본 연구는 창의적 문제해결력 신장을 위한 초등 과학 교육과정 개발을 위한 2차 연구의 첫 단계로서 초등 과학교육의 세 가지 영역인 물상과학(물리+화학), 생명과학(생물), 지구과학의 개념들간에 공통적으로 함축되어 있는 주제들을 찾아내어 주제중심으로 교과내용의 재구성을 시도하는 연구이다. 채택한 주제는 에너지, 변화, 상호작용, 규모와 구조, 안정성의 5가지로서 이들은 각 학문 영역의 개념들이 단편적으로 제시되는 교육과정의 구성방식을 획기적으로 전환하도록 이끌어 줄 수 있는 하나의 모델이 될 것을 기대한다. 재구성의 절차는 우선, 물상과학, 지구과학, 생명과학의 영역별 총괄개념을 정하고, 그것을 다시 학년별 주개념으로 나눈 다음, 위의 다섯가지 주제별로 하위개념들을 기술하였다.
코끼리조개의 인공종묘생산 기술개발의 일환으로 성숙된 모패를 절개법에 의하여 인공수정시켜 난 발생 및 유생의 발달과정을 관찰한 결과를 요약하면 다음과 같다. 코끼리조개의 난은 분리침성란으로 나타났으며, 방란직후 알의 모양은 타원형이나 수정이 되면 직경 $70\mu$m의 구형으로 된다. 수정난의 발생은$ 11^{citc}C$에서 4시간 후 4세포기로 되고, 2일이 지나면 담륜자 유생(trochophore larvae), 수정 후 3일째에는 D상 유생, 23일째에는 각정기, 36일째에는 성숙유생으로 되었다. 수온(w)에 따른 각 단계별 소요시간(t)의 관계를 보면, 8세포 : 1/t=0.0209 w-0.1167 (r=0.9967) 포배기 : 1/t=0.0055 w-0.0192 (r=0.9825) 담륜자기 : 1/t=0.0034 w-0.0155 (r=0.9907) D상 유생기 : 1/t=0.0014 w-0.0023 (r=0.9843) 상기 식에서 산출된 코끼리조개의 생물학적 기초수온은 3.82$^{\circ}C$였다.
최근 들어 초음파를 활용한 항암 치료법은 미세한 기포 또는 조영제를 환자에게 주입한 후 특정 주파수의 초음파를 발생시켜 세포의 괴사를 유도하는 치료법으로서, 항암치료 중 발생가능한 부작용을 현저히 감소시킬 수 있는 유용한 치료법으로 제안되고 있다. 이는 정기적인 세포의 사멸은 세포의 손상과 관계없이 필수적인 생물학적 프로세스이며, 초음파는 이러한 세포의 사멸을 유도 또는 증폭시키는 효과가 있기 때문으로 알려져 왔다. 한편, 광 역학 치료는 광원의 고유한 파장에 따라 반응하는 광감응제 등과 같은 화합물을 추가적으로 인체에 주입함으로써 특정 암세포의 괴사 유도가 가능하며 이를 위해 다양한 종류의 레이저 사용이 가능하다. 하지만, 고가의 광원과 대형화된 장비, 광원의 자극으로 인한 발열 현상 등의 한계로 제한적인 사용이 가능하여왔다. 이러한 기술적 한계는 소형 발광 다이오드가 개발됨에 따라 광 역학 치료 장비의 소형화와 발열현상의 제어가 가능하게 되었고, 그 결과 발광 다이오드는 레이저의 대체광원으로 인식되었다. 따라서, 본 논문에서는 의료용으로 광범위하게 사용되며, 부작용이 적고, 비교적 저주파인 1 MHz 초음파 발생장치와 저렴한 발광다이오드를 복합적으로 융합한 일체형 암세포 증식억제 모듈을 개발하고 이를 암세포에 적용시켜 효과를 정량적으로 분석하고자 한다.
본 연구에서는 초임계 이산화탄소 추출기술의 scale-up을 위한 기초 연구로서 추출 용량이 다른 두 종류의 초임계 추출장치를 사용하여 추출기 용량, 초임계 이산화탄소의 흐름방향, 캐놀라 씨앗 입자의 크기, 온도, 압력 등의 공정변수가 캐놀라 오일의 추출 속도와 수율에 미치는 영향을 조사하였다. 분쇄된 씨앗의 입자 크기가 작을수록 추출 효율이 증가하였으며, 약 330 bar 이하의 압력에서는 온도가 증가함에 따라 추출 효율이 감소하고, 330 bar 이상의 압력 범위에서는 온도 증가와 함께 추출 효율이 증가하는 crossover 지점이 나타나는 것을 확인하였다. 추출기의 용량을 10배 증가시킨 경우 추출용량이 추출 수율에 거의 영향을 미치지 않는 다는 것을 알 수 있었으며, 초임계 이산화탄소가 추출기 아래에서 위로 흐르는 경우 반대 방향에 비해 추출 속도가 훨씬 더 높다는 사실을 확인하였다. 또한, 초임계 이산화탄소로 추출된 캐놀라 오일의 트리글리세라이드와 지방산의 조성은 유기용매 추출에 의해 얻은 오일의 조성과 비슷하였으며, 추출 시간이나 초임계 유체의 흐름 방향에 따라서도 오일 조성에 큰 변화가 없음을 확인하였다.
김치유래 유산균 단호박 발효음료의 개발을 위해 김치에서 유산균 19종을 분리하였다. 이후 진행된 인공 위액 및 인공 담즙산 실험에서 살아남은 유산균 1종을 선별하였고 이를 C332라 명명하였다. 이 C332는 앞으로 진행되는 모든 실험에서 종균으로 사용하였다. C332는 인공 위액에서 1.66 ${\times}$$10^5$ CFU/m${\ell}$, 담즙산에서 1.49 ${\times}$$10^6$ CFU/m${\ell}$ 만큼의 생균수를 측정하였다. C332를 단호박 배지에서 호기적과 혐기적으로 배양한 결과 광밀도, pH에서 큰 차이를 발견하지 못하여 통성혐기성 미생물임을 확인하였고, E.coli에 대한 항균활성 측정결과 14 mm의 클리어존이 생겨나 E.coli에 대한 항균활성을 확인하였다. 발효가 끝난 단호박 배지는 pH가 3.8까지 떨어졌으며, 산도는 1.41%이다. 16s rRNA full sequencing을 통해 C332는 Lactobacillus plantarum으로 동정되었다. 이후 관능검사를 통해 발효 시간별, 농도별로 발효음료가 유의수준 5%로 유의성이 있음을 검증하였다. 저장성평가를 통해 12일간의 저장기간 중 약간의 산도증가 경향과, 약간의 pH 저하경향을 확인하였고, 우리나라 호상요구르트의 유산균 기준치 (1.0 ${\times}$$10^8$ CFU/m${\ell}$)를 상회하는 생균수 (발효 후 경과 12일 1.15 ${\times}$$10^8$ CFU/m${\ell}$)를 확인하여 저장성이 우수한 것으로 나타났다.
한 분류군의 진화의 역사를 파악하기 위해서는 분류군 내에서 가장 먼저 분지한 군(기저군)을 알아내는 것이 중요하다. 피자식물의 계통과 진화를 이해하고자 많은 식물학자들은 형태적 연구와 화석적 증거에 의해 현존하는 피자식물들 중 가장 먼저 분지하여 다른 모든 피자식물들과 자매군을 형성하는 분류군을 파악하려고 노력해 왔다. 최근 분자계통학의 기술적 발달과 자료의 축적으로 현생 기저 피자식물군에 대한 객관적 증거들이 제시되고 있다. 여전히 논쟁의 여지는 있지만, 대부분의 식물계통학자들은 1) 다수의 유전자들의 계통분석적 접근, 2) 복제된 두 유전자군의 계통수 네트웍 형성법, 3) 유전자의 구조적 접근 등의 분자적 증거에 의해 현생 기저 피자식물이 뉴칼레도니아에 자생하는 1과 1속 1종 식물인 Amborella trichopoda Baill.임에 동의하고 있다. 그러나 또 다른 가능성으로 Nymphaeaceae (수련과)와 A. trichopoda가 하나의 분계조를 형성하고 형성된 분계조가 다른 모든 피자식물의 자매군임을 지지하는 증거들도 일부 제시되어 현생 기저 피자식물에 대한 논쟁은 계속되고 있다. 현대 분자생물학적인 신기술의 발달은 대량의 분자적 자료를 제공하고 있어 이들 논쟁 해결의 실마리를 제공해 주고 있고, 진화적 모델식물로서의 Amborella 전체 유전체의 염기서열 결정과 이에 대한 파생연구는 Darwin이 지독하게 풀리지 않는 미스터리라 표현한 피자식물의 기원과 분화에 대한 해답을 제시해 줄 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구는 식물조직배양 기술을 이용하여 대량으로 배양된 산삼부정근의 추출물에 대한 화장품 원료로서의 응용 가능성을 검토하였다. 본 실험에서 사용된 산삼부정근은 강원도 평창에서 채취한 110년생 천종산삼으로부터 유래된 캘러스에서 부정근을 유도한 후 절취하여 생물 배양기에서 액체 현탁액으로 대량 배양시켰다. 약 5주간의 배양기간을 거쳐 증식된 산삼부정근을 세척하고 건조시킨 후 추출하여 산삼부정근 추출물을 얻었다 조직 배양된 산삼 부정근 추출물의 in vivo에서의 미백 효과를 검증하기 위하여 조직배양된 산삼부정근 추출물을 함유한 제형을 이용한 미백 임상실험을 실시하였다. 그 결과 산삼부정근 추출물을 함유한 제형에서 두드러진 미백효과를 보여주었으며 통계적으로도 유의차(p<0.0001)를 보여주었다. 그러나 산삼의 주요 성분인 일부 saponin에 대한 tyrosinase 억제 실험 및 B-16 melanoma를 이용한 미백 실험을 실시한 결과 미백효과가 $10\%$ 이하로 낮게 나왔으며 인삼 및 홍삼 추출물의 경우에서도 산삼부정근 추출물과 같은 농도에서는 거의 미백 효과가 관찰되지 않았다. 또한 항산화 효과를 알아보기 위한 DPPH 실험에서는 산삼부정근 추출물이 $0.05\%$ 농도에서 $85\%$ hydroxyl radical 소거능을 보여주었다.
천연기념물 어름치 Hemibarbus mylodon의 복원학적, 발생학적 특징을 밝히기 위하여 난 발생 및 초기생활사 연구를 실시하였다. 자연에서 친어를 채집한 후 실험실로 옮겨 사육하면서 약 15개월 후에 암 수의 인공 성숙에 성공하였다. 성숙한 암컷과 수컷은 Ovaprim (0.5 mL/kg)을 주사하여 산란을 유도하였고 건식법으로 인공수정시켰다. 산란된 성숙란(n=30)은 $2.21{\pm}0.06mm$이었으며, 접착성을 띤 불투명한 회색이었다. 수정란은 수온 $20{\pm}1^{\circ}C$에서 수정 후 78시간(50%)만에 부화하였으며, 부화 직후의 자어는 전장 $6.6{\pm}0.75mm$ (n=10)이었다. 부화 후 14일에 전장 $13.5{\pm}0.23mm$ (n=10)로 난황흡수가 완료되어 후기자어로 이행하였다. 부화 후 21일에는 전장 $14.8{\pm}0.45mm$ (n=10)로 모든 지느러미 기조가 정수가 되어 치어기로 이행하였다. 100일 후에 전장 $33.0{\pm}4.25mm$ (n=10)로 1쌍의 입수염이 나타나고 체측의 반문과 체형이 비교적 성어와 유사하였다. 본 연구에서 얻어진 사육 기술 및 초기생활사 특징은 어름치의 보전생물학적 측면에 도움이 될 것으로 사료되었다.
대청호와 같이 규모가 큰 인공호수에서의 유해조류 발생을 사전에 예측하고 대응하기 위해서는 생물 화학적 연구와 더불어 GIS, RS 기술을 활용하는 지역분석 전산시스템의 개발도 필요하다. 이 논문의 목표는 대청호에서의 유해조류 생산을 저감시키기 위하여 남조류의 발생에 대한 예보모델을 개발하고 GIS를 기반으로 한 남조류 발생 조기예보시스템을 개발하는 것이다. 이를 위해 대청호에서의 남조류 발생과 환경인자와의 관계에 대한 선행연구 사례들을 분석하였으며, 그 결과 남조류 예보모델 개발을 위해 사용할 환경인자로서 강수와 기온을 선정하였다. 선정한 환경인자와 남조류 발생과의 정성적 상관관계 분석결과를 토대로 대청호의 남조류발생을 수역별로 예측할 수 있는 Rump 모델을 개발하였는데, 이 예보모델은 남조류의 최초발생시기와 급성장시기에 대한 예측이 가능하다. 개발된 예보모델은 GIS를 기반으로 한 남조류 대발생 조기예보시스템에 적용하였으며, 그 결과 대청호에서의 남조류 대발생을 예측하고 관련 자료들을 관리할 수 있는 지리정보시스템이 개발되었다.
연구배경 : 종양괴사인자(tumor necrosis factor ; TNF)는 다양한 생물학적 기능을 가지고 있는 바, 그 중 생체 외에서 증명된 뚜렷한 항암 효과로 말미암아 최근 항암 유전자요법의 중요한 대상으로 관심을 모으고 있다. 현재 유전자 이입의 기술적 문제로 생체 외에서 암세포에 유전자 이입을 시행한 후 이를 다시 환자의 생체내로 이식하는 방법이 연구의 주종을 이루고 있다. 그러나 저자들의 과거의 연구를 포함한 여러 연구에서 TNF가 이입된 암세포는 TNF에 대해 내성을 보이는 것으로 증명되었고 이에는 새로이 방어 단백질을 합성하는 것이 관여할 것이라는 시사가 있었다. 이 획득내성의 기전을 밝히는 것이 종양생물학의 이해를 넓히고 보다 효과적인 항암 유전자요법을 개발하기위한 매우 중요한 과제로 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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