발견!
독도의 새로운 보물들
생각해보기 독도의 생물종 프로그램 내용
청정독도 앞바다의 보물
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독도의 생태계를 구성하는 생물들을 통하여 생물이 환경과 갖는 상호 관계와 생태계 보전의 필요성을 인식한다. 독도 생물 다양성 보존 차원에서 독도 미기록 종을 신종으로 발견하는 과정의 중요성을 인 식한다.
서식지를 기준으로 생물을 분류하여 독도 생태지도를 완성하여 보고, 독도의 미기록종에 관한 자신의 의견을 발표할 수 있다.
국립생태원과 환경부에서 ‘독도 생태계 정밀조사’를 실시한 결과, 확인한 생물종들을 보도 자료로 발표하였다.
“4계절 동안 지형, 식생, 식물상, 조류, 곤충, 포유류, 균류, 해안무척추동물, 해조류 분야를 조사했다. 이번 조사에서 확인된 독도 생 물종 594종은 식물(선태식물 포함) 62종, 조류 70종(멸종위기 야생생물 8종 포함), 포유류 1종, 곤충 35종, 해양무척추동물 191종, 해 조류 230종, 균류 5종이다.”
출처 : 국립생태원 보도자료 2016.09.23.
위에 제시된 그래프와 같은 생물 분포를 갖게 되는 이유를 적어보자.
보충자료
독도의 포유류
독도에서 수행된 포유류 조사는 주로 해양포유류로 물범, 물개, 바다사자에 대한 조사가 수행되어 왔으 며, 대구지방환경청 보고서에는 서도의 설치류 유 입이 언급되어 있다. 하지만 해양포유류는 본 조사 에서 확인되지 않았다. 전년도에는 독도에 서식하는 집쥐에 대한 정밀조사가 수행된 바 있다(국립생태 원). 그 결과 동도와 서도에서 집쥐 흔적과 센서카메 라 영상이 확인되어 독도에서 확인된 포유류는 총 1 목 1과 1종으로 집쥐만이 확인되었다.
출처 : 두피디아
이 외에 독도 경비대에서 관리하고 있는 삽살개 2개체(수호와 천사)는 사육 중에 있으나 포유류목록에서는 제외하였다.
출처 : ipetnews
독도에 자생하는 고유종과 멸종위기 야생생물
고유종 :
특정 지역에만 분포하는 생물의 종으로, 이 종은 주로 지리적 격리가 원인이 되어 나타나는데, 섬에서만 발견되는 특 산종이 그 예가 될 수 있다.섬기린초
출처 : 한국민족문화대백과
섬괴불나무
출처 : 국립수목원국가생물종지식정보
섬초롱꽃
출처 : 국립수목원국가생물종지식정보 울릉도, 독도에서 자라는 특산식물이
며, 학명은 Sedum takesimense Nakai.
이다. 주산지가 울릉도이므로 섬기린초 라고 부른다. 다년초이지만 현지에서는 상록성 작은 관목 같이 자라므로 관목 으로 취급하고 있다.
울릉도, 독도에서 자라는 특산식물이 며, 백색의 꽃이 황색으로 지는 모습은 우아하고 여름철에 무르익는 열매 또 한 아름답다. 싹이 트는 힘이 강하고 성 질이 강건하여 중부지방에서도 잘 자란 다.
울릉도, 독도에서 자라는 특산식물이 며, 자주색 꽃이 피는 자주 섬초롱꽃과 흰 꽃이 피는 흰 섬초롱꽃의 2가지. 속 명 Campanula는 라틴어 campana의 축소형으로 작은 종모양의 꽃이 피는 것을 나타낸다.
멸종위기 야생생물
: 멸종위기에 처했거나, 가까운 장래에 멸종위기에 처할 우려가 있는 야생생물로, 환경부에서 지정하는 생 물을 말한다. 지정된 동식물은 불법포획, 채취, 유통 및 보관 등의 행위가 엄격히 금지되며, 3년 주기로‘전국 분포조사’를 실시하는 등 정부의 관리를 받게 된다.
Ⅰ급
매
출처 : 나무위키
Ⅱ급
물수리
출처 : 나무위키
벌매
출처 : 나무위키
새매
출처 : 나무위키
참매
출처 : 나무위키
뿔쇠오리
출처 : 나무위키
흑비둘기
출처 : 위키백과
검은머리촉새
출처 : 환경부
독도 생태계를 구성하는 대표적인 생물들의 특징에 대해 알아보고, 빈칸을 알맞게 채워보자. 완성한 생물카드를 잘 라서 지도에 붙인 후 독도 생태 지도를 만들어보자.
활동 1 한눈에 보는 독도 생태
출처 : 동아일보
매 [출처 : 나무위키]
[동물]계 [척삭동물]문
매년 서도에서 번식하며, 겨 울철에는 먹이를 따라서 내륙 으로 이동하는 것으로 판단된 다.
뿔쇠오리 [출처 : 나무위키]
[동물]계 [척삭동물]문
동도와 서도에서 서식 및 번 식을 한다.
괭이갈매기 [출처 : 위키피디아]
[동물]계 [척삭동물]문
독도의 우점종으로 동도와 서 도에서 서식 및 번식을 한다.
※우점종 : 지역적 환경에서 가장 많은 개체수를 이룬 군
집의 상태 바다 제비 [출처 : 네이버]
[동물]계 [척삭동물]문
매년 무리를 지어 찾아 와서 동도와 서도를 번식지로 삼는 다.
흑비둘기 [출처 : 위키피디아]
[동물]계 [척삭동물]문
동도의 경비대 건물 인근에서 서식한다.
해국 [출처 : 위키피디아]
[식물]계 [속씨식물]군
서도의 암벽이나 경사진 곳에 서 자라는 식물이다.
땅채송화 [출처 : 위키피디아]
[식물]계 [속씨식물]군
독도의 개척수종으로 후보에 자주 오르는 식물. 동도, 서도 에서 서식한다.
섬기린초 [출처 : 네이버지식백과 ]
[식물]계 [속씨식물]군
동도의 독도 경비대 시설물 주변과 서도의 절벽에 큰 개 체군을 형성한다.
섬괴불나무 [출처 : 울릉도뉴스]
[식물]계 [속씨식물]군
독도의 동도의 오수처리시설 근처에서 군락이 분포한다.
섬초롱꽃 [출처 : 네이버지식백과 ]
[식물]계 [속씨식물]군
서도의 식재지에서 주로 군락 을 이룬다.
작은 멋쟁이 나비 [출처 : 다음]
[동물]계 [절지동물]문
독도 미기록종으로 주로 평 지나 산지에 서식한다.
노랑주걱금좀벌 [출처 : iil]
[동물]계 [절지동물]문
초본 식물들이 식생을 형성하 는 서도에서 주로 발견된다.
갯강구 [출처 : 위키피디아]
[동물]계 [절지동물]문
떼를 지어 살며 밤에는 한 곳 에 모여 쉬고, 낮에 활동하며 물속 에서는 살 수 없다.
거북손 [출처 : 나무위키]
[동물]계 [절지동물]문
바닷가의 바위에 붙어살며 절 지동물의 특징은 거의 없다.
독도 비늘 베도라치 [출처 : 연합뉴스]
[동물]계 [척삭동물]문
2017년 독도 해역에서 국내에 서는 보고된 적이 없던 새로 운 종류의 비늘베도라치가 발 견.
가시배새우(닭새우) [출처 : 김해뉴스]
[동물]계 [절지동물]문
한류성인 닭새우는 울릉도와 독도 인근 해역을 비롯해 시 베리아 등지에 주로 분포.
부채뿔산호 [출처 : 독도센터]
[동물]계 [자포동물]문
제주도, 독도 5~10m에 바위 에서 자포를 갖고 서식한다.
미역 [출처 : 경북일보]
[원생생물]계
주로 한국, 일본의 온대성 연 안지역에서 서식한다.
가시국화조개 [출처 : nifs]
[동물]계 [연체동물]문
제주도, 독도의 암반 표면에 서 부착된 상태로 서식한다.
살오징어
[동물]계 [연체동물]문
주로 겨울철 독도를 비롯한 동해 연안에서 발견된다.
[출처 : http://aafood.co.kr/food/story/view/59]
보충자료
암수가 한 몸에?!
독도새우의 가장 큰 특징은 ‘성전환’을 한다는 점이다. 독도새우는 ‘웅성선숙’하는 ‘자웅동체’라는 특징을 가지고 있다. 즉 암·수가 한 몸에 있는데 수컷이 먼저 성숙한다는 뜻이다. 새우의 알이 성장해 부화하면 먼저 수컷으로 성장하고, 3년차가 되면 완전한 암컷으로 성전환 한다. 따라서 크기와 알의 유무를 보고 새우의 성별과 나이를 짐작할 수 있다. 크기가 작은 것은 무조건 수컷이고, 중간 정도 사이즈는 전환되는 과정이며, 크기가 크고 알을 품은 것은 완전한 암컷이다. 보통은 배에 알을 품지만 일부의 경우 머리 부분에 알이 들어있는 경우도 있다. 염동원 대표에 따르면 “머리에 있던 알이 시간이 지나 면서 배 쪽으로 이동하는 것이 아닌가 짐작 된다”고 한다.
출처 : 김해뉴스, 박상현 객원기자
독도의 최초, 최후의 생명체는?
독도는 화산암의 연령측정에 의하여 약 200만 년 전에 화산활동이 멈춘 것으로 알려져 있습니다. 독도 가까이의 울릉도는 약 9,000년 전까지 화산활동이 있었다고 하니, 독도가 더 오랜 세월을 견뎌 온 셈입니다. 그렇다면 독도 최초의 생명체는 무엇이었을까요?
어떤 이는 화산섬 독도의 최초 생물이 ‘물과 태양의 빛으로 자기 스스로 살아갈 수 있는 녹색식물’일 것이라고 주장합니다.
그런데 과학적 해석은 그렇지 않습니다. 21세기 과학계가 가진 여러 가지 생명과학적 상식을 동원하면 그것은 ‘미생물’이 었을 것으로 짐작됩니다. 현재 독도의 육상에는 여러 가지 열악한 환경을 이긴 미생물이 생존해 있는 것으로 알려져 있습 니다. 반면에 독도 부근의 해양은 따뜻하거나 찬 해수대가 서로 만나는 지역이어서 광합성 세균을 포함한 비교적 다양하고 희귀한 미생물이 많이 살고 있는 것으로 여겨지고 있습니다.
독도에 서식하는 미생물의 종류는 아마도 무척 다양하여 모두 밝히려면 적지 않은 노고가 들 것입니다. 미생물의 개체 수도 독도 서식 생명체마다 자신의 무게 중 10% 이상이 미생물일 것을 고려하면 측정하기 곤란할 정도로 엄청날 것입니다.
독도 초기의 미생물은 아무래도 세균일 것 같습니다. 세균 중에서도 태양에너지로 광합성을 할 수 있으며 정적 진화를 해 온 것으로 알려진 시안세균(cyanobacteria)일 가능성이 높습니다. 안타깝게도 아직 증거로 보고되거나 확인되지는 않았지만요.
위의 사진은 바로 미생물의 화석이라 할 수 있는 스트로마톨라이트(stromatolite)의 모습입니다. 그것은 시안세균을 비롯한 생물의 광합성 활동으로 생겨난 줄무늬가 있는 암석을 이릅니다. 사진 속의 암석 시료는 약 1억 년 전 중생대 백악기에 형 성된 화석으로, 경북 하양에서 출토된 것을 경북대학교 산격동 교정 제2과학관 앞 화단으로 옮겨 전시해 놓은 것입니다.
만약 독도 환경이 일반 생명체가 살 수 없을 정도가 되더라도, 독도를 최후까지 지킬 생명체는 미생물일 가능성이 높습니 다. 아무리 열악한 환경이 닥쳐도 미생물은 생존율이 높고 환경에 대한 적응력이 뛰어나기 때문입니다. 특히 여러 종류의 극한 적 스트레스에 잘 적응하는 극한미생물이 마지막까지 독도를 지킬 것으로 보입니다. 그런 점에서 독도 최초나 최후의 생명체는 공히 미생물일 것입니다.
출처 : 괭이갈매기, 땅채송화와 미생물의 섬
뉴스를 보면 국내 미기록 종, 독도 미기록 종 이라는 단어가 나온다. 미기록 종이란 무엇일까?
출처 : KBS1 뉴스
국내 미기록 종과 독도 미기록 종의 차이점을 써본 후, 미기록 종 발견이 어떤 의미가 있는지 자신이 생각을 발표해 보자.
활동 2 미기록 종?!
생각해보기 같을까? 다를까?
프로그램 내용
보물을 찾는 과학적인 방법
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T/E
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생물을 확인하는 방법으로 생명공학 기술이 이용됨을 설명하고, DNA를 추출하는 실험을 통하여 DNA에 관하여 설명한다.
생명공학 기술 중 우리 생활에서 다양하게 사용되고 있는 PCR과 겔전기영동의 원리를 알아보고 그 기 술을 활용하고 있는 예를 설명한다.
생물과 관련된 기술이 변화하였음을 설명하고, 자신의 진로나 관심사와 관련된 글을 작성해본다.
아래에 제시된 생물 사진 중에서 같은 생물이 있을까? 있다면 어떤 생물이 같을지 아래 빈칸에 써보자.
➊ ➋
➌ ➍
출처 : news1
출처 : 낚시광장
출처 : 네이버지식백과
출처 : 현대해양
외형적인 특징만으로는 기존의 생물과 새롭게 발견한 생물을 구분하는 것에는 한계가 있다. 미기록 종을 확인하는 과학적인 방법은 무엇일까?
지구상의 생물들은 종에 따라 독특한 유전자 염기서열을 가지고 있으며, 모든 동물이 각자 다른 모습을 하고 있다. 특정 동물을 다 른 동물과 구별할 수 있는 것은 유전자 배열순서에 있다. 각각의 생물마다 DNA는 염기서열의 차이를 보인다.
DNA를 분석하려면 혈액이나 세포를 추출하면 된다.
철저한 분석에는 약 10만개 분량의 세포에 있는 DNA가 필요하지만 ‘중합효소 연쇄반응’(PCR, Polymerase chain reaction)을 이용 해 원하는 부분의 DNA를 증폭하면 수 시간 내에 필요한 양을 얻을 수 있다.
다음으로는 수가 늘어난 DNA에 제한 효소를 넣는다. 제한 효소는 짧은 염기서열이 반복되는 부위에서 반복되는 염기서열의 횟수 에 따라 DNA를 가위처럼 자르는 역할을 한다. 짧은 염기서열이 반복되는 부위는 개인마다 모두 달라 서로 다른 크기의 DNA 조각 이 만들어진다.
마지막으로 이 잘려진 DNA들을 크기에 따라 분리하는 전기영동기라는 기기에 넣으면 작은 조각은 큰 조각보다 멀리 이동하게 돼 DNA 조각들이 띠 형태로 나타나게 된다. 이것을 DNA 지문이라고 한다.
DNA 지문을 통하여 각각의 생물을 분류할 수 있다.
출처 : 세계일보 2007.04.09. 일부 발췌
활동 1 보물을 찾는 여정!
신종을 발견하는 과정에는 몇 가지 생명공학 기술이 이용되고 있음을 알았다. 생물 과학자가 되어 신종을 발견하는 과정을 따라가 보자.
미지의 생물을 찾아서
지금도 과학자들은 꾸준히 새로운 생물을 찾아서 보고하고 있어. 이렇게 새로운 생물을 찾는 이유는 생태계를 구성하는 생 물에 대해 잘 알기 위해서야. 새로운 생물을 발견하고 생태계 안에서 그 생물의 역할이 무엇인지 알게 된다면 생태계가 어 떻게 유지되는지 더 잘 알 수 있겠지?
또한 다양한 생물이 자연에 적응해 살아가는 방법을 통해 생명 현상의 원리를 파악할 수 있어. 종은 생물이 각 환경에 맞게 나누어지는 과정을 통해 생기거든. 따라서 새로운 종이 발견되면 그 생물이 살아남기 위해 어떻게 진화했는지에 대한 새로 운 정보를 알 수 있지. 마지막으로 새로운 생물을 발견하는 건 생물다양성 확보에 중요해. 새로운 생물은 식량, 의약품 등 우리에게 유용한 자원이 될 수 있기 때문이야.
신종생물을 발견하기까지
비록 매년 수많은 생물이 새로 발견되고 있지만, 신종 생물을 발견하고 인정받는 것은 굉장히 어려운 일이야. 탐사 과정도 힘들 뿐만 아니라 인정받기까지 시간도 오래 걸리거든. 하지만 지금 이 순간에도 세계의 수많은 과학자들은 새로운 생물을 찾아 열대우림과 바다, 동굴 등 험난한 지역을 탐사하고 있단다. 신종 생물은 어떤 과정을 거쳐 발견되고 인정받는지 알아 볼까?
신종 생물은 어떻게 찾을까?
사람의 발길이 많이 닿지 않은 열대우림, 바다 등에서 다양한 생물을 채집한다. 채집한 표본을 모양이 비슷한 생물끼리 나 누어 모은다. 미생물은 형태가 단순해 유전정보를 이용해 분류해야 한다. 기존의 생물과 다르게 생긴 생물이 있다면 신종 일 가능성이 있다. 단, 단순한 변이이거나 암수의 차이, 어른과 새끼의 차이 등으로 인해 달라 보일 수 있으니 표본은 최소 한 2개 이상이어야 한다. DNA 염기서열 분석을 통하여 과거에 같은 생물이 발견됐는지 확인한다. 가장 비슷한 생물이 담 긴 문헌과 비교하여 이미 발견된 종인지 아닌지 확인한다. 형태가 다른 새로운 종류라면 논문을 작성해 발표한다. 이후 논 문이 심사를 받고 새로운 종을 발견한 것으로 인정받기까지는 몇 년이 걸리기도 한다.
앗, 세상에 이런 생물이!
그럼 이제 본격적으로 미지의 생물을 찾아가 볼까? 새로운 생물을 찾는 과학자들이 가장 눈여겨보는 곳 중 하나가 바로 바 다야. 바다는 다양한 생물이 사는데다가 넓어서 새로운 생물을 발견할 가능성도 높거든.
신종생물은 우리 주변에도 있다!
새로운 생물을 찾아 깊숙한 열대우림과 험난한 바다, 고립된 지역, 극한의 환경을 탐사하는 과학자들의 모습을 보니 함께 따라나서고 싶지? 운이 좋다면 새로운 생물에 자기 이름을 붙일 수 있을지도 몰라. 신종 생물임이 확인되면 발견자는 이름 을 붙일 수 있는 권한을 갖게 되거든. 최근에 독도에서 발견된 신종 미생물에 독도라는 이름을 붙였듯이 말이야.
알고 보니 신종이네?
신종생물을 찾고 생물다양성을 확보하는 데는 우리 주변의 생물에 지속적인 애정과 관심을 갖는 것이 중요하단다. 우리나 라의 산과 들, 강에도 아직 발견되지 않은 생물이 얼마든지 있을 수 있어. 물론 그 중에는 인간의 욕심 때문에 미처 알려지 기도 전에 멸종되는 생물도 있을 거야. 이 때문에라도 우리는 주변의 생물에 관심을 가져야 해. 인간 때문에 멸종 위기에 놓인 생물을 찾아 보호하는 것은 자연에 대한 우리의 의무거든. 친구들도 지금부터 주변의 생물을 세심하게 관찰해 봐. 혹 시 아니? 신종 생물을 발견해 멸종 위기의 생물을 구하고 자기 이름을 남기는 영광까지 누리게 될지?
출처 : d라이브러리
미지의 생물을 발견하는 것은 어떤 의미가 있을까?
미지의 생물이 신종 생물인지 확인하는 방법은 무엇일까?
신종 생물의 이름은 어떻게 만들어지는 것일까?
‘독도넬라 코레엔시스’ ‘동해아나 독도엔시스’
출처 : 한겨레 신문 출처 : 한겨레 신문
활동 2 DNA를 추출해보자!
소금물을 입 속에 넣고 강하게 헹구면 입 속의 상피세포가 떨어져 나오게 된다.
DNA의 염기서열을 분석하는 첫 번째 단계인 DNA를 추출하는 실험을 해보자.
[재료] 세제, 염화나트륨, 유리병, 플라스틱 스틱, 종이컵, 거즈, 고무줄, 플라스틱 스포이트, 에탄올, 시험관, 샘플병, 시험관 대, 중탕할 비커, 뜨거운 물, 온도계
[추출용액 준비하기, 8인용]
세제 용액 : 세제 25ml에 물 75ml를 섞어 25%의 세제용액을 만든다.
염화나트륨 수용액 : 염화나트륨 10g에 물 120ml를 섞어 8% 염화나트륨 수용액을 만든다.
[동물세포의 DNA 추출]
1. 염화나트륨 수용액 15ml를 입안에 넣고 강하게 헹구어 낸다.
TIP 최대한 아무것도(물도) 먹지 않은 상태에서 5분 동안 입안에 침을 모았다가 하는 것이 좋다.
2. 작은 종이컵에 1장의 거즈를 펴서 반으로 접어 2겹이 된 거름망을 덮고 고무줄로 고정시킨 다음, 입 속을 헹군 염화나트 륨 수용액을 뱉어 담는다.
3. 입 속을 헹군 염화나트륨 수용액이 다 걸러지면, 이 용액을 시험관 바닥에서부터 2cm 높이가 되도록 넣는다.(약 2ml)
4. 이 시험관에 세제용액 1ml를 넣은 후 플라스틱 스틱으로 천천히 저어 섞어준다.
TIP 세게 저으면 거품이 생겨서 실험이 어려우므로 천천히 섞이도록 저어준다.
세제용액은 인지질로 이루어진 세포막과 핵막을 분해하여 DNA가 빠져나오게 한다. 소금물은 DNA를 전기적 중성상태 로 만들어 잘 뭉치게 하며, 히스톤단백질을 분리하여 순수한 DNA가 되도록 돕는다.
5. 위 시험관을 10분간 따뜻한 물(60~70°C 정도)에 담가둔다.
약 50°C에서 DNA분해효소가 변성되어 DNA를 보호한다.
※ DNA의 변성온도는? 약 80°C
6. 이 시험관에 스포이트를 사용하여 에탄올 6ml를 천천히 흘려 넣어 층을 만든다.
TIP 시험관을 약간 기울여 에탄올이 벽을 타고 아주 천천히 흐르도록 넣어준다.
7. 5~10분간 가만히 두고 에탄올 층에서 일어나는 현상을 관찰한다.
8. 시험관의 에탄올 층에 거미줄과 같이 DNA가 응고되어 나타나면 스포이트로 빨아당겨 건져서 샘플병에 옮기고 에탄올 을 채워 넣은 후 뚜껑을 닫는다.
DNA는 물에서 잘 녹지만 에탄올에서는 잘 녹지 않으므로 시험관에 에탄올을 넣으면 DNA의 용해도를 낮추고, DNA가 안정적으로 엉기게 해준다.
출처 : 일반생물학실험
DNA의 추출 과정에서 사용된 염화나트륨 수용액, 세제용액, 에탄올 각각의 역할을 정리해보고 발표해보자.
염화나트륨 수용액 세제 용액 에탄올
활동 3 PCR & 젤 전기영동
DNA염기서열을 분석하는 두 번째, 세 번째 단계는 특별한 기계가 필요하기 때문에 생물 연구를 전문적으로 하는 연구소에서 시행한다. 생물을 연구하는 “경북대학교 계통진화유전체학연구소”에 방문하여 보자.
계통진화유전체학 연구소는 PCR과 젤 전기영동을 기본으로 하는 다양한 생명 공학 기술이 시행되고 있는 곳이다. 몇 가지 연구 분 야를 살펴보면 다음과 같다.
본격적으로 DNA 염기서열을 분석하는 발생학 연구분야와 생물정보학 연구분야를 함께해보자.
계통진화유전체학연구소
• 분자유전학적 개념을 바탕으로 마커를 개발
• 생물의 소진화 유전체 전체를 해독
• 다양한 유전자 마커를 개발하여 멸종위기종의 보전지위 평가
계통진화유전체학
발생학 생물정보학
• 연구 영역에서 도출된 방대한 양의 데이터를 수합하여 가공하고 이를 데이터베이스화함.
1. 중합 효소 연쇄 반응에 필요한 요소
PCR을 위해서는 2개의 프라이머, 열에 저항성이 큰 DNA 중합 효소, 4종류의 디옥시리보뉴클레오타이드(dNTP)가 필요하다.
프라이머 : DNA 합성 과정에서 3´말단을 제공하여 출발점 역할을 하는 짧은 단일 DNA 가닥
DNA 중합 효소 : 주형 가닥의 DNA에 상보적인 디옥시리보뉴클레오타이드를 연결하여 DNA를 합성하는 효소
디옥시리보뉴클레오타이드(dNTP) : DNA를 구성하는 기본 단위체로, 4가지 염기를 모두 제공해야 하므로 dATP, dTTP, dGTP, dCTP 4종류를 모두 넣어 주어야 한다.
DNA 중합 효소
중합 효소 연쇄 반응(PCR)은 고온에서 반응이 진행되기 때문에 일반적인 DNA 중합 효소를 이용할 수 없고 고온에서도 변성되지 않 는 Taq DNA 중합 효소를 이용한다. 이 효소는 고온에 사는 극호열균에서 얻었으며 최적 온도는 72℃로, 95℃ 정도의 고온에서도 변 성이 일어나지 않는다.
2. 중합효소 연쇄 반응 과정
: PCR 1회는 3단계로 이루어진다.PCR [Polymera se Chain reaction]원리와 반응 동영상 감상
출처 : 나무위키 DNA 변성
이중 나선 DNA를 90~96 ℃의 높은 온도로 가열하여 단일 가닥으로 분리 한다. → 분리된 각각의 DNA 가닥은 새로운 DNA를 합성하는 주형 DNA가 된다.
프라이머 결합
온도를 50~65 ℃로 낮추어 프라이머 를 분리된 DNA 양쪽 가닥 말단에 결 합시킨다. 프라이머는 DNA의 특정 염 기 서열에만 결합하므로 표적 DNA만 을 선택적으로 증폭시킬 수 있다.
※ 표적 DNA 염기서열의 말단과 프 라이머가 상보적인 결합을 한다.
DNA 합성
DNA 중합 효소의 작용으로 주형 DNA 가닥에 상보적인 디옥시리보뉴 클레오타이드(dNTP)가 결합하여 새로 운DNA 가닥을 합성한다. (DNA 중합 효소가 작용할 수 있도록 72 ℃ 정도 로 한다.)
보충자료
PCR 과정에서 증폭시키고자 하는 표적 서열과 동일한 DNA 조각은 세 번째 주기부터 생기고, 20회 이상의 순환 반응 후에 표적 서열 분자는 10억 배 이상으로 증폭된다.
PCR의 활용
PCR은 다양한 DNA를 증폭하는 데 사용되고 있다. PCR은 빙하기에 얼어 버린 4만 년 된 매머드, 범죄 현장에서 발견된 극소량의 혈액, 조직, 정액, 등에서 추출한 DNA, 태아의 유전 질환을 검사하기 위해 배아 세포에서 추 출한 DNA, HIV처럼 검출하기 어려운 바이러스에 감염된 세포에 존재하는 바이러스 유전자 등 다양한 DNA를 증폭하는 목적으로 사용된다.
출처 : zum 학습백과
출처 : SCIENCING
겔 전기영동에 대해서 알아보자.
전기영동 실험 수업 동영상 감상
겔 전기영동은 젤리 같은 물질로 얇게 만든 겔을 사용하여 단백질이나 핵산과 같은 거대 분자를 크기나 전하에 의해 물리적으로 분리하는 방법이다. 겔 한쪽 끝 홈에 DNA 혼합물을 넣고 혼합물 쪽 겔에 음극(-)을, 반대편 양극(+)을 연결한 후 전류를 걸어 주면 전기적으로 음성을 띠는 DNA가 양극(+)으로 이동한다. 이때 DNA 조각은 긴 것이 작은 것보다 천천히 이동하므로 DNA가 길이에 따라 분리되어 띠로 나타난다.
각 띠는 같은 길이의 DNA 분자가 모인 것으로, 염색하면 띠를 확인할 수 있다. 만일 DNA가 방사성 물질로 표지되어 있다면 사진 필름 위에 노출하거나 형광 염색 물질로 표지하여 형광을 측정할 수 있다.
겔 전기영동 실험 재료 & 실험 과정
아가로스
끓이면 녹아나지만 다시 식히면 묵처럼 굳는 성질이 있는 독 특한 다당류.
TAE buffer
pH를 안정시키는 완충용액. 전기영동을 하면 DNA를 이동시 켜야하는데 이 DNA의 운반체들이 이온들이며 이러한 이온을 buffer가 공급.
Loading dye
glycerol이 들어 있어서 DNA를 agarose gel에 loading할 때에 퍼지지 않고 가라 안도록 해주는 역할. loading dye에 색이 있 는 것은 loading 되는 동안 밴드가 얼마만큼 내려가는가를 확 인해주는 역할
EtBr (Ethidium bromide)
겔에 UV를 쬐어주면 EtBr에 의해 발광된 밴드를 확인 할 수 있는데, 이것은 UV의 파장이 DNA에 의해 흡수되면 그 에너지 가 EtBr에 전달되기 때문
(EtBr은 강력한 발암물질. 이 염색액을 다룰 때에는 반드시 비 닐장갑을 사용)
출처 : 두피디아
➊st
250ml 플라스크(flask)에 아가로스(agarose) 1g와 1X TAE buffer 100ml을 넣는다.
➋nd
아가로스(agarose)가 녹을 때 까지 전자레인지에 1분 30초 정도 돌린다. (증발을 막기 위해 flask를 랩으로 쌈)
➌rd
뜨거운 아가로스(agarose) 용액이 따뜻한 정도로 식을 때 까지 잘 흔들어 준다.
➍th
Cassette에 조심히 붓고 DNA를 loading할 comb을 꽂아준다.
➎th
실온에서 20-30분 정도 아가로스겔(gel)을 완전히 굳힌 후, comb을 뽑는다.
➏th
완성된 겔(gel)을 전기영동 탱크(tank)에 설치한 후, gel을 충분히 덮을 수 있도록 TAE buffer를 부어준다.
➐th
Loading dye 와 DNA 샘플을 섞은 후, 겔 홈에 주입한다.
➑th
양극에 빨간 도선, 음극에 검은 도선을 연결하고 100 Volt에서 1시간 전기영동한다.
➒th
DNA가 어느 정도 내려갔으면 gel을 꺼내 EtBr solution 에 10분 담가 염색한다. * EtBr(Ethidium Bromide)
➓th
UltraViolet(UV) 에서 염색된 DNA를 관찰한다.
아래의 전기영동 과정을 보고 전기영동 시 DNA의 이동에 영향을 주는 요인은 무엇인지 생각해보고 알맞은 단어에 동그라미 해보자.
전기영동시 DNA의 이동에 영향을 주는 요인은 무엇이 있을까?
출처 : 위키피디아
학교에서의 실험과 생물 연구소의 방문을 통해, 독도에서 신종 생물을 발견하기까지의 과정과 발견한 후의 과정까 지도 알게 되었다. 생물을 연구하는 연구원님께 궁금한 점 등을 정리하여 인터뷰를 진행해보자. 생물 과학자가 되 어 본 소감문을 작성하고 발표해보자.
학년 반 번 이름
장 소 날 짜
연구원 이름 전문분야
인터뷰 내용
생물 과학자가 되어 본 소감과 나의 꿈과 진로, 직업에 대한 생각을 적어보자.
활동 4 보물을 찾아 본 소감
평가계획
평가계획 학생 자기/동료 평가 기준표
평가 방법
평가
영역 평가기준 평가 척도
상 중 하
자기 평가
상황 제시
제시된 상황의 문제를 중요하게 인식하려 노력하였는가?
흥미를 가지고 상황을 해결하려 하였는가?
문제를 해결하기 위한 다양한 과학지식을 이해하였는가?
창의적 설계
DNA를 추출하는 실험과정에서 과학적인 요소를 잘 반영하였는가?
DNA를 추출하는 실험과정을 정교하게 시행하였는가?
감성적 체험
과제를 끈기 있게 해결하려 하였는가?
새로운 내용을 배우고 싶어 하며, 도전과제 해결에 적극적으로 참여하였는가?
동료 평가
상황 제시
조원별로 역할 분담이 잘 되었으며 협력을 통해 적극적으로 문제 해결을 수행하였는가?
창의적 설계
조원별로 역할을 나누어 창의적이고 다양한 아이디어를 고안하여 의견을 잘 수렴하였는가?
감성적
체험 생명공학 기술을 다루는 생물 과학자가 되어본 소감문을 잘 작성하였는가?
