확보 되어있는지 확인하고 시야를 확보한 후 가장 배율이 높은 대물렌즈를 시료와 최대한 가깝게 놓고 다시 저배율의 대물렌즈로 돌려놓는 다. 그 다음 저배율 렌즈에서 스테이지를 조금씩 내려가면서 시료를 찾아가면 쉽게 찾을 수 있다. 6. 현미경을 다루는 방법 (1) 광량 조절 : 빛이 충분히 들어오도록 접안렌즈와 대물렌즈 조리개, 반사경을 일직선으로 맞 춘다. (직사광선은 시력을 떨어뜨릴 수 있으므로 주의한다.) [그림 1] 광량 조절 거리조절 상 찾기 중학교 1학년 생물 15

16 (2) 대물렌즈와 재물대 사이의 거리 조절: 대물렌즈가 재물대 위에 있는 프레파라트에 닿을락 말락하게 거리를 조절한다. (3) 조동나사로 대물렌즈와 재물대 사이의 거리를 멀리 떼면서 상을 찾는다. (4) 대물렌즈와 재물대 사이의 거리를 최대로 멀리하였는데도 상을 찾지 못하였으면 나)~다) 과정을 반복하여 물체의 상을 찾는다. (5) 상을 찾았으면 미동나사로 상의 초점을 맞춘다. 7. 현미경 만들기 (1) 직경 15cm의 둥근 마분지의 가운데를 큰 렌즈보다 약간 작게 둥글게 오려낸 후 가운데에 큰 렌즈의 주위를 고정시킨다. (2) 가로 45cm, 세로 30cm의 마분지를 둥글게 말아 경통을 만든 다음, 큰 렌즈를 붙인 둥근 종 이를 끝 쪽에 부착한다. (3) 직경 15cm의 둥근 마분지의 가운데를 작은 렌즈보다 약간 작게 오려낸 후 가운데에 작은 렌즈의 주위를 고정시킨다. (4) 가로 45cm, 세로 30cm의 마분지를 나와 같은 직경으로 둥글게 말아 경통을 만든 다음, 작은 렌즈를 붙인 둥근 종이를 끝 쪽에 부착한다. (5) 두 개의 경통을 서로 끼워서 거리를 조절할 수 있도록 움직여 본다. (6) 내가 만든 현미경으로 물체를 직접 관찰하여 본다. 가. 대물 렌즈로 쓸 볼록 렌 즈 부착하기 나. 바깥 통에 렌즈 부착하기 다. 바깥 통에 맞추어 안쪽 통 만들기 바. 바깥 통에 안쪽 통 끼워 서 움직여 보기 마. 접안 렌즈 부착하기 라. 안쪽 통에 붙일 접 안 렌즈 원통 만들기 16 영재교수 학습표준화자료

17 생각 모으기 1. 현미경은 물체를 어떻게 확대하여 보여주는 것일까? (1) (2) (3) 2. 내가 만든 현미경과 실제 현미경은 어떻게 다를까? (1) (2) (3) 3. 현미경의 배율은 어떻게 결정되는 것일까? 4. 현미경은 어떤 곳에 유용하게 사용될 수 있을까? (1) (2) (3) 5. 현미경을 다룰 때 주의 사항은 무엇일까? (1) (2) (3) 6. 접안 렌즈와 대물 렌즈의 역할은 무엇일까? (1) 접안 렌즈: (2) 대물 렌즈: 참고사항 1. 서울특별시과학전시관( 2008년 2월 새롭게 주사전자현미경(SEM)을 도입하였다. 앞으로 교사 직무연수나 학생 교육활동에 활용할 계획이라하니 많은 분들이 관심 을 가지고 적극 활용하길 바란다. 전자현미경은 광학현미경에서 사용하고 있는 가시광선 대신 중학교 1학년 생물 17

18 전자선을 이용하고 유리 렌즈 대신에 전자렌즈를 사용하여 물체의 확대상을 만드는 장치이다. 확대율과 해상력이 좋아 세포조직 및 미세구조를 관찰할 수 있다. (1) 주사 전자 현미경(SEM, Scanning Electron Microscope): 표본의 표면을 금속으로 피막을 입힌 후 전자를 주사(Scanning)하여 관찰하는 현미경이다. 따라서 SEM의 상은 입체적인 상, 즉 3 차원 상이다. 2. 투과 전자 현미경(TEM, Transmission Electron Microscope): 표본을 투과한 전자선의 산란으로 생기는 희고 검은 화상(흑백 이미지)을 그려내는 장치를 말한다. 따라서 TEM의 상은 입체적인 상이 아니 고 평면상 또는 단면상으로 2차원의 상이다. (참고: 한국세포형태연구소: 3. 현미경은 1590년경 안경 제조자인 네덜란드의 얀센 부자에 의하여 최초로 개발되었다. 그 후 많 은 과학자들은 직접 현미경을 만들어서 여러 가지 사물을 관찰하였다. 1665년 영국의 로버트 훅 은 자신이 만든 현미경으로 코르크 조각을 관찰하다가 벌집 모양의 작은 방들로 되어 있다는 것을 발견하고, 이것을 세포(cell)라고 하였다. 20세기에는 수십만 배까지도 관찰이 가능한 전자 현미경이 개발되었다. 전자 현미경을 이용하면 세포 속의 미세 구조나 세균 또는 바이러스같이 아주 작은 생물들의 모습도 자세히 관찰할 수 있다. 현미경의 발달은 우리가 맨눈으로 볼 수 없 었던 여러 가지 사물들의 미세 구조를 들여다 볼 수 있게 해주는 등, 우리 생활에 여러 가지로 긍정적인 영향을 미치고 있다. 4. 전자 현미경 관찰 사진 (1) 여러 가지 생물들의 미세 구조 옥수수 뿌리 위 내벽 사진 18 영재교수 학습표준화자료

19 적혈구와 백혈구 사람의 염색체 (2) 전자 현미경으로 관찰한 집파리의 입 구조 집파리의 입 ( 100) 집파리의 입 ( 250) 집파리의 입 ( 500) 집파리의 입 ( 1,000) 중학교 1학년 생물 19

20 (3) 전자 현미경으로 관찰한 거미의 몸 20 거미의 얼굴 ( 50) 거미의 얼굴 ( 100) 거미의 눈 ( 500) 거미의 눈 ( 2,000) 거미의 등 ( 1,000) 거미의 등 ( 5,000) 영재교수 학습표준화자료

21 5. 과학 공부에 도움이 되는 Site (1) 인터넷 과학신문 - 사이언스 타임즈 (2) 전자신문 과학뉴스 (3) 과학종합미디어 - 동아 사이언스 (4) 인터넷 속의 과학천국 사이언스 올 - (5) 과학교육연구소 - (6) 인터넷 학습자료실 중학교 과학 - (7) 국립중앙과학관 - (8) 특허청 발명 꿈나무 - (9) 사이언스 뷰 - (10) 김귀종의 과학교실 - (11) 창의력 교실 - (12) 이강원의 과학나라 - (13) 과학실험 사이버 실험실 - (14) 더불어 생각하는 과학교실 - 중학교 1학년 생물 21

22 2. 세포는 어떤 모습? (세포의 다양한 구조와 기능) 주제 세포는 어떤 모습?(세포의 다양한 구조와 기능) 목표 1. 현미경의 사용법을 알 수 있다. 2. 관찰과 객관적인 기록을 할 수 있다. 3. 세포의 다양한 구조를 알 수 있다. 4. 세포의 다양한 기능을 알 수 있다. 준비물 현미경, 슬라이드 글라스, 커버글라스, 쇠고기 조각, 닭 뼈, 식초에 담았던 닭 뼈, 물, 메틸렌블루, 요오드-요오드화칼륨 용액, 커터칼, 해부침, 점적병, 핀셋, 거름종이, 시금치, 송화가루, 민들레, 양 파, 면봉, 여러 종류의 영구 프레파라트 탐구활동 1. 시금치 관찰하기 (1) 시금치 외형을 상세히 관찰한다. (2) 잎의 뒷면의 표피를 벗겨서 프레파라트를 만들어 400배로 자세히 관찰한다. 2. 꽃가루 관찰하기 (1) 송화가루(화분)를 현미경으로 100배에서 400배로 확대하여 자세히 관찰한다. (2) 민들레 꽃가루를 현미경으로 100배에서 400배로 확대하여 자세히 관찰한다. 22 영재교수 학습표준화자료

23 3. 양파세포와 입안 상피세포 관찰하기 (1) 양파 표피를 5mm 정도가 되게 면도칼을 자른 후 핀셋으로 표피를 벗겨 낸다. (2) 벗겨 낸 표피를 슬라이드 글라스 위에 잘 편 후 요오드-요오드화칼륨용액으로 염색한 후 커버글라스를 덮어 현미경으로 100배에서 400배로 확대하여 자세히 관찰한다. (3) 잎 안을 면봉으로 문지른 후 슬라이드글라스에 펴 발라 메틸렌블루 용액을 한 방울 떨어뜨 려 현미경으로 100배에서 400배로 확대하여 자세히 관찰한다. 4. 쇠고기의 근육조직 관찰하기 (1) 작은 쇠고기 조각을 슬라이드글라스 위에 올려놓는다. (2) 물 한 방울을 떨어뜨린 후 해부침으로 잘게 찢는다. (3) 몇 조각의 근섬유를 다른 슬라이드글라스에 옮기고 메틸렌블루로 염색한 후 3분 후 현미경 으로 100배에서 400배로 확대하여 자세히 관찰한다. 5. 닭 뼈 관찰하기 (1) 2개의 닭다리 뼈를 각각 서로 다른 병에 넣고 하나는 식초를 다른 하나는 물을 담아 닭다리 뼈가 잠기도록 한다. (2) 5일이 지난 후 각 병 속에 있는 닭다리 뼈를 꺼낸 후 물로 씻는다. (3) 각각의 뼈를 커터로 자른 후 내부의 모습을 관찰한다. 6. 그 밖의 영구프레파라트 관찰 (1) 양파의 체세포 분열, 잎과 줄기의 구조, 혈구, 곰팡이, 간의 영구 프레파라트 관찰 및 정리 1. 시금치 관찰 및 정리 잎 관찰 및 정리(그림) 잎의 뒷면 표피 관찰 및 정리 2. 화분 관찰 및 비교 정리 민들레 꽃가루 관찰 및 정리(그림) 송화가루 관찰 및 정리(그림) 400배 400배 중학교 1학년 생물 23

24 3. 식물세포와 동물세포 비교 양파표피세포 관찰 및 정리(그림) 입 안 상피세포 관찰 및 정리(그림) 100배 400배 4. 쇠고기 근육조직 관찰 및 정리 쇠고기근육조직 관찰 및 정리(그림) 5. 닭 뼈 관찰 및 정리 닭 뼈 관찰 및 정리(그림) 식초에 담근 닭 뼈 관찰 및 정리(그림) 6. 그 밖의 영구 프레파라트 관찰 프레파라트의 종류 관찰 및 정리 생각 넓히기 1. 뼈는 어떤 것들로 이루어져 있을까? 그렇게 생각한 이유는 무엇인가? 2. 뼈의 기능에는 어떤 것들이 있을까? 3. 새의 뼈가 날기에 좋은 점은 무엇인가? 24 영재교수 학습표준화자료

25 4. 세포의 각 기능에 맞추어 구조가 다양하게 발달한 것을 볼 수 있을 것이다. 관찰한 각 세포의 구조가 어떤 기능을 수행하기에 좋은 구조인지를 설명하여라. 심화활동 1. 현미경 (1) 현미경 특징 1 현미경의 배율=대물렌즈 배율 접안렌즈 배율 2 작동거리:초점이 맞은 상태에서 프레파라트와 대물렌 즈 사이의 거리, 배율이 낮을수록 작동거리가 길다. 3 시야의 면적:배율이 n배 증가하면 시야의 넓이는 1/n 2 으로 감소한다. (2) 현미경의 종류 1 광학현미경 : 재물대이동식,경통이동식 2 해부현미경 : 물체를 직접 재물대 위에 올려놓고 반사 되는 빛을 보는 것으로 배율의 범위는 보통10-60배이다. 3 전자현미경 : 광선 대신 전자선을 이용하며 렌즈 대신 전자석을 이용한 전자접속장치(전자렌즈)를 이용한다. 수십만배까지 확대할 수 있어서 세포 소기관을 관찰하 기에 좋다. 1030년대에 독일의 루스카에 의해서 처음 만들어졌으며 사진 촬영해서 관찰 한다. 2. 척추동물의 조직 (1) 상피조직 : 내부이건 외부이건 생물의 표면을 이루는 부분으로 피부, 입, 비강, 기관지, 생식 계의 관, 창자 등이 있다. 중학교 1학년 생물 25

26 (2) 결합조직 : 비세포성 물질인 결합조직기질을 만들어 내는 세포로 이루어져 있으며 뼈, 연골, 인대, 힘줄, 혈액 등이 있다. 결합조직의 주성분은 콜라겐으로 몸 전체 단백질의 1/3에 해당하는 섬유성 단백질로 풀과 같은 역할을 하고 질긴 구조를 형성하고 눈의 각막, 힘줄, 인대 그리고 뼈의 중요한 구성 요소이다. 힘줄(건) :근육을 뼈에 연결시키는 구조물로 뼈나 연골에 부착되는 곳에서는 건섬유의 일 부는 골막에 부착하고 일부는 골막을 뚫고 골질 또는 연골질 속에 들어가 있다. 건 자체는 매우 단단하여 끊어지는 일은 없으나 너무 강하게 당기면 건과 뼈 사이가 벗겨지는 수가 있으며 이러한 건의 박리 현상은 아킬레스건에서 자주 일어난다. 인대 : 뼈와 뼈를 연결하여 관절의 안정성을 유지하는 구조물로 여러 힘을 견딜 수 있어야 하기 때문에 섬유조직들이 평행으로 배열하여 매우 밀집된 구조를 지닌다. 특히 손목과 발 목, 무릎, 어깨 그리고 팔꿈치 관절 주위에 인대가 붙어 있다. 그 생김새가 반창고처럼 납 작하거나 신발 끈처럼 긴 인대는 목뼈와 척주를 단단히 고정하는 역할을 한다. 뼈 : 전형적으로 팔다리를 이루는 긴 뼈는 골막이라고 하는 결합조직의 얇은 막으로 둘러 싸여 있고, 해면골(spongybone)과 치밀골(compact bone)로 되어 있다. 해면골은 구멍이 많이 나 있으며 딱딱한 뼈가 마치 거미줄같이 얽혀 있고 그 사이의 공간은 부드러운 조직으로 채워져 있다. 해면골은 긴 뼈의 양쪽 끝에 있는 팽배된 부위로, 특히 갈비뼈, 가슴뼈, 척추, 골반뼈 등에는 적혈구 세포의 생산 장소인 적색골수(red marrow)가 들어 있다. 치밀골은 긴 뼈의 원통형 부분을 구성하며 두텁고 조밀하다. 그 안에는 황색골수(yellow marrow)가 있는 데, 이는 지방질로 되어 있다. 어린 척추동물의 적색골수는 성체가 되면서 황색골수에 의 해 대체된다. 치밀골은 흡사 돌과 같은 모습을 하고 있지만 분명히 살아 있는 조직으로서 신경세포나 혈관뿐 아니라 활발하게 대사 활동을 하는 수많은 경골세포를 포함하고 있다. 그러나 뼈의 대부분은 콜라겐 기질 안에 들어 있는 딱딱한 인산칼슘으로 되어 있다. 현미 경 아래에서 치밀골을 보면 해버스골공동계 또는 골단위라 불리는 복잡한 구조가 반복되 26 영재교수 학습표준화자료

27 는 것을 볼 수 있다. 각 해버스골공동계에는 혈관과 신경이 들어 있는 중심관이 있고, 이것 의 주변에는 석회질화된 뼈로 이루어진 동심원인 라멜라가 여러 층으로 배열되어 있는데 이 골층판은 골세포를 포함하고 있다. 뼈세포는 골소강내에 들어 있다. 각각의 골소강은 작은 관을 통해서 서로 연결되어 있는데, 이 작은 관을 소관계라 부른다. 골세포는 소관계 의 기다란 돌기에 의하여 다른 뼈세포와 서로 연결되는데, 이러한 돌기 중 일부는 중심관 에 도달하기 때문에 이것을 통해 세포들은 순환계와 물질교환을 할 수 있다. 골세포는 호 르몬에 의해 일어나는 칼슘농도의 조절 과정에 대단히 중요한 역할을 한다. (3) 근육조직:움직일 수 있는 부분으로 평활근, 심장근, 골격근으로 나눌 수 있다. 평활근 :불수의근 또는 내장근이라 하고 내장기관 외에 혈관벽, 눈의 홍채, 자궁 등에서 볼 수 있다. 각 세포 또는 섬유는 방추형으로 되어 있고 하나의 핵을 가지고 있다. 심장근 : 하나의 핵을 가지며 자율신경계의 영향을 받지만 골격근처럼 원통형을 하고 있고 횡문근이다. 심장근은 섬유들이 분지하여 가지를 친 형태로 존재하며 이들이 서로 연결되 어 있으므로 독특한 형태로 수축과 이완을 하는데 이것이 곧 심장박동이다. 골격근 : 골격근은 수의근 또는 횡문근으로 알려져 있다. 그것은 운동뉴런에 의해 조절되고 골격을 움직이는 근육이다. 골격근은 가지가 없고 원통형이며, 세포의 표면 바로 밑에 핵이 있고 다핵세포로 되어 있다. 섬유는 매우 길어서 때로는 수미터에 달하는 것도 있다. 골격근 섬유는 근속이라 불리는 다발로 되어 있으며 이것은 결합조직으로 싸여 있다. 근관이 모여 근육을 형성하며 혈관이 이 근관사이를 지나가면서 산소와 양분을 공급하고 노폐물을 수거 해 간다. 신경도 이 다발로 들어가 가지를 치면서 각 섬유에 도달하고 이 신경이 전하는 메 시지에 따라 섬유가 수축한다. 근섬유는 근섬유막이라 불리는 원형질막으로 싸여 있다. 운동 뉴런은 중추신경계로부터 자극을 근육에 전달하고 이것이 근육을 자극하여 수축하도록 한 다. 근섬유막 바로 밑에는 수많은 핵들과 미토콘드리아, 글리코겐 입자들이 있다. 하나의 근 원섬유를 떼어보면 미오신으로 된 미오필라멘트와 액틴으로 된 액틴 필라멘트가 있고 미오 신에 가교(미오신머리)가 가까이 있는 액틴과 결합하여 가교를 형성하고 액틴을 잡아당기므 로 액틴이 미끌어져 들어가게 된다. 따라서 근육이 수축하고 운동하게 되는 것이다. 중학교 1학년 생물 27

28 (4) 신경조직 : 정보를 전달하는 일을 담당하는 고도로 특수화된 세포들의 모임 3. 식초와 뼈 동물의 뼈는 매우 많은 양의 칼슘과 부드러운 아교 성분으로 되어 있다. 사람의 경우 지방과 단 백질과 같은 유기물 성분(고무줄처럼 질긴 성질을 갖는 콜라겐이 90% 이상)이 35%, 칼슘과 인이 주성분인 무기물이45%, 물이 20%로 구성되어 있다. 뼈를 식초에 담가 두면 인과 결합되어 있던 뼈 속의 칼슘이 물에 잘 녹는 초산칼슘이란 화합물 로 변하게 된다. 따라서 뼈를 식초에 담가두게 되면 뼈 속에 있는 칼슘이 녹아 나와 뼈에는 부드 러운 아교질이 남게 된다. 그래서 닭의 뼈가 고무처럼 말랑말랑하게 되는 것이다. 참고자료 1. 생물학(생명의 과학) -을유문화사 2. 중학교 생물 탐구(서울시 교육청) 28 영재교수 학습표준화자료

29 3. 짚신벌레와 함께 하는 현미경 여행 주제 짚신벌레와 함께 하는 현미경 여행 목표 1. 현미경의 사용목적을 알 수 있다. 2. 현미경의 구조와 사용법을 설명할 수 있다. 3. 현미경용 마이크로미터의 사용법을 알아 작은 생물의 크기를 잴 수 있다. 4. 짚신벌레를 현미경을 사용하여 관찰할 수 있다. 5. 섬모를 이용한 짚신벌레의 운동에 대하여 설명할 수 있다. 6. 맨눈으로 볼 수 없는 작은 물체의 크기를 잴 수 있다. 활동안내 짚신벌레는 짚신벌레과의 동물로 현재 9종 정도가 알려져 있으며, 그 중에서 크기가 비교적 큰 카우다툼종(Paramecium caudatum)과 크기가 작은 편인 아우렐리아종(Paramecium aurelia)이 흔히 볼 수 있다. 오늘 관찰할 짚신벌레는 카우다툼종(Paramecium caudatum)으로 세포 안에 2개의 핵을 가 지고 있다. 짚신벌레의 몸 주변에는 가느다란 털 모양의 섬모가 무수히 많이 나 있으며, 이 섬모들 이 물결치듯이 움직이며 물속을 헤엄치고 먹이를 끌어들여 식포를 형성한다. 그래서 섬모충라고 불리워진다. 준비물 짚신벌레배양액, 탈지면, 5%메틸셀룰로오스용액, 슬라이드글라스, 커버글라스, 현미경, 접안마이크 로미터, 대물마이크로미터, 거름종이, 유리막대, 스포이트, 조명장치, 핀셋 중학교 1학년 생물 29

30 학습활동 탐구 Ⅰ. 현미경과 친해지기 [탐구 과정] 1. 현미경의 구조와 부분별 사용방법과 기능을 알아본다. (1) 현미경의 렌즈와 배율의 구분과 사용 1 접안렌즈의 배율과 대물렌즈의 배율을 확인한다. 접안렌즈는 눈으로 들여다보는 렌즈이다. 대물렌즈는 프레파라트를 가까이하는 렌즈이다. 2 회전판을 사용하여 대물렌즈의 배율을 바꾸어 본다. (2) 조리개와 반사경의 구분과 사용 1 조리개는 현미경의 시야를 밝게 또는 어둡게 할 때 사용한다. 2 반사경은 주변에서 밝은 빛이 비추는 쪽으로 향하게 한다. 반사경은 빛을 공급하는 장치이다. 오목거울과 평면거울의 용도는? (3) 재물대의 구조 재물대 구멍과 조리개의 구멍 그리고 대물렌즈는 항상 수직 상태로 일치시켜 사용한다. (4) 조동나사와 미동나사의 구분과 사용 조동나사와 미동나사를 조절하여 재물대의 움직임을 알아보자. (5) 손잡이와 발의 사용 현미경을 이동시킬 때에 안전한 자세는 무엇일까요? 2. 현미경의 구조와 사용 순서를 익힌다.( 가 자 프레파라트를 이용한다. ) (1) 현미경의 배율이 가장 낮은 것으로 되게 정한다. 회전판을 사용하여 배율이 가장 낮은 대물렌즈가 재물대의 구멍에 수직되게 한다. (2) 현미경의 시야를 밝게 조절한다. 1 조리개의 사용을 익힌다. 30 영재교수 학습표준화자료

31 현재의 실내조명 환경에서 사용할 수 있는 조리개의 구멍을 선택한다. 2 반사경의 조절을 익힌다. 접안렌즈를 들여다보면서 경통 속을 들여다보고 반사경을 상하좌우로 조심스럽게 조절 하여 시야를 밝게 한다. (3) 재물대 위에 가 자 프레파라트를 올려놓는다. 프레파라트의 재료가 재물대 구멍 가운데 오게 한다. (4) 프레파라트와 대물렌즈를 최대한 가깝게 접근시킨다. 프레파라트와 대물렌즈 사이를 보면서 조동나사를 사용하여 접근 시킨다. (5) 접안렌즈를 들여다보면서 조동나사를 조절하여 초점을 맞춘다. 대략의 초점은 조동나사를 사용하고, 정확한 초점은 미동나사를 사용하여 맞춘다. (6) 시야의 상이 중앙에 오도록 프레파라트를 이동시켜 관찰하기 좋게 한다. 1 접안렌즈를 들여다보며 프레파라트를 이동시킨다. 2 상이 현미경의 시야 가운데 왔을 때 상이 흐려 뚜렷하지 않으면 미동나사로 조절하여 뚜 렷하게 한다. (7) 대물렌즈의 배율을 고배율로 변경하여 관찰한다. 고배율과 저배율로 관찰한 것의 차이를 알아보자. [탐구 결과] 1. 아래는 현미경 구조입니다. 각 구조물의 이름과 하는 일을 정리해보세요. 2. 렌즈의 배율과 렌즈의 길이 관계를 간단히 설명해보세요. 3. 재물대의 구멍이 큰 것과 작은 것들은 어떤 의미가 있는가?(어떤 현미경은 구멍이 수동카메라 의 조리개처럼 연속적으로 커졌다 작아졌다 할 수도 있다.) 중학교 1학년 생물 31

32 4. 조동나사와 미동나사를 돌릴 때 어떤 일이 일어나는가? 조동나사를 돌릴 때 : 미동나사를 돌릴 때 : 현미경관찰 시에 처음에 사용하는 나사는 어떤 것이 좋을까? 5. 저배율과 고배율의 차이를 정리해 보자. 6. 접안렌즈의 배율이 10배이고 대물렌즈의 배율은 20배인 것 을 사용하고 있다면 현재 현미경의 배율은 얼마나 되나? [토의] 1. 빛이 없으면 우리는 아무 것도 볼 수 없습니다. 여러분들이 현미경으로 관찰할 수 있는 것도 빛 때문입니다. 현미경을 통해 여러분의 눈으로 들어온 빛의 경로를 현미경구조를 생각하면서 말 해보세요.. 2. 가 라는 글자가 현미경과 맨 눈으로 보았을 때 어떻게 다르게 보이는가? 탐구 Ⅱ. 짚신벌레 관찰하기 [탐구 과정] 1. 점성이 있는 메틸셀룰로오스 용액을 유리막대로 떠서 그림과 같이 적당한 크기의 메틸셀룰로 오스 고리를 만든다. 2. 그 고리 속에 스포이트로 짚신벌레 배양액을 한 방울 떨어뜨리고 커버 글라스를 덮어 저배율에 서 움직이는 짚신벌레를 찾은 뒤 고배율로 높여 관찰한다. 32 영재교수 학습표준화자료

33 3. 메틸셀룰로오스 용액이 확산됨에 따라 짚신벌레의 운동 속도가 떨어지면 관찰하여 스케치한다. 메틸셀룰로오스 고리를 왜 만들까요? [탐구 결과] 1. 현미경으로 관찰한 결과를 그려봅시다. 그리고 각 부분의 명칭을 아는 대로 적어보세요. 배율 2. 짚신벌레는 단세포인가요? 다세포인가요? 유의사항 1. 메틸셀룰로오스의 고리를 먼저 만들고 다음에 짚신벌레 배양액을 그 안에 떨어뜨린다. 2. 메틸셀룰로오스의 고리는 커버 글라스보다 작아야 한다. 3. 짚신벌레의 상을 정확히 찾아 관찰해야 합니다. [토의] 1. 짚신벌레의 운동에 대하여 특징을 적어봅시다. (운동기관 유무, 앞뒤가 있을까?) 탐구 Ⅲ. 짚신벌레의 키 재기 [탐구 과정] 1. 현미경의 접안렌즈를 돌려서 빼고 그 안에 접안 마이크로미터를 얹어 놓는다. 그런 다음 다시 접안렌즈를 끼운다. 접안 마이크로미터의 눈금은 일정한 길이를 미세한 간격으로 100등분한 것이다. 접안 마이크 로미터의 눈금의 길이는 현미경을 보는 배율에 따라 값이 달라진다. 2. 대물 마이크로미터를 현미경의 재물대 위에 얹는다. 중학교 1학년 생물 33

34 대물 마이크로미터의 눈금은 1mm를 100등분한 것이므로, 작은 한 눈금의 길이는 0.01mm, 즉 10μm에 해당한다(종류에 따라 다를 수도 있다). 현미경을 보는 배율이 바뀌어도 한 눈금의 길 이는 값이 일정하다. 3. 짚신벌레를 관찰할 배율에 맞추어서 현미경을 조작한다. 그리고 접안렌즈를 들여다보면서 접안 마이크로미터와 대물 마이크로미터를 평행으로 겹치게 맞추고, 눈금이 겹친 두 부분을 찾아 접 안 마이크로미터의 눈금 한 칸이 대물 마이크로미터의 눈금 몇 칸에 해당하는지를 계산한다. 4. 접안 마이크로미터의 한 눈금에 해당하는 길이를 구한다. 왼쪽 그림에서 접안 마이크로미터의 눈금 13칸이 대물 마이크로미 터의 눈금 7칸에 일치한다. 대물 마이크로미터의 눈금 1칸이 0.01mm이므로 접안 마이크로미터의 눈금 1칸의 길이는 7 (칸) 0.01 (mm) mm 이다. 13 (칸) 접안 13 눈금 대물 7 눈금 5. 현미경의 재물대에서 대물 마이크로미터를 꺼내고, 그 자리에 메틸셀룰로오스 용액을 이용하여 만든 짚신벌레 프레파라트를 올려놓는다. 그리고 짚신벌레를 찾는다. 이 때 현미경의 배율은 변경하지 않고 그대로 유지해야 합니다. 6. 현미경 시야에서 짚신벌레를 찾으면, 몸(세포) 전체의 길이가 접안 마이크로미터의 눈금 몇 칸 에 해당하는지를 세어 보고 길이를 계산한다. 그림과 같이 짚신벌레의 몸 길이가 접안 마이크로미터의 눈금 8칸에 해당되면, 짚신벌레의 크기는 (mm) 8 (칸) mm이다. [탐구 결과] 1. 접안 마이크로미터의 눈금 1칸의 길이는 얼마나 되나요? 겹치는 대물마이크로미터 개수: 겹치는 접안마이크로미터 개수 ( )(칸) 0.01 (mm) ( ) mm 이다. ( )(칸) 2. 짚신벌레의 길이는 얼마나 되나요? 34 영재교수 학습표준화자료

35 [토의] 1. 현미경의 배율을 높이면 접안 마이크로미터의 눈금 1칸의 길이는 어떻게 변할까? 2. 현미경의 배율을 높이면 대물 마이크로미터의 눈금 1칸의 길이는 어떻게 변할까? 생각 더해보기 1. 그 밖에 준비된 원생생물을 더 관찰하고 그림을 그려보세요. 만일 시간이 되면 길이도 재어보 세요. 배율< > 배율< > 배율< > 중학교 1학년 생물 35

36 4. 침이라고 다 같은 침일까? 주제 침이라고 다 같은 침일까? 목표 아밀라아제의 적정온도와 산도 찾기 활동안내 1. 인삼, 녹용보다 좋은 입안의 힘 하루에 침은 cc 정도 분비되는데 예로부터 옥액, 영액, 신수, 옥잠, 진액 등으로 불릴 만 큼 귀히 여겨졌던 침은 음식을 소화효소와 입안의 점막을 부드럽게 하는 점액이 들어있다. 밥을 한참 씹다보면 처음엔 별 맛없던 것이 씹을수록 단맛이 느껴지는데 이는 침에 들어있는 효소인 아밀라아제가 녹말을 엿당으로 분해했기 때문이며 침은 발암물질, 식품첨가물의 독성을 제거하는 효과도 있다. 뿐만 아니라 침에는 파로틴 이라는 물질이 들어있는데 이는 노화를 지연시키는 물질로 특히 혈 관의 노화를 막고, 뼈를 튼튼하게 하며 피부를 윤택하게 만들어준다. 건강이 나빠지거나 노쇠하게 되면 입안이 마르게 된다. 특히 몸이 피곤할 때일수록 침이 잘 나 오게 만들어야한다. 아침과 저녁마다 혀로 입안을 청소한다는 생각으로 혀를 크게 움직이면서 돌 리면 된다. 가볍게 윗니와 아랫니를 딱딱 부딪치는 것도 좋다. 그러면 이가 튼튼해지고 입 안에도 침이 많이 고이게 되기 때문이다. 학습활동 1. 아밀라아제의 적정 온도와 산도 찾기 (1) 탐구 준비물 : 시험관, 시험관대, 비커, 온도계, 알코올램프, 삼발이, 쇠그물망, 메스실린더, 36 영재교수 학습표준화자료

37 스포이트, 유리막대, 슬라이드 글라스, 깔때기, 깔때기 대, 성냥, 시계, 솜, 거즈, 요오드 용액, 베네딕트 용액, 가용성 녹말, ph미터, 0.1M HCl, 0.1M NaOH, 얼음, 증류수 (2) 탐구 방법 1 입 안을 물로 행군 후 깨끗한 솜조각을 입에 물고 침을 모아 5mL 정도의 비커에 받는다. 2 모은 침을 거즈로 거르고 20mL의 증류수를 섞어서 희석한다. 3 가용성 녹말 1g을 증류수 100mL에 용해시켜 투명하게 될 때까지 가열하여 1% 녹말 용액 을 만든다. 4 6개의 시험관에 A, B, C, D, E, F의 라벨을 붙이고, 다음과 같은 용액을 넣는다. 첨가용액 A B C D E F 1% 녹말 용액 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL 0.1N HCl 2mL N NaOH - 2mL 물 - - 2mL 2mL 2mL 4mL 침 2mL 2mL 2mL 2mL 2mL - 온도( ) 35~40 90~ ~40 5 시험관 A, B, C F는 35~40 로 유지되는 비커의 물에 담구어 두고, 시험관 D는 끊는 물 에, 시험관 E는 얼음물에 넣어 두었다가 5분 후에 침을 넣는다. 6 ph미터로 각 시험관 용액의 ph를 측정한다. 7 슬라이드 글라스를 백지 위에 놓고 5, 10, 15, 20 분 후에 각 시험관의 용액을 한 방울씩 꺼내 요오드 반응을 시킨다. 8 20분 후, 각 시험관 용액에 베네딕트 반응 실험을 한다. (3) 탐구결과 : 실험 결과를 다음 표에 정리해 보자.(반응의 정도를 +로 표시하기) 내 용 A B C D E F ph 5분후 요오드 반응 10분후 15분후 20분후 베네딕트반응 20분후 중학교 1학년 생물 37

38 (4) 생각해보기 요오드 반응 결과 시간이 경과함에 따라 색이 변한 것은 어느 시험관이며, 색이 변한 이유 는 무엇인가? 베네딕트 반응이 나타난 시험관은 어느 것이며, 그 이유는 무엇인가? 위의 실험 결과로 보아 아밀라아제가 가장 활발하게 작용하는 ph와 온도는 얼마인가? 시험관 A, B, D에서 녹말이 잘 소화되지 못하는 이유는 무엇인가? 위 결과를 토대로 효소와 온도, 산도와의 관계를 설명해 보자 읽기자료 강에 물이 많으면 대개는 수질이 좋다. 반대로 물이 부족하면 수질이 나쁘다. 우리 나라의 4대 강 가운데 수량이 가장 적은 낙동강이 늘 수질 오염에 시달리는 것도 이 때문이다. 마찬가지로 우 리 입에도 물(침)이 부족하면 구강 환경이 나빠지고 치아가 망가진다. 맛있는 음식을 보거나 냄새 를 맡으면 자신도 모르게 입안에 가득 고여 민망함을 주는 침(타액). 가끔 경멸의 표시로 내뱉기도 하지만 실상 침은 우리가 음식을 먹거나 구강 위생을 유지하는 데 있어 너무나도 소중한 존재다. 만일 침이 없거나 부족하다면 식사할 때 어떤 일이 벌어질까? 1. 침은 공기만큼 소중하다 우선 음식을 잘 삼키기 어려워진다. 침이라는 윤활유가 없다면 식사가 참으로 고역일 것이다. 틀니를 낀 일부 노인의 경우 틀니가 침샘을 막아 음식을 잘 삼키지 못한다(연세대 치대 권호근 교 수). 침이 없다면 음식 맛도 제대로 느끼기 힘들 것이다. 산해진미( 山 海 珍 味 )를 먹어도 그저 '모래 를 씹는 느낌'이 들 뿐이다. 게다가 음식을 소화하는 데도 애를 먹게 된다. 삼성서울병원 소아과 이상일 교수는 "침은 혀가 음식 맛을 잘 느끼도록 하며 침에 든 아밀라아 제라는 소화 효소는 음식의 전분을 소화하기 쉽게 잘게 부숴준다"고 설명한다. 그는 또 "밥을 오 38 영재교수 학습표준화자료

39 래 씹으면 단맛이 나는 것은 아밀라아제가 밥 속의 전분을 단맛이 나는 맥아당으로 바꿔놓은 결 과"라고 덧붙였다. 구강암으로 지난달 방사선 치료를 받은 정모(63.경기도 수원시)씨는 침이 얼마나 고마운 존재인 지 이제야 실감하고 있다. 그는 "타액선 부위에 방사선을 쬔 이후 침이 거의 나오지 않아 밥을 물 에 말지 않으면 음식을 씹거나 삼킬 수 없고, 입이 바싹 타서 말하기 힘들다"고 호소했다. 침은 식사한 뒤 입 안에 남은 음식물 찌꺼기를 싹싹 청소해 식도. 위로 내려 보낸다. 또 약 알칼 리성인 침은 입 안의 산도( 酸 度 )가 지나치게 떨어지지 않도록 해 충치를 예방한다. 설탕이나 당질 식품을 먹으면 충치균이 이를 분해하는 과정에서 산을 분비하는데, 이때 입안의 산도가 ph5 이하 로 떨어지면 충치가 생긴다. 게다가 침엔 라이소자임. 락토페린. 불소 등 세균을 죽이거나 충치를 예방하는 성분이 들어 있다. 한림대 평촌 성심병원 가정의학과 박경희 교수는 "침은 뜨거운 음식의 온도를 낮춰주고, 화학물 질을 중화시킨다."며 "구토 시엔 침이 많이 나와 위산으로부터 입안을 보호 한다."고 예찬했다. 2. 매일 페트병 하나 분량의 침이 나온다. 침은 귀 밑에 있는 이하선, 혀 밑에 있는 설하선, 턱 밑에 있는 악하선 등 세 개의 침샘에서 분 비된다. 아주대병원 이비인후과 김철호 교수는 "정상 성인은 하루에 보통 1l의 침을 분비한다"며 "침의 99.5%는 수분이며, 나머지는 미네랄(나트륨.칼륨.칼슘), 단백질, 효소 (아밀라제), 면역물질 등"이라 고 말했다. 일반적으로 침 분비량은 잠자리에서 일어난 뒤부터 서서히 증가되나 수면 중엔 급속히 줄어든다. 한양대병원 치과 황경균 교수는 "수면 중엔 침이 10~20ml 밖에 나오지 않는다"며 "설탕이 든 간식을 먹고 칫솔질을 하지 않고 잠을 자면 충치에 걸릴 위험이 높아지는 것은 이 때문"이라고 지 적했다. 따라서 자기 전엔 간식을 삼가고 칫솔질하는 것을 잊지 말아야 한다는 것이다. 계절적으 론 요즘 같은 겨울에 입이 더 잘 마른다. 대기가 건조해 우리 몸의 수분이 더 많이 증발되기 때문 이다. 3. 침 분비 갑자기 줄면 질병. 약물 탓 침 분비가 줄거나 구강건조증이 있으면 몇 가지 약이나 질병을 의심할 수 있다. 노인들이 많이 찾는 우울증 치료제, 항히스타민제(감기약에 포함), 고혈압 치료제, 진통제, 신경안정제, 이뇨제 등 은 침 분비를 억제할 수 있다. 따라서 이런 약들을 장기 복용 중인 노인은 충치 발생 위험이 높으 므로 칫솔질 등 구강 위생에 더 관심을 기울여야 한다. 머리, 목 부위에 방사선 치료를 받거나 쇼그렌 증후군 등 자가 면역성 질환, 스트레스, 우울증이 중학교 1학년 생물 39

40 있어도 곧잘 입안이 건조해진다. 영양결핍으로 인한 만성 타액선염, 당뇨병, 비타민 결핍, 철분 결 핍, 노화에 따른 침샘의 위축도 구강건조증의 원인이다. 반대로 침 분비를 증가시키는 병도 있다. 수은 중독.공수병(광견병) 등이다. 또 구강 점막을 자극 하는 콜린성 약물을 복용하면 침이 너무 많아진다. 4. 침이 입에서 잘 돌게 하는 법 고대 구로병원 치과 김현종 교수는 "무설탕 껌을 씹을 것"을 추천한다. 솔비톨 등이 함유된 껌 은 치태 내의 산도를 개선하며, 씹는 운동 자체가 침 분비를 증가시키고 침을 치아 주위로 골고루 전달한다는 것이다. 부족한 침을 보충하기 위해선 안구건조증에 쓰이는 인공 눈물처럼 인공 타액을 사용하는 것도 권할 만하다. 직접적인 치료제론 필로카핀, 브로모헥신 등이 있다. 이들은 침샘을 자극해 침의 분 비를 촉진하는 약으로 병원에서 처방한다. 과제 효소의 기질특이성에 대해 조사하여 보자 참고자료 1. 참고 문헌 중앙일보( ) 한국교육개발원 영재교육자료 중등생물중급 40 영재교수 학습표준화자료

41 5. 소화 효소의 작용 이해 (식혜, 파인애플, 배...) 주제 소화 효소의 작용 이해(식혜, 파인애플, 배...) 목표 1. 우리 주변에서 접할 수 있는 식물 재료 들 중에 음식물을 분해할 수 있는 것들이 있다는 것을 알 수 있다. 2. 식혜를 만드는 과정과 그 원리를 설명할 수 있다. 3. 과일 속에 고기를 분해하는 물질이 있다는 것과 이 물질의 특성을 설명할 수 있다. 4. 실험을 설계하고 수행하는 능력을 기를 수 있다. 준비물 1. 기구 : 스포이트, 항온수조, 막자사발, 시험관, 차 숟가락, 종이컵, 칼, 도마, 항온수조, 막자사발, 커피필터, 비커, 저울, 자, 핀셋, 강판 등 2. 실험 재료: 식혜, 밥, 엿기름, 증류수, 녹말용액, 배, 키위, 파인애플, 계란, 두부 3. 실험 약품: 요오드-요오드화칼륨 용액, 베네딕트 용액, 5%NaOH 용액,1%CuSO4용액 활동안내 1. 엿기름 엿기름이란 발아. 발근시킨 보리를 건조시켜 어린뿌리를 제거한 것으로 엿길금, 맥아( 麥 芽 )라고 도 합니다. 녹말을 당화하는 효소를 비롯해 배젖조직을 분해하는 여러가지 효소가 발아 때에 생산되는 것 을 이용하여 당화제를 겸한 녹말원료로 맥주, 위스키, 엿, 식혜 등을 제조할 때 주로 사용됩니다. 중학교 1학년 생물 41

42 (1) 엿기름의 역사 엿기름 제조의 역사는 오래되어 BC4000년 무렵의 고대 바빌로니아에서 그 기록을 볼 수 있습니 다. 당시에는 보리를 쌓고 물을 뿌린 다음 발근되었을 때, 햇볕에 펼쳐 건조시켜 만들었습니다. 이 기술은 BC3000년에 고대이집트로 전해져 보리재배에 적합한 지중해성 기후지대에 퍼졌으며, 중세에는 독일을 중심으로 북유럽 여러나라 까지 보급되었습니다. 중세에서의 제조기술도 기본적으로는 고대와 다른 것이 없으나 발아 공정에서 휘저어 섞어 싹 튼 뿌리가 얽히지 않도록 막는 동시에 산소를 공급하여 온도를 조절하였습니다. 또한 엿기름의 건조는 화력에 의해 이루어졌다. 근대에 들어와 18세기 후반 산업혁명에 다라 각 종 기계류의 발명으로 제조기술은 대폭 개량되었습니다. 즉 보리의 침지( 浸 漬 )로부터 발아,건조에 이르기까지 공정의 온도,습도,통풍을 최적으로 조절할 수 있는 침조조( 沈 漬 槽 ),발아상( 發 芽 床 ),건조상이 개발되어 제조 소요 일수가 종래의 1개월 정도에 서 10일 전후로 대폭 단축되었습니다. 현대에는 제조의 대형화. 자동화가 진행되고 있다. (2) 엿기름의 효능 엿기름은 소화를 돕고 위를 데워주며 입맛을 돋우는데 주로 쓰이며, 약간 볶아서 사용하면 젖의 양을 줄어들게 하면서 몸을 가뿐하게 한다. (3) 엿기름을 이용한 민간요법 소화불량 - 엿기름을 분말로 만들어 10g씩 식후 복용(건강21) - 엿기름을 불린 물에 쑥과 쌀을 넣고 밥을 지어 먹음 (건강21) - 소아 소화불량은 엿기름 1작은술을 찬물에 우려 하루 3회 복용 젖말리기 - 엿기름 50g을 물에 달여 2-3번 나누어 식사 뒤에 먹는다. - 엿기름을 햇볕에 말려 약간 볶은 다음 껍질을 벗기고 가루낸 것을 한번에 5g씩 더운물 에 타서 하루 3번 먹는다. 42 영재교수 학습표준화자료

43 학습활동 활동 1. 식혜와 밥 맛 비교하기 1. 어떻게 활동할까? (1) 식혜를 종이컵에 따라 먹어보고 어떤 맛이 나는지 느껴보고 어떤 것이 들어 있는지 알아보자. (2) 밥 1/2 숟가락을 물과 함께 종이컵에 넣고 저어준 후 맛을 본다. 어떤 맛이 느껴지는가? 2. 생각 모으기 (1) 식혜와 밥의 맛이 다른 이유는 무엇인가? (2) 식혜의 맛을 통해 볼 때 식혜에는 어떤 성분이 포함되어 있다고 생각되는지 토의해보자. (3) 식혜가 담겨 있는 음료수 깡통에 적힌 성분을 조사해보고 자신이 생각한 성분과 비교해보자. 활동 2. 식혜 만드는 과정 알아보기 단계 1단계 2단계 3단계 4단계 제작 과정 큰 그릇에 미지근한 물 4-5L와 엿기름 가루 한 봉지를 넣는다. 엿기름 가루를 2-3분 동안 손으로 주물럭거리며 잘 풀어준 후 5분 동안 놓 아둔다. 거름망을 이용해 엿기름 물을 걸러 밥통에 담는다. (거름망이 없을 경우에는 깨끗한 면양말이나 스타킹을 대신 사용할 수 있다.) 엿기름 물을 거를 때는 윗물 만을 거른다. 밥을 고슬고슬하게 해 두었다가 여과된 엿기름 물에 식은 밥 2공기를 넣고 잘 저어준 후 따뜻하게 해둔다. 보온 밥솥을 이용할 경우에는 전원을 넣고 보온 상태로 4시간 정도 둔다. 밥알이 10알-20알 정도 뜨면 망으로 건져 냉수에 행구고 남은 물은 가스불에 끓인다.(경우에 따라서는 생강이나 단맛을 강화하기 위한 설탕을 넣기도 한다.) 식혜를 가급적 빨리 식혀서 냉장고에 넣어 보관한다. 중학교 1학년 생물 43

44 1. 생각 모으기 (1) 엿기름 가루를 풀어낸 물과 보통 물은 어떤 차이가 있을까? (2) 3단계에서 엿기름물과 밥의 혼합물을 따뜻하게 하는 이유는 무엇일까? (3) 4단계에서 밥알이 뜨는 이유는 무엇일까? (4) 다 만들어진 식혜에서 단맛이 나는 이유는 무엇일까? 엿기름물과 밥알을 섞어 두면 몇 시간 후 밥알이 뜨는 것이나 식혜에서 단맛이 나는 것으로 보 아 엿기름물은 밥알에 어떤 변화를 일으킨 것으로 생각된다. 엿기름물은 어떤 작용을 하는 것일 까? 다음 탐구활동을 통해 알아보자. 활동 3. 엿기름의 작용 알아보기 1. 어떻게 활동할까? (1) 엿기름 10g을 물 100mL에 넣고 풀어 낸다. (2) 5-10분간 그대로 두어 가루가 가라앉은 후 위에 뜬 맑은 물(엿기름 물)을 준비한다. (3) 밥을 차 숟가락으로 한 번 떠서 막자사발에 넣고 증류수 50mL를 넣은 후 으깬다. 증류수를 다시 50mL 더 넣고 풀어낸다. (4) 4개의 시험관을 준비하여 다음과 같이 내용물을 넣는다. 시험관 A B C D 1% 녹말용액(mL) 증류수(mL) 밥 으깬 물(mL) 엿기름물(mL) 영재교수 학습표준화자료

45 (5) 37 가 유지되는 항온 수조에 넣고 20분간 놓아둔다. (6) 시험관의 내용물 덜어내어 요오드 반응과 베네딕트 반응을 하고 그 결과를 다음 표에 기록 하자. 시 험 관 A B C D 요오드 반응 베네딕트 반응 2. 생각 모으기 (1) 반응 결과로 볼 때 시험관에 어떤 물질이 들어 있다고 생각되는가? (2) 실험결과를 종합할 때 엿기름은 어떤 작용을 한다고 생각할 수 있는가? 활동 4. 고기를 부드럽게 하는 과일을 찾아라! 고기를 재료로 한 맛있는 우리의 음식 중에 불고기나 갈비가 있다. 이 음식들은 우리나라 사람 들뿐만 아니라 외국인들에게도 상당히 인기가 있어서 한국에 들르는 외국인들은 불고기나 갈비를 찾는다. 맛있는 불고기나 갈비를 먹기 위해서는 양념을 하기도 한다. 양념을 하는 과정에서 필요 한 경우 과일을 갈아서 넣는 경우도 있다. 과일을 사용하면 고기가 먹기 좋게 부드러워지기 때문 이다. 1. 1단계 생각해보기 (1) 고기를 양념할 때 어떤 과일을 사용하는지 조사해보자. 중학교 1학년 생물 45

46 (2) 과일을 섞은 양념으로 고기를 재면 고기가 부드러워지는데 이것은 과학적으로 볼 때 고기 에 어떤 변화가 나타나기 때문일까? (3) 과일을 사용할 경우 고기가 부드러워지게 되는 원인을 추론해보자. 과일에 어떤 성분이 들 어 있어서 이러한 현상이 나타나는 것일까? 2. 2단계 생각해보기 어떤 과일이 고기를 가장 부드럽게 할 수 있는지 알아보자. 준비된 재료는 다음과 같다. 식품재료 실험기구 시험관, 칼, 도마, 항온수조, 막자사발, 커피필터, 비커, 저울, 자, 5%NaOH 용액, 1% CuSO 4 용액, 핀셋, 강판 등 (1) 준비된 재료를 통해 어떤 과일이 고기를 가장 부드럽게 할 수 있는지 알아볼 수 있을까? 어 떤 과일이 가장 효과가 좋은지 알아보는데 적합한 방식은 무엇일까? 목표를 달성할 수 있는 계획을 세워보자. 두부나 달걀의 크기 변화를 알아보는 방법 등 가 능한 여러 가지 아이디어를 생각해보고 실현 가능한 구체적인 계획을 만들어보자. 처음의 계획 나의 아이디어 (2) 처음에 생각한 여러 가지 계획 중에서 쓸만한 것을 고르자. 가장 가능성이 높은 것을 하나 46 영재교수 학습표준화자료

47 선택하여 정교하게 만든다. 실험계획을 다듬는 과정에서 모듬원들과 의논해보고 필요한 경 우 계획을 수정하여 계획의 완성도를 높여보자. 수정한 이유 수정한 계획 (3) 실험결과를 아래 표에 정리하자. 과일종류 실험결과 비고 실험결과를 통해 과일의 종류에 따른 효과를 토의해보고 어떤 과일이 고기를 부드럽게 하 는데 가장 효과적일 수 있는지 결론을 내려보자. 3. 3단계 생각해보기 실험과정과 결과를 정리하여 과일의 효과에 관해 발표할 수 있는 포스터를 만들어보자. 포스터 를 만들어 발표할 때는 여러분이 탐구한 내용과 그에 대한 주장이 설득력 있게 전달될 수 있어야 한다. 좋은 발표가 되기 위해서는 다음 사항에 유의할 필요가 있다. 실험을 하게 된 이유와 목적을 명확하게 한다. 실험과정과 결과의 핵심적인 사항을 정리하고 어떤 내용을 발표할 것인지 선정한다. 중학교 1학년 생물 47

48 추가로 조사할 자료가 있는지 생각해본다. 필요한 경우 추가 조사를 한다. 내용이 정리되었으면 어떤 순서로 발표할 것인지 정하고 모듬원의 역할을 분담한다. (1) 발표할 내용 (2) 추가로 조사할 자료 (3) 모둠원의 역할 48 영재교수 학습표준화자료

49 6. 소화제는 어떻게 소화를 도울까? 주제 소화제는 어떻게 소화를 도울까? 목표 1. 소화제가 소화를 돕는 원리를 이해할 수 있다. 2. 소화제가 탄수화물, 단백질, 지방을 분해하는 정도를 비교해보고, 증상에 따라 적합한 소화제를 선택할 수 있다. 준비물 1. 기구 : 막자와 막자사발, 전자저울, 약포지, 메스실린더(50mL), 약수저, 알코올램프, 삼발이, 석면 쇠그물, 스포이드 6개, 비이커(500mL 2개, 100mL 6개), 시험관 7개, 시험관대 2개, 유리막대 5개, 온도계, 스텐드, 클램프, 24 well plate, 견출지 2. 재료 : 여러 가지 소화제, 녹말, 계란흰자, 식용유, 증류수, 요오드-요오드화칼륨 용액, 뷰렛용액 (수산화나트륨수용액+황산구리수용액), 수단Ⅲ 용액 활동안내 우리는 1학년 과정에서 영양소를 검출할 수 있는 여러 가지 반응을 배웠다. 기억을 되살려 실험에 이용해보자. 영양소 검출시약 반응 후 용액의 색 변화 포도당 베네딕트용액(첨가 후 가열) 황적색 침전물이 생김 녹 말 단 백 질 지 방 중학교 1학년 생물 49

50 학습활동 1. 시료 준비하기 (1) 녹말을 증류수에 녹여 1% 녹말 수용액을 준비한다. (2) 계란은 흰자만 따로 분리해 두고 실처럼 끈끈하게 붙어있는 부분 대신 물처럼 잘 흐르는 부분을 사용하도록 한다. (3) 고체 소화제는 가루를 내어 약포지에 명칭을 기록하여 따로 분리해 보관해둔다. 2. 실험에 사용할 소화제의 종류와 실험과정에 사용할 형태 결정하기 (1) 병원에서는 증상에 따라 다른 종류의 소화제를 처방한다고 하는데, 섭취한 음식에 따라 어 떤 소화제가 더 효과적인지 알아보고자 한다. 이와 같은 실험 목적에 맞게 실험을 하기 위 해서는 고려해야 할 점은 무엇일까? (2) 소화제는 닥터베아제, 훼스탈, 훼스탈 플러스, 정로환 당의정, 가스활명수, 베스자임정, 리보 타제정, 아진탈 포르테정 등이 준비되어 있으며, 이 중에서 4종류의 소화제를 사용해 실험 하고자 한다. 각 조별로 사용하는 소화제는 다를 수 있으며, 4종류 사용을 기준으로 실험하 도록 한다. 어떤 소화제를 사용할지 선택하고 왜 그러한 선택을 했는지 이유를 적어라. 소화제 : 선택의 이유 : (3) 소화제를 시험관에 넣는 형태와 양은 어떻게 할 것인지 결정하라. (우리는 음식물이 가득 차 있는 소화기관에 소화제를 밀어 넣는다.) (4) 우리는 소화제가 음식을 분해하는 것을 도와준다는 가정 하에 실험하고 있다. 실험에 사용 한 음식이 분해되는 데는 얼마의 시간이 걸릴 것이라 예상되는가? 미니실험을 통해 예상시 간을 확정지어보자. 그리고 영양소 분해 반응이 진행됨에 따라 영양소 검출반응을 실시하 면 색이 어떻게 달라지는지 관찰해보자.(24well plate 사용, 색 변화를 비교하기 위해서는 흰 종이를 대고 보아야 한다.) 3. 실험과정 (1) 영양소 : 탄수화물 대표 [녹말용액], 단백질 대표 [달걀 흰자 용액], 지방 대표 [식용유 희석액] (2) 사용할 재료 : 24 well plate, 스포이드, 약포지, 약수저, 영양소 검출반응 시약, 소화제 용액 (3) 실험 과정24 well plate에 녹말용액 등을 넣고 소화제를 첨가한 후 일정한 시간 경과 후 영양 소 검출 반응을 실시하여 영양소가 분해된 정도를 비교한다. 50 영재교수 학습표준화자료

51 주의사항 색 변화를 관찰할 때는 반응용액의 양이 굉장히 큰 영향을 미친다. 시약을 넣는 스포 이드를 기울이거나 공기방울이 포함되어 한 방울의 양이 크게 달라지는 경우가 없도 록 하자. 4. 실험 결과 기록 (1) 각 조에서 사용한 소화제의 종류 (2) 각 조에서 실험에 사용한 소화제 용액의 농도 (3) 각 조에서 사용할 소화제 용액의 양 (4) 각 조에서 실험에 사용한 영양소 용액의 양 (5) 색상 변화를 시간에 따라 관찰한 결과 기록 (6) 영양소 검출반응의 종류와 영양소 검출반응을 실시한 시간 (예 :소화제 첨가 후 초 후 영양소 검출반응을 실시하였다.) 5. 실험결과로부터 내릴 수 있는 결론 적어보기 실험 과정에서 알 수 있는 새로운 사실, 실험 결과를 비교하여 내릴 수 있는 결론을 적으세요. 1 소화제 ( ) : 3대 영양소 소화에 모두 작용하는 종합소화제이다 더 알아보기 1.소화제의 성분과 효과 (1) 비오디아스타제 : 아밀라아제, 트립신, 리파제를 다량 함유하고 있으며, 비오타미라제는 탄 수화물 및 단백질 소화능력이 뛰어난 소화효소제. 섬유소도 소화시켜 장내가스 생성과 박 테리아 이상증식을 방지한다. (2) 메타 규산알루민산 마그네슘 : 위벽에 신속히 보호막을 형성하며, 마그네슘의 작용으로 알 루미늄제제의 단점인 변비를 유발하지 않음. (3) 카르니틴 : 위장관 운동을 조화롭게 향상시켜줌으로써 근본적인 소화불량 원인을 제거한다. (4) 글리시리진산 암모늄 : 포함되어 항염 작용 및 위점막 수복작용을 나타낸다 (5) 판크레아틴 : 동물(돼지)췌장으로부터 추출, 정제한 전분소화력, 단백소화력 및 지방소화력 중학교 1학년 생물 51

52 을 가지고 있는 복합소화효소. 전분 소화력, 지방소화력 및 단백소화력은 ph 8 이상에서 활 성이 높아지므로 장내에서 소화력을 발휘합니다. 2. 판크레아틴의 소화력 (1) ph와 활성 판크레아틴의 전분 소화력, 지방소화력 및 단백소화력은 ph 8 이상에서 활성이 높아지므로 장 내에서 소화력을 발휘합니다. 녹말분해 단백질분해 지방분해 (2) ph와 안정성 판크레아틴의 1% 용액을 각 ph완충액으로 30분간 처리해 ph의 안정성을 알아보았습니다. 무처 리한 것의 최고값을 100으로 하고 각 ph 상대활성값을 측정한 결과 전분소화력은 ph 5-7부근, 단 백소화력은 알칼리, 지방소화력은 ph 4-5부근에서 안정하다는 것을 알았습니다. 녹말분해 단백질분해 지방분해 (3) 반응온도와 활성 전분소화력과 단백소화력은 55~60 의 비교적 고온의 조건에서 가장 활성이 높게 나타나고 지 방소화력은 60 에서 16%를 나타냅니다. 지방소화력의 최적 온도는 25 로 낮습니다. 52 영재교수 학습표준화자료

53 녹말분해 단백질분해 지방분해 읽기자료 1. 약 표면을 둘러싼 물질은? 약물은 종류, 상(고체냐, 액체냐, 기체냐),크기 등에 따라서 체내에 흡수되는 비율, 부작용, 물리 화학적인 성질 등이 다 다릅니다. 어떤 약은 알약이고 어떤 약은 캡슐인 이유는 그 약의 제형이 약물의 부작용을 최대로 줄이고 가장 효과적으로 약물을 체내에 흡수시키기 때문입니다. 정제( 錠 劑, tablet): 알약. 정제는 의약품을 일정한 형상으로 압축하여 만든 것입니다. 정제의 이점은 복용하기 편하고, 정확한 양을 복용할 수 있다는 점입니다. 종류에는 다음과 같은 것들이 있습니다. 당의정: 당( 糖 )을 입혀서 약의 나쁜 냄새와 맛을 없애줌. 필름 코팅정: 당 대신 '폴리머'라는 얇은 필름을 입힘 장용정: 장으로 흡수시키기 위해 위에서 분해되지 않고 장내에서 분해되는 소재로 코팅한 정 제. 위장장해를 유발하는 약물의 제형. 내복정: 코팅안한 정제 설하정: 혀밑에 넣어서 구강점막을 통해 신속히 흡수됨. 편평한 모양. 니트로글리세린 같은 심장 질환 약에 쓰임 바칼정: 뺨 안쪽에 삽입해서 구강점막을 통해 서서히 흡수시킴. 편평한 모양 저작정: 씹어서 복용. 유아들이 복용하기 쉽게 단맛이 난다. 다층정: 미리 만든 정제에 다른 약을 가해 2층 또는 3층의 정제로 한 것. 각층이 다른 색으로 착색됨. 비등정: 한 컵의 물에 넣으면 기체(탄산가스)가 갑자기 뽀글뽀글 나면서 녹는 정제. 2. 캅셀제(Capsule) 캅셀제는 의약품을 액상, 현탁상, 풀상, 분말상 또는 과립상 등의 형태로 캅셀에 채워 넣은 것입 중학교 1학년 생물 53

54 니다. 캅셀은 젤라틴이라는 물에 녹기 쉬운 물질입니다. 종류에는 경질 캅셀제(수분이 13~16% 함 유됨)와 연질 캅셀제가 있습니다. (1) 정제에 비해 캅셀제가 가지는 장점 약물이 젤라틴으로 싸여 있어서 불쾌한 맛이나 냄새를 감지할 수 없고 또 물에 적시면 미 끄러지기 쉬워 캅셀을 혀 위에 놓고 한모금의 물로 복용해도 쉽게 삼킬 수 있다. 단, 5세 이하의 유아는 잘 삼키질 못하므로 부적당하다. 캅셀제로부터의 약물방출이 신속하다. 캅셀제는 복용 후 보통 5분 이내에 젤라틴이 용해 하여 내용물이 방출된다. 가루약도 넣을 수 있으므로 정제보다 더 효과적이다.(가루약이 알약보다 표면적이 넓습니다. 표면적이 넓을수록 효과가 크다) 고형약품(분말, 과립) 뿐만 아니라 액상 의약품도 충전할 수 있다.(연질 캅셀제의 경우에 쓰입니다.) (2) 캅셀제의 단점 고습도에서는 수분을 흡수해서 물렁물렁해지며 저습도에서는 수분을 방출해서 수축하여 부서지기 쉽다. 캅셀의 성분인 젤라틴을 용해, 연화하거나 투과하는 약품은 캅셀제로 할 수 없다. 캅셀은 보통 15-20%의 수분을 함유하기 때문에 가수분해를 받기 쉬운 약물은 캅셀제로 할 수 없다. 3. 닥터 베아제 장까지 2단계 소화 위에서 한번 장에서 한번, 두 번 소화되는 닥터 베아제. 과식 등 현대인의 불규칙한 식생활과 육류 섭취로 인한 소화불량증 개선에 적합하도록 만들어졌으며, 기존 소화제 에 비해 지방, 단백질의 소화력을 50% 이상 향상시킨 것이 특징이다. 예컨대 지방을 분해하는 리 파제 성분을 2배로 보강했으며, 단백질 소화효소인 브로멜라인 과 탄수화물 단백질 분해효소인 다이 성분, 탄수화물 지방 단백질 분해효소인 크레아제 성분을 추가했다. 이 제품은 특히 장에서 작용하는 다른 정제 소화제와 달리 위에서부터 장까지 2단계에 걸쳐 소 화 작용을 발휘한다. 이와같은 2단계 소화 작용은 위에서 작용하는 성분과 장에서 작용하는 성분 들이 각각 혼합된 다층 혼합형 정제 로 만들어져 있기 때문으로, 복용 즉시 위에서부터 소화 작용 을 발휘하여 신속한 소화 작용을 돕는다. 또한 장에서 작용하는 성분은 장용코팅이 되어 있어 음식물과 함께 골고루 섞여 장으로 이동하 여 소화 효과를 발휘한다. 다층 혼합형 정제 기술은 지난 1987년에 대웅제약이 국내 최초로 개발해 특허 받은 기술로 영재교수 학습표준화자료

55 년까지 보호가 되는 세계적인 정제기술이다. 이밖에도 닥터 베아제는 시메치콘 성분의 강화로 위장관에 있는 가스를 신속히 제거해 소화불 량 헛배부름 더부룩함의 증세를 빠르게 완화해주는 것도 장점이다. 특히 웅담성분인 우루소(UDCA)가 함유되어 있어 위액과 담즙 췌액 장액의 분비를 모두 촉진시 킴으로써 생리적 소화 작용을 강화시켜주며, 지방분해 효소인 리파아제의 활성을 증가시켜 지방 의 소화를 촉진시켜준다. 4. 식충식물과 소화효소 - 네오펜데스 온실( 溫 室 )에서 관상용으로 심는다. 잎은 어 긋나고 긴 타원형이며 길이 10~15 cm 정도로 중륵( 中 肋 )이 길게 자라서 끝에 벌레잡이통을 만든다. 통 한쪽에 2개의 날개가 있고 긴 털이 돋으 며 통 입구에 뚜껑 같은 부속체가 있으나 여 닫지 않는다. 뚜껑과 통 입구에 꿀샘이 있어 서 벌레를 유인하고 통의 입구는 미끄럽기 때 문에 벌레들이 통 속으로 떨어지기 쉽다. 통 속에는 소화액이 분비되어 떨어진 벌레는 소 화 흡수된다. 통의 크기 형태 빛깔 및 무늬 등 에 따라서 종류를 구별한다. 꽃은 2가화( 二 家 花 )로 지름 8 mm 정도의 흑자색 단성화가 가지 끝 수 상꽃차례[ 穗 狀 花 序 ]로 밀생한다. 잎이 자라서 뚜껑이 열리면 세균이 번식하고, 펩신 외에 트립신을 분비한다. 벌레가 들어가면 통의 내벽에서 유기산( 有 機 酸 )이 분비되므로 소화력이 커진다. 네펜데 스 속에는 79종이 있다. 특히 수마트라섬과 보르네오섬에 많은 종류가 있다. 5. 단백질 효소에 대한 이해 모든 화학반응은 반응물질 외에 미량의 촉매가 존재함으로써 반응 속도가 현저히 커지는데, 생 물체 내에서도 모든 화학반응이 이 촉매에 의해 속도가 빨라진다. 다만 무기 반응의 촉매와는 달 리 생물체 내의 촉매는 모두가 단백질이다. 따라서 생물체 내의 촉매를 특히 효소라고 부른다. 효 소는 단백질이기 때문에 무기 촉매와는 달리 온도나 ph(수소이온농도) 등 환경 요인에 의하여 기 능이 크게 영향을 받는다. 즉, 모든 효소는 특정한 온도 범위 내에서 활성( 活 性 )이 가장 크게 나타 난다. 대개의 효소는 온도가 에서 활성이 가장 크다. 이것은 온도가 올라가면 화학반응 속도가 일반적으로 커짐에 따라 효소의 촉매작용도 커지지만, 온도가 일정 범위를 넘으면 화학반 중학교 1학년 생물 55

56 응 속도는 커져도 단백질의 분자 구조가 변형을 일으켜 촉매 기능이 떨어지기 때문이다. 또 효소 는 ph가 일정 범위를 넘으면 기능이 급격히 떨어진다. 이것은 단백질의 구조가 그 주변 용액의 ph의 변화에 따라 달라지고, 효소 작용은 특정 구조를 유지하고 있을 때에만 나타나기 때문이다. 효소(촉매)는 아무 반응이나 작용하는 것이 아니고, 한 가지 효소는 한 가지 반응만을, 또는 극 히 유사한 몇 가지 반응만을 선택적으로 작용하는 특성을 가진다. 이것을 기질특이성이라고 한다. 기질이란 효소에 의하여 반응 속도가 커지게 되는 물질, 즉 효소에 의하여 촉매작용을 받는 물질 을 말한다. 효소에 이와 같이 기질특이성이 있는 것은 효소와 기질이 마치 자물쇠와 열쇠의 관계 처럼 공간적 입체구조가 꼭 들어맞는 것끼리 결합하여, 그 결과 기질이 화학반응을 일으키기 때문 이라고 해석하는 이론도 있다. 효소 가운데 비교적 잘 알려져 있는 것이 소화효소인데, 가령 침 속 에 있는 프티알린(ptyalin)은 녹말만을 말토오스(일명 맥아당)로 분해하는 촉매작용을 가지고 있고, 또 위 속의 펩신(pepsin)은 단백질만을 부분 가수분해하는 기능을 가지고 있다. 여기서 프티알린은 분자의 입체구조가 녹말 분자와 꼭 들어맞는 구조를 하고 있어서 녹말만을 분해하는 것이며, 펩신 은 단백질 분자와 꼭 들어맞는 구조를 하고 있어서 위와 같은 기질특이성이 생기는 것이라고 해 석된다. 56 영재교수 학습표준화자료

57 7. 어떤 음료에 비타민C가 많을까? 주제 어떤 음료에 비타민C가 많을까? 목표 1. 여러 음료수의 비타민C의 함유량을 알아보자. 2. 비타민이 많이 들어 있는 음식을 찾아보고 바른 식생활 습관을 갖자. 활동안내 1. 이론적 배경 (1) 비타민 비타민은 체내에서 합성되지 않는 유기 화합물이다. 따라서 비타민은 반드시 식품으로 섭취해 야하는 영양소이다. 비타민은 체내에서 미량으로 물질대사를 지배 또는 조절하는 조절효소(조효 소로서의 촉매기능)로서 중요한 역할을 한다. 우리 몸에 필요한 비타민의 양은 소량이지만 부족하 거나 과다하면 각종 질병이나 이상 증상이 발생한다. 비타민은 발견된 순서에 따라 A, B, C 또는 B1, B2와 같이 세부적인 명칭으로 구별하며 각각의 화학구조가 밝혀진 이후로는 비타민명과 화합 물명이 병용되어 쓰이고 있다. (2) 비타민C 아스코르브산이라고도 하는데, 6탄당과 비슷하지만 분자 속에는 엔디올기(-C(OH)=C(OH)-)를 가 지고 있기 때문에 수용액은 산성을 나타낸다. 비타민C가 결핍되면 괴혈병에 걸린다는 사실은 널리 알려진 사실인데, 잇몸에서 피가 나고 심 한 악취를 풍기며 빈혈과 무기력증을 동반하는 병이다. 비타민C는 대사과정에서 부산물로 생기는 활성산소를 무력화시키는 항산화물질로 알려져 있다. 위에서는 소화로 인해 여러 가지 독성물질 (발암물질)이 생기는데 비타민C는 이것의 생성을 억제해주며, 대장에서는 대장에 기생하고 있는 중학교 1학년 생물 57

58 균들에 흡수되어 유익한 균으로 전환시켜 줌으로써 결과적으로 변의 냄새를 없애고 대장의 건강 에 도움이 된다. 또한 피로회복에 도움이 되고 멜라닌색소의 생성을 억제 하므로 주근깨 예방, 미 백 효과가 있다. 우리 몸에 필요한 비타민C의 1일 섭취량은 약 70mg 정도이다. 비타민C는 과다 섭 취하면 오히려 동맥경화의 발생위험이 있고 백혈구의 DNA를 손상시킬 수 있다는 연구 결과가 발표되었다. (3) 비타민C의 정량 원리 음료수에 요오드 -요오드화칼륨을 떨어뜨리면 요오드 이온이 먼저 비타민C를 찾아내어 모두 산 화시키고 더 이상 비타민C가 없으면 그때서야 녹말과 결합해 청남색을 띠는 물질로 변화된다. 따 라서 산화환원 적정법에 따라 요오드-요오드화칼륨의 몰농도와 사용한 용액의 부피와의 곱은 반 응한 비타민C의 농도와 부피와의 곱과 같다. 그러므로 이 값에 비타민 C(C6H8O6)의 분자량(176)을 곱해서 비타민C의 질량을 구할 수 있다. 준비물 여러 가지 음료, 비커, 녹말용액, 요오드-요오드화칼륨용액(0.005M), 메스실린더(100ml), 뷰렛, 스탠 드, 식초 또는 묽은염산, 유리막대, 스포이드, 뷰렛집게, 메스실린더(100ml) 활동과정 1. 메스실린더로 실험하고자 하는 음료 100ml를 비커에 붓는다. 2. 식초 또는 묽은 염산을 2-3 방울 넣고 녹말용액을 몇 방울 넣는다. 3. 뷰렛에 0.005M 요오드-요오드화칼륨 용액을 부은 뒤 콕을 조금 열어 한 방울씩 음료에 떨어뜨 리면서 음료와 잘 섞이도록 저어준다. 4. 청남색이 나타나면 실험을 중지하고 그 때까지 들어간 요오드-요오드화칼륨 용액의 부피를 측 정한다. 5. 측정된 요오드-요오드화칼륨 용액의 부피와 농도 (0.005M)를 곱한 값은 반응한 비타민C의 농도 와 부피와의 곱과 같으므로 이 값에 비타민C(C6H12O6)의 분자량 176을 곱해서 비타민C의 질량 을 구한다. 58 영재교수 학습표준화자료

59 <탐구 준비물> 요오드화칼륨 용액을 떨어뜨리며 잘 저어준다 유의사항 1. 몰농도의 개념을 배우지 않은 저학년에서는 들어간 요오드-요오드칼륨의 부피나 방울수를 측 정하여 비타민C의 상대적인 농도를 결정하여도 된다. 2. 뷰렛의 콕을 살짝 열어 한 방울씩 천천히 떨어지도록 하고(본 실험 전에 미리 연습함), 떨어진 후에는 음료수와 잘 섞이도록 유리막대 등으로 저어주도록 한다. 3. 본 탐구를 발전시켜 과일쥬스나 음료수를 더운 물에 중탕시키고 난 후 비타민C의 변화를 살펴 볼 수 있다. 또는 과일이나 야채즙을 이용하여 비타민C를 측정할 수도 있다. 4. 녹말용액은 밥을 끓인 물을 사용하거나 녹말가루를 끓는 물에 녹여서 사용한다. 5. 요오드-요오드화칼륨 용액(0.005M)은 고체 요오드 1.3g을 에탄올 500ml에 녹이고 요오드화칼륨 1.6g을 물 500ml에 녹여 두 용액을 섞은 뒤 약간의 물을 첨가하여 1L로 만들어 사용한다. 6. 정량할 때 시간이 많이 소모되면 사용하는 음료수의 양을 줄여서 사용한다. 7. 비타민C의 양은 주변 환경 조건(빛, 열 등)에 따라 달라질 수 있으므로 실험 조건에 따라 변화 가 있을 수 있다. 결과정리 1. 결과 음료(100ml) 사용된 요오드-요오드화칼륨 용액의 부피(ml) 비타민C의 질량(mg) 2. 흔히 오이로 팩을 하거나 마사지 하는 것을 보았을 것이다. 이것은 오이의 어떤 성질을 이용한 중학교 1학년 생물 59

60 것인가? 오이에는 ( )가 풍부하게 들어있어 피부의 ( )효과가 있다. 발전학습 1. 다음은 비타민의 종류와 기능을 조사해 정리한 표이다. 비타민이 많이 들어 있는 음식을 생각 나는 대로 3가지 이상 적어보자. 종류 성질 기능 결핍증 많이 들어 있는 음식 A 지용성 시각색소(로돕신)생성 야맹증 B1 수용성 탄수화물 대사 조절 각기병 C 수용성 항산화제 병원균에 대한 저항력 괴혈병 D 지용성 뼈와 이의 형성 구루병 E 지용성 항산화제 생식 세포 형성 불임 K 지용성 프로트롬빈 형성 혈액응고 불량 2. 비타민은 우리 몸에 어떤 작용을 하는지 생각해보자. (1) 비타민은 체내에서 (a ) 않는 유기 화합물이다. 따라서 비타민은 반드시 (b )으로 섭취해야 하는 영양소이다. 비타민은 체내에서 미량으로 물질대사를 조절하는 (c )인데, 많은 비타민이 조효소로서 (d )기능을 함으로써 물질대사의 중요한 역할을 한 다. 그러 므로 비타민은 우리 몸을 구성하거나 에너지원으로 쓰이지는 않으나 탄수화물, 단백질, 지 방, 무기질과 함께 5대 필수 영양소이다. (2) 비타민에는 물에 잘 녹는 (a ) 비타민인 비타민 B군과, 비타민C가 있으며, 지방에 잘 녹는 (b ) 비타민인 비타민A, D, E, K가 있다. 비타민은 음식으로 섭취되어 주로 소 장에서 흡수되는데 수용성 비타민은 소장의 (c )으로, 지용성 비타민은 (d )으로 흡수된다. (3) 우리 몸에 필요한 비타민의 양은 소량이지만 (a )하거나 (b )되면 각종 질병이나 이상 증상이 발생한다. 60 영재교수 학습표준화자료

61 참고자료 괴혈병 이야기 1492년에 크리스토퍼 콜럼버스가 아메리카를 발견한 뒤로 유럽의 여러 나라들을 큰 바다를 건 너 긴 항해에 배를 내보내게 되었다. 그 무렵의 조그만 돛단배들은 한 번 나가면 몇 주일씩이나 육지에서 떠나 있는 일이 흔했다. 항해 동안 선원들은 배 안에 간직해 둔 음식물을 먹었다. 아직 냉장고가 없던 때라 배에는 온통 온도에 썩지 않는 음식물만 싣고 있었다. 그들이 먹는 것은 건빵과 말린 고기와 훈제품 고기뿐이 었다. 그것은 매우 간단한 식사였지만, 어느 배나 식량을 많이 싣고 나갔으므로 선원들이 굶는 일 은 없었다. 그러나 선원들은 긴 항해 동안 병이 잘 났다. 몸이 약해지고, 잇몸에서 피가 나고, 근육 이 움직이지 않게 되는 것이다. 그러다가 일도 할 수 없도록 아주 쇠약해져서는 마침내 죽어 가는 데, 그런 선원들이 많았다. 그런 병을[괴혈병]이라고 불렀다. 괴혈병은 교도소라든가 병원처럼 날 마다 똑같은 변변찮은 음식을 먹는 곳에서도 생겼다. 군대나 적에게 포위된 도시에서도 생겼다. 그런 곳의 음식도 역시 변화가 없는 단조로운 것이었다. 그럴 때마다 괴혈병은 음식물과 깊은 관 계가 있나 보다 하고 깨달은 사람이 있었다. 1734년에 괴혈병이 번졌을 때, 오스트리아 군대에 크 라머라는 의사가 있었다. 그는 병에 걸리는 사람은 언제나 계급이 낮은 병사들뿐이고, 장교들은 걸리지 않는다는 것을 깨달았다. 병사들은 빵과 콩밖에 먹지 않았지만, 장교들은 과실이라든가 푸 른 야채 같은 것을 먹었다. 그래서 크라머는 1737년에, 과실과 야채가 괴혈병을 예방해 주는 것이 틀림없다는 보고서를 썼으나 아무도 그의 보고서에 신경을 쓰지 않았다. 그 무렵 영국 정부는 특 히 이 괴혈병에 애를 먹고 있었다. 1700년대에 영국은 온세계에 식민지를 만들고 있었으며, 다른 나라들보다 앞서서 큰 바다를 건너 장사를 하고 있었다. 그러한 배의 선원들 역시 자주 괴혈병에 걸렸으며, 배에는 몸이 약해져서 움직이지 못하게 된 선원들이 치료할 방법도 없이 그냥 드러누워 앓고만 있었다. 스코틀랜드의 의사 제임스 린드가 이 문제에 관심을 갖기 시작했다. 그는 우연히 크라머의 보고서를 읽고 괴혈병에 관해 더 자세히 알고 싶어서, 옛 책을 들추었다. 그리하여 어느 책에 이렇게 씌어 있는 것을 발견했다. "1573년의 일이다. 프랑스의 탐험가 자크카르티에가 선원 들을 데리고 캐나다에 상륙했을 때, 거의 모두 괴혈병에 걸려서 다 죽어가고 있었다. 인디언의 사 철 푸른 침엽수의 잎을 담근 물을 먹으니, 놀랍게도 그들이 병이 나았다." 린드는, '괴혈병에 걸리는 것은 음식물에 무언가가 모자라기 때문이다.' 그것을 섞은 음식물을 먹으면 괴혈병은 예방할 수 있다고 생각했다. 그래서 그는 1747년에 괴혈병에 걸린 선원이 어떤 음식을 먹으면 제일 잘 낫는가 알아보는 실험을 시작했다. 그것은 보통의 식사에 사과주나 초를 곁들이기도 하고, 여러 가지 과실즙을 늘려 보기도 하는 일이었다. 그 결과 식사에 오렌지, 레몬, 라임 같은 감귤류의 과즙을 곁들였을 때 병이 가장 빨리 중학교 1학년 생물 61

62 낫는다는 것을 발견했다. 린드 박사는 1794년에 세상을 떠났다. 영국 해군이 린드 박사의 말을 들 은 것은 그가 죽은 뒤였다. 그 무렵 영국은 프랑스와 전쟁을 하고 있었으므로 해군 병사들을 괴혈 병으로 잃고 싶지는 않았다. 그리하여 간신히 군함에 라임이 실리게 되었고, 1795년 후로 영국 해 군에서 괴혈병이 완전히 자취를 감추었다. 62 영재교수 학습표준화자료

63 8. 우리는 신약개발팀 주제 우리는 신약개발팀 목표 질병과 관련한 가상의 약품을 정하고 광고하기 활동안내 1. 약의 이름 시중에 유통되는 약들을 조금만 주의 깊게 살펴보면 그 약의 이름이 작용하는 기관, 치료되는 질환이름, 혹은 약에 포함된 성분과 밀접한 연관을 갖고 있다는 사실을 알 수 있다. 우리도 질병을 치료하기 위한 약을 고안해보고 그 이름과 질병의 특징을 연관지어 설명하여보자. 학습활동 활동 1. 질병과 원인을 찾고 신약개발 1. 준비물 : 학생용 활동지, TP 필름, 필기구, 가위, 풀, 신문, 도서 자료, 색 사인펜 등 2. 활동 주제 선정 (1) 모둠원은 4명으로 구성하며 사람의 생리기능 중 한 가지 영역을 정한다. (2) 정해진 영역에서 발생할 수 있는 여러 가지 질병과 원인을 전체 모둠원이 브레인스토밍을 통하여 발표한다. (3) 모둠원의 아이디어를 수렴하여 다른 사람에게 알리기 쉽고 설득력 있을 만한 질병과 신약 종류를 선정한다. 중학교 1학년 생물 63

64 3. 활동 계획 및 역할 분담 (1) 활동 기간, 필요한 자료와 조사방법, 결과 정리, 홍보물 제작, 발표 방법 등을 토의하여 계획 한다. (2) 배부해준 참고자료와 과학 신문, 과학 잡지, 제약회사 사이트 등을 통해서 각종 정보와 유 용한 자료들을 찾을 수 있게 계획한다. (3) 자료 수집, 자료처리, 신약 이름 정하기, 광고 카피쓰기, 홍보자료 만들기 등 모둠원간의 적 절한 역할 분담을 토의한다. (4) 과제 수행의 과정을 준비한 학생용 활동지에 기록한다. 4. 자료 제작 (1) 미리 조사한 내용을 각자 가지고 와서 홍보물을 제작한다. (2) 분량은 TP 1장으로 최대한 압축하여 작성한다. (3) 약의 효능이 잘 연상되도록 약의 이름을 짓고 특히 약의 작용과정과 과학적 지식이 연관되 도록 주의한다. (4) 호소력 있는 카피를 창작해본다. 우리들은 신약개발팀!!! - 어디에 쓰이는 약일까요? - 일시 200 년 ( )월 ( )일 ( )교시 모둠 ( )모둠 장소 활동 주제 영역 (해당 영역에 표시) 소화, 순환, 호흡, 배설 활 동 과 정 활 동 내 용 주의사항 및 참고 가 브레인스토밍 우리모둠이 선정한 기관에서 발생 할 수 있는 질병에는 어떤 것들이 있을까? 나 주제선정 위에서 나온 여러 의견 중에서 우 리 모둠이 개발하기로 한 약은? 다 활동계획 무엇이 필요할까? 어떻게 자료 수집을 할까? 어떤 순서로 진행할까? 약의 종류: 선정의 이유: 필요한 자료: 자료수집방법: 시간계획: 모둠원 모두가 한 가지 이상 의 내용을 자유롭게 생각하 여 발표 가장 공감하기 쉽고 전달이 잘 될 수 있는 주제로 택한다. 필요한 자료가 무엇인지, 어 디서 그 자료를 얻을 수 있을 지 의논하되 일이 너무 거창 해지지 않도록 주의한다. 64 영재교수 학습표준화자료

65 활 동 과 정 활 동 내 용 주의사항 및 참고 라 역할분담 누가 무엇을 할까? 서로의 역할에 어떻게 연관되나? 마 자료정리 사용 가능한 자료는 무엇인가? 어떻게 정리할까? 어디에 사용할까? 바 신약 홍보자료 제작 과정 마음을 사로잡는 약 이름 짓기. 호 소력 있는 카피제작. 과학적이고 논리적인 근거. 누구나 쉽게 이해 하고 공감할 것 전체진행: 자료수집: 신약구상: 카피쓰기: 자료가공 및 홍보물 제작: 발표: 각 역할별로 1~2명이 배정되 도록 하고, 한사람이 여러 역 할을 맡을 수도 있다. 개인의 시간과 특성을 고려할 것 수집한 많은 자료 중에서 신 약 홍보에 가장 도움이 될만 한 자료를 선별하고,가공한다. 약 이름과 광고카피를 눈에 띄게 배치하고 너무 장황해 지지 않도록 주의한다. 5. 활동결과 (1) 모둠별로 발표하고, 호응도와 공감하는 정도로 모둠 상호간의 평가를 실시한다. (2) 과제를 수행하며 느낀 여러 가지 생각을 개인별로 발표할 기회를 갖는다. (3) 소화, 순환, 호흡, 배설에 대한 인체의 정상적인 생리적 기능을 설명하여보자. (4) 인체 기관의 명칭이나 작용과 연관되는 질병을 연상하고, 생리적 조절이나 기관이 정상적 인 기능을 수행할 수 없을 때 발생할 수 있는 질병과 그 때의 증상을 예상하여보자. (5) 질병을 치료하기 위한 약을 고안해보고 그 이름과 질병의 특징을 연관지어 설명하여보자. 참고자료 1. 시판되고 있는 약들의 이름과 광고카피의 해석 (1) 베아제 - 일반적으로 소화효소에 분해하다 라는 뜻의 라틴어인 -ase'가 붙는다는 점에 착안. 일반적인 소화효소제를 연상시키면서도 이 약의 제조사인 대웅제약을 나타낼 수 있는 곰 (bear)과 효소어미인 아제(-ase)를 합성하여 만들어진 이름으로 생각된다. (2) 헤모큐 - 적혈구의 성분이 헤모글로빈이고 이것이 부족할 때 빈혈에 걸린다는 점에 착안. 빈혈치료제로써 헤모글로빈의 주성분인 철분을 공급하고 있음을 잘 나타내고 있다. 철없던 네가( 철분이 부족하여 빈혈에 걸린 네가) 철들었구나!(철이 들어가니 빈혈이 나았구나) 라 중학교 1학년 생물 65

66 는 광고 카피로 단숨에 빈혈약 하면 떠오르는 대표적인 약으로 인식되었다. (3) 네프리스 - 신장의 기본단위인 네프론 에서 유래한 약 이름으로 신장질환치료제임을 쉽게 알려준다. (4) 이밖에도 시중에 유통되는 약들을 조금만 주의 깊게 살펴보면 그 약의 이름이 작용하는 기 관, 치료되는 질환이름, 혹은 약에 포함된 성분과 밀접한 연관을 갖고 있다는 사실을 알 수 있다. 2. 참고 사이트 강동성심병원 신장내과 폐암자료실 편유장의 호흡기클리닉 DK 멀티미디어 백과사전 천재들의 인체백과(CD자료) 경북대학교 사범대학 생물자료실 전문의료정보사이트 3. 인체기관 모식도 - (자료출처 : 경북대학교 사범대학 생물자료실) (1) 소화기관 66 영재교수 학습표준화자료

67 (2) 순환기관 (3) 호흡기관 (4) 배설기관 4. 과제 1. 시판되고 있는 약들의 이름과 광고카피의 해석하여 그 이름과 질병의 특징을 연관지어 설명하 시오.(3가지 이상) 중학교 1학년 생물 67

68 9. 내 몸은 청신호인가 적신호인가. 주제 내 몸은 청신호인가 적신호인가. 목표 1. 내 몸이 청신호인지 적신호인지 알아낼 수 있는 방법을 말할 수 있다. 2. 측정기를 잘 다루며 정확하게 잴 수 있다. 3. 측정결과 및 각종 검사결과를 해석할 수 있다. 준비물 체중계, 신장계, 혈압계, 비만 판정표, 눈금 있는 5L들이 플라스틱 물통, 30cm 고무관, 수조, 1000mL 비커, 500mL 메스 실린더, 알코올, 탈지면, 수건, 물, 소변검사용 막대와 분석표, 종이컵, 비커, 깔때 기, 깔대기대, 유리막대, 포도당, 계란, 증류수, 셀로판지 실험과정 1. 들어가기 인간이 개인적으로 건강하며, 건강을 장래에도 유지할 수 있다는 것은 그 사람 자신을 위해서뿐 아니라 사회 전체를 위해서도 커다란 의미를 가지며 이익이 된다. 바꾸어 말하면, 사회는 그 발전 과 이익을 위하여 각 개인이 충분한 건강을 보존할 수 있도록 힘쓸 책임과 의무를 가지는 것이다. 그러므로 사회는 구성원의 건강을 진단하여 이상이 있는 경우에는 치료하도록 하고, 이상이 없는 경우에는 그 상태를 유지하도록 하거나 더욱 증진시키도록 하여 장래에 이상이 발생하지 않도록 예방적 조치를 취해야 한다. 건강관리란 그러나 기구로서 행하는 일련의 활동이당. 회사나 공장에서는 종업원의 질병이 생 산능력에 영향을 미치기 때문에 그 예방조치로서 종업원의 건강을 관리하고 있으며, 국가는 그러 68 영재교수 학습표준화자료

69 한 산업체에 대하여 근로기준법에 의거하여 지도 감독을 하고, 건정한 국민을 육성하기 위하여 학 교 아동에 대한 건강을 관리하고 있다. 2. 탐구하기 3. 가설세우기 4. 측정하기 (1) 맥박과 심장박동을 재어보고 느낌을 적어보자. (2) 혈압계로 혈압을 재어보자. (3) 체중계와 신장계를 이용하여 몸무게와 체중을 재어 보자. (4) 폐활량을 측정해보자. 1 큰 수조에 물을 2/3가량 채운다. 2 물통에 물을 가득 담았다가 비커와 메스실린더로 정확한 물통의 부피를 측정한다. 3 물통에 물을 가득 채운 다음 물통 입구를 뚜껑으로 막고 수조에 거꾸로 세운다. 입구가 물에 잠긴 상태에서 뚜껑을 연다. 4 알콜로 소독한 고무관을 물통 입구에 넣고 끝을 입에 문다. 5 숨을 크게 들이 쉬었다가 고무관을 통해 끝까지 숨을 내쉰다. 6 이 상태에서 통 입구를 뚜껑으로 막고 수조에서 꺼내어 물통 속에 남아있는 물의 양을 메스실린더로 측정한다. 7 물통의 전체 부피에서 남아있는 물의 양을 빼 폐활량을 계산한다. 폐활량 = 물통의 부피(mL) - 남아있는 물의 부피(mL) 5. 소변검사하기 (1) 종이컵에서 자신의 소변을 받아온다. (2) 비커에 증류수 100mL를 부은 뒤 포도당 1g을 넣어서 포도당 용액을 만든다. (3) 계란 흰자에 물을 넣어서 10배 정도로 묽게 만든다. (4) 소변검사용 막대를 자신의 소변, 포도당 용액, 계란 흰자 희석액에 각각 충분히 담갔다가 중학교 1학년 생물 69

70 꺼내서 색의 변화를 관찰하고, 막대를 소변 검사용 분석표와 대어 비교해 본다. (5) 셀로판지, 깔때기, 비커 등을 이용하여 다음과 같은 여과 장치를 만든다. (6) 각각의 깔때기에 포도당 용액과 계란 흰자 희석액을 붓는다. 이때 셀로판지 위로 용액이 흘러넘치지 않도록 주의한다. (7) 각각의 비커에 담긴 용액을 소변검사용 막대에 충분히 묻힌 후에 색깔 변화를 살 펴 본다. (8) 키를 잰 값과 몸무게를 비교하여 비만의 정도를 측정한다. 비만도 판정 공식 [표준체중 + (키-100) 0.9] 유의사항 1. 폐활량 측정 (1) 실험보고서 등은 책상서랍이나 물에 잘 젖지 않는 곳에 두어 실험이 끝난 후 잘 정리하게 한다. (2) 숨을 내쉰 후 물통 입구를 뚜껑으로 막은 후 꺼내게 한다. (3) 고무관을 반드시 알콜로 소독한 후 다른 사람이 사용하도록 한다. 2. 소변검사 (1) 학생들이 소변을 채취할 때, 처음 나오는 소변은 피하고 손이나 다른 물체에 닿지 않도록 주의를 준다. 그리고 소변 검사용 막대에 붙어있는 종이 부분에 손을 대지 않도록 하고 물 이 묻거나 햇빛에 노출되지 않도록 주의를 준다. (2) 셀로판지는 세포막과 같은 반투성막의 성질을 가진다. 그런데 셀로판지를 사용할 경우 여과 되는 데 시간이 많이 소요되므로 소변 검사 막대에 묻힐 정도가 되면 검사를 하도록 한다. 실험결과 1. 폐활량 측정 (1) 물통의 부피는 몇 ml인가? 70 영재교수 학습표준화자료

71 (2) 숨을 내어 쉰 후 남아있는 물의 양은 몇 ml인가? (3) 나의 폐활량은 몇 ml인가? (4) 친구들의 폐활량을 정리하여 비교하여 보자. 이름 영재A 영재B 영재C 영재D 영재E 폐활량(mL) 2. 소변검사 (1) 자신의 소변, 여과 장치에 걸러지기 전과 걸러진 후의 설탕 용액, 계란 흰자 희석액 각각에 소변검사용 막대를 이용하여 검사한 결과 나타난 색깔 변화를 아래의 표에 정리한다. 여과장치에 걸러지기 전 여과장치에 걸러진 후 포도당 검출지 단백질 검출지 포도당 검출지 단백질 검출지 자신의 소변 거의 변화 없음 거의 변화없음 설탕용액 남색 거의 변화 없음 남색 거의 변화없음 계란흰자 희석액 거의 변화 없음 청록색 거의 변화없음 연두색 3. 자신의 소변 검사 결과 (정상적인 경우 소변에서 포도당과 단백질 모두 검출되지 않는다.) 4. 여과 장치에 걸러지기 전과 걸러진 후에 검사결과 색깔 변화에 차이가 있는 용액은 계란흰자 희석액이다. 계란의 주성분인 단백질은 분자의 크기가 크므로 셀로판지를 통과하지 못하고 남 게 된다. 반면에 포도당은 분자의 크기가 작으므로 셀로판지를 통과할 수 있다. 여과장치에 사 용된 실험기구나 재료는 각각 신장의 구조 중 어느 부분에 해당되는 지 토의해 보자. 셀로판지 : 깔때기 : 보충설명 1. 최저 혈압이 높으면 위험이라든가 최고 혈압과 최저 혈압의 폭이 작으면 위험이라고 하는 말을 들은 적이 있으리라고 생각한다. 이것은 표현은 다르지만 의미는 같은 말로 위험성이 높은 것 중학교 1학년 생물 71

72 이 사실이다. 최고 혈압과 최저 혈압에서 중간 혈압(평균 혈압이라고도 한다) 이라고 하는 숫자 가 다음과 같이 해서 산정되지만 최저 혈압이 높으면 중간 혈압이 높아져 버린다. 중간혈압 = 최저혈압 + 1/3(최고 혈압 - 최저 혈압) 예를 들면 최고 혈압 170m, 최저 혈압 90m 사람의 중간 혈압은 이렇게 된다 /3(170-90) = 약 117 또한 최고 혈압 150m, 최저 혈압 110m의 사람은 다음과 같이 된다 /3( ) = 약 123 이와 같이 최고 혈압에서는 20m나 낮은 사람은 최저 혈압이 높으면 중간 혈압이 높아져 버린 다. 그리고 중간 혈압이 높은 사람은 장래 심근경색이나 뇌졸중에 걸리기 쉽 다고 하는 결과가 나와 있다. 중간 혈압이 높다고 하는 것은 동맥이 탄력성을 상실하고 있다는 의미이다. 이미 동 맥경화가 시작되고 있거나 혹은 앞으로 동맥경화가 될 위험성이 높다. 혈압치에 대해서는 높을 뿐만 아니라 혈압의 폭이나 최저 혈압치에 주의를 기울이는 것이 중요하다. 2. 비만 판정표 3. 폐활량 측정 (1) 폐활량과 같은 양의 물은 물통에서 밀려나온 물이다. (2) 폐활량이 클수록 오래 달리기 등의 지구력이 높다. 단기적인 운동 특징에서는 차이가 잘 드 러나지 않는다. 72 영재교수 학습표준화자료

73 4. 소변검사 (1) 본 실험에서 사용되는 여과장치는 신장의 사구체에서 보면 주머니로의 여과 과정을 나타낸 것이다. 신장의 재흡수와 재분비 기능은 세뇨관에서 일어난다. (2) 정상적인 경우 소변에서 포도당과 단백질 모두 검출되지 않는다. (3) 포도당 용액의 경우 여과 장치에 걸러지기 전과 후에 모두 포도당이 검출된다. 이는 포도당 분자의 크기가 작아서 여과되기 때문이다. 그런데 정상적인 소변에는 포도당이 포함되어 있지 않다. (4) 포도당은 우리 몸에서 에너지를 생성하는데 필요하기 때문에 소변으로 배설되어서는 안된 다, 그런데, 당뇨병 환자의 소변에는 포도당이 섞여 나온다, 당뇨가 되면 수분평형에 이상 이 와서 갈증, 다뇨증, 식욕 감퇴, 피로감 등이 나타나기도 하며, 세균 감염에 대한 저항성 이 줄어든다. 그리고 당뇨병은 시력상실, 고혈압, 동맥경화증 등의 여러 합병증을 일으키기 도 한다. 5. 생각해보기 1. 혈압이 높다는 것은 무엇을 의미할까? 2. 최저 혈압이 높으면 위험하다든가, 최고혈압과 최저 혈압의 폭이 작으면 위험이라고 하는 말을 들은 적이 있으리라고 본다. 3. 소변에 포도당이 검출된다면 어떠한 겅우인지? 원인과 결과에 대하여 서술하세요. 4. 중간혈압은 어떻게 구하는가? 중간혈압이 높은 사람은 어떠한 일이 일어나기 쉬운가? 5. 만약 쓰레기를 버리지 않는다면 어떠한 일이 일어날 것인가? 예상하여 써보자. 6. 우리가 버리는 쓰레기 중에 플라스틱, 종이, 신문, 캔, 병 등의 경우 어떻게 처리하 는가? 신장 의 기능과 관련지어 설명하여 보자. 중학교 1학년 생물 73

74 10. 개구리와 고양이 폐의 표면적 구하기 주제 금붕어의 혈액 순환 관찰 목표 폐가 폐포로 구성되어 있는 이유를 이해할 수 있다. 준비물 같은 크기의 유리 구슬, 같은 크기의 말린 우유팩 2개, 자, 칼 또는 가위, 폐와 폐포의 구조 사진 실험과정 어떤 두 동물의 폐 모형을 만들어 보고 폐의 표면적을 비교해 보자. 1. A동물의 폐 모형을 말린 우유팩이라 하자. 기체 교환은 우유팩의 표면에서 일어난다고 하자. 2. B동물의 폐모형 내부를 깨끗이 씻어 말린 우유팩에 구슬을 가득 채운다. 기체의 교환은 유리구슬의 표면에서 일어난다고 가정하자. 3. A우유팩의 네 모서리를 잘라 자로 길이를 재고 내부 면적을 계산한다. 74 영재교수 학습표준화자료

75 4. B우유팩에 들어간 유리구슬의 개수를 센다. 유리구슬의 지름을 자로 재어 한 개의 유리구슬의 표면적을 계산한다. 유리구슬 한 개의 표면적 계산 공식 s = 4 π r² s: 유리구슬 한개의 표면적, π= 3.14, r: 유리구슬의 반지름 5. 유리구슬의 개수에 한 개의 표면적을 곱하여 전체 표면적을 계산한다. 단 B의 우유팩의 면적은 합산하지 않는다. S= n s S : 유리구슬 전체의 면적, n: 유리구슬 개수, s: 유리구슬 한 개의 표면적 유의사항 1. 유리구슬이나 기타 둥근 모양의 대용품을 사용해도 좋으며, 구슬로 장난치지 않도록 지도한다. 작은 구슬일수록 표면적의 비는 커진다. 2. 우유팩은 깨끗이 씻은 다음 햇볕에 말린 것을 사용하며, 뚜껑 부위의 면적은 완전히 펴서 계산 한다. 3. 칼이나 가위를 사용할 때 다치지 않도록 주의한다. 4. 폐와 폐포의 모양을 나타낸 자료를 준비해 제시하며 실험 결과를 토의하도록 한다. 실험결과 1. 우유팩 : 폐의 외부 모양, 유리구슬 : 페포 mL 우유팩을 사용한 경우 계산 값 구분 우유팩의 면적(cm 2 ) A동물의 표면적 유리구슬 전체의 표면적(cm 2 ) B동물의 폐 표면적 표면적(cm²) ² 58개 A동물 : B동물 = 414 : : 7 4. B동물이 많은 폐포로 구성되어 표면적이 넓어 기체 교환이 잘 된다. 중학교 1학년 생물 75

76 보충설명 1. 폐는 좌우엽으로 구성되어 있으며, 좌엽에 2엽, 우엽에 3엽으로 구성되어 있고, 많은 폐포로 구 성되어 있다. 폐포는 3억-4억개 정도로 전체 표면적을 계산하면 100m² 정도의 넓이가 된다. 2. 고등동물로 갈수록 주름이 잡히다가 폐포로 구성되어 폐의 표면적이 넓어지는 구조로 많은 양 의 기체교환이 가능하다. 3. 개구리의 폐는 풍선에 약간 주름이 잡힌 정도이므로 많은 양의 기체 교환이 이루어지지 못하므 로 피부로 산소를 녹여 흡수해야 한다. 활동지 [개구리와 고양이 폐의 표면적 구하기] 강남영재교육원 2006년 11월 18일(토) 학교 1학년 이름 실험목표 폐가 폐포로 구성되어 있는 이유를 이해할 수 있다. 준비물 같은 크기의 유리구슬, 같은 크기의 말린 우유팩 2개, 자, 칼 또는 가위, 폐와 폐포의 구조 사진. 실험과정 1. 들어가기 (1) 호흡기관의 원리를 탐구하여 보자. (2) 폐하면 연상되는 것을 적어보자. (3) 호흡기질환과 흡연에 대하여 나의 생각을 서술하여 보자. 76 영재교수 학습표준화자료

77 2. 탐구하기 (1) 사람의 폐에 대한 나의 지식을 알아보자. 1 폐는 왜 필요할까? 2 폐는 어떠한 구조를 하고 있으며 어디에 위치하고 있을까요? (2) 다른 동물들의 호흡기관에 대하여 알아보기 (3) 표면적 구하기 1 A동물과 B동물의 폐 모형을 만들어 보고 폐의 표면적을 비교해 보자. 2 학습주제와 관련지어 가설을 세워 보자. 3 A동물과 B동물의 폐 표면적을 구하기 위하여 어떻게 설계 할까? 4 계산하기 3. 결과 정리 (1) 우유팩 :, 유리구슬 : (2) 200mL우유팩을 사용한 경우 계산 값 구분 우유팩의 면적(cm 2 ) A동물의 표면적 유리구슬 전체의 표면적(cm 2 ) B동물의 폐 표면적 표면적(cm²) 중학교 1학년 생물 77

78 (3) A동물 : B동물 = ( ) : ( ) ( ) : ( ) (4) 결과 정리 생각해 보기 1. 다음 그림은 물고기 개구리 도마뱀 고양이의 호흡기의 모습을 나타낸 것이다. 각 동물의 호흡 기의 구조를 비교하고 특징을 적어보자. 2. 개구리의 몸은 항상 축축하게 젖어있어 공기 중의 산소를 피부로도 흡수한다. 개구리의 폐의 구조를 보고 피부 호흡을 해야 하는 서술하여 보자. 3. 심한 운동을 할 때 숨이 가빠지는 이유는 무엇인가? 4. 폐에 이상이 생기면 어떤 장애가 나타날까? 5. 에베레스트 산과 같이 높은 산에서는 산소가 매우 희박하다. 이런 곳에서 나타나는 증상은 어 떠한가? 6. 호흡기질환과 흡연에 대하여 조사하여 보자. 78 영재교수 학습표준화자료

79 11. 뛸수록 가빠지는 호흡!(사람의 호흡) 주제 뛸수록 가빠지는 호흡!(사람의 호흡) 목표 1. 호흡기관의 구조와 기능을 알 수 있다. 2. 호흡운동의 원리를 알 수 있다. 3. 호흡운동의 조절 원리를 알 수 있다. 4. 기체 분압 차에 의한 가스교환을 이해할 수 있다. 5. 호흡기 질환에 대해 알 수 있다. 준비물 호흡운동 실험장치, 시험관(지름 1.5cm), 청색 BTB 용액, 긴 빨대, 테이프, 비닐봉지, 초시계, 큰 수 조, 500ml비커, 4L플라스틱 통, 30cm 고무호스, 네임펜, 시험관대, 시험관집게, 알콜 램프, 라이터 탐구활동 1. 호흡운동 원리 (1) 숨을 크게 쉬면서 들숨과 날숨 때 갈비뼈와 배의 움직임을 살펴본다. (2) 호흡운동 실험장치에 있는 고무막을 잡아당겼을 때와 놓았을 때 병 속에 있는 고무풍선에 나타나는 변화를 살펴본다. 들숨 원리 (부피, 압력변화 연결지어 설명할 것) 날숨 원리 (부피, 압력변화 연결지어 설명할 것) 중학교 1학년 생물 79