결론적으로, 테트라사이클린은 세균의 단백질 합성을 막아 작용하고 세팔로스포린은 세포벽 합성을 억제하는 방식으로 작용한다. 두 항생제는 각각의 고유한 작용 기전을 통해 특정 감염 상황에서 선택적으로 사용되며, 다양한 항생제 중에서도 그 구조와 작용 방식에서 차별화된 특징을 지닌다. 이러한 약물들의 작용 원리를 정확히 이해하는 것은 항생제의 올바른 사용과 더불어 내성균 문제 해결에도 중요한 기초가 된다. 이번 조사를 통해 항생제마다 작용 방식이 다르다는 걸 알게 되었고 특히 테트라사이클린은 단백질 합성을 막고 세팔로스포린은 세포벽을 공격한다는 점이 인상 깊었다. 그냥 병을 낫게 해주는 약이라고만 생각했는데 각각 세균의 구조를 정밀하게 타겟으로 삼는다는 게 신기하고 과학적으로 느껴졌다. 앞으로 항생제를 함부로 쓰면 안 되고 정확한 원리를 알고 써야겠다는 생각이 들었다.

이러한 활동들을 통해 과학적 사고력과 모둠원들과의 협력성, 발표력 등 여러 능력을 길렀다.

항생제 내성균이란 특정 항생제에 노출되어도 약물에 저항하여 생존할 수 있는 세균이다. 내성균은 치료를 어렵게 하고 사망률도 높일 수 있다. 감염 치료의 어려움이 발생하고, 장기이식, 암 치료, 수술 등 의료체계에 위협할 수 있고, 입원기간 연장으로인한 경제적 부담이 생기고, 항생제 개발의 어려움이 생길 수 있다. 항생제 내성균이 생기는 이유로는 항생제가 불필요한 질환에 항생제 사용, 투약 용량, 기간을 제대로 지키지 않음, 과도한 광범위 항생제 사용, 반복되는 동일 항생제 사용, 감염관리 미흡으로 인한 내성균 전파 등이 있다.

내성균 방지를 위한 행생제 사용 원칙으로 정확한 감염 진단 및 의사 처방에 의한 복용, 항생제 나눠먹기, 남은 항생제 복용금지, 항생제 복용법은 의사와 약사에게 문의, 투약 용량과 기간은 적정하게, 개인 위생관리 등이 있다.

과학 탐구 실험 연역적 탐구 방법으로 열에 강한 단백질은 특정 아미노산을 가지는지에 대해 탐구하였다. 이 주제를 선정한 까닭으로 평소 생명과 관련된 유전자와 단백질에 관심이 많기때문이다. 이 주제를 선택함으로써 열에 강한 단백질은 특정 아미노산을 가지는지, 열처리 후에도 안정적인 단백질 구조를 유지하는 유전자가 존재하는지 알아보고 탐구하였다. 이 탐구보고서를 작성하며 직접 실험하지 않고도 프로그램을 이용하여 실험을 할 수 있다는 점이 신기했다.

광학 현미경을 사용하여 세포를 몇백배씩 확대해서 볼 수 있었는데 세포의 자세한 생김새에 대해 알아보는 과정이 재미있었다.

또다른 실험으로 생활 속 세균 찾기를 하였다. 과탐실 환풍기를 멸균 면봉으로 해당 물건의 표면을 문지르며 세균 체취하였다. 시료가 묻은 면봉을 E-tube 안에 넣고, 증류수에 희석했다. 스포이드를 이용해 배지에 접종 하였다. 항온기에 3일간 보관하였다. 이 실험을 통해 환풍기의 세균이 만들어낸 콜로니를 봤다. 과탐실 실험 중 제일 재밌었던 활동이 이 활동 이었다. 직접 실험해보고 관찰하는 과정이 재밌었다. 팀에서 조장의 역할을 하였으며 팀원들을 잘 이끌었다.

또 우리 주변의 천연 항생물을 조사하고 발표한 활동을 하였다. 선정한 천연 항생 물질로 프로폴리스를 선택하였다. 프로폴리스의 장점으로 꿀벌이 만드는 천연 항생제이자 소염제로, 황산화 작용, 면역력 강화, 항암효과 등 다양한 효능을 지닌다. 황상화 작용으로 산화가 진행되는 것을 멈추거나 늦추는 것이다. 건강한 성인, 노인 및 질병 보유자를 대상으로 한 인체 격공실험에서 관련 이상 증상이 보고되지 않았다. 구강에서의 항균작용에 유의미하게 도움을 준다. 총항산화력, 항산화, 지질과산화물 등 관련 지표가 개선되어 항산화에 도움을 줄 수 있다.

변인에는 독립변인과 종속 변인이 있고, 독립변인에는 조작 변인과 통제 변인이 있다는 것을 알게 되었다. 세 번째로는 실험 도구 사용 방법에 대해 배웠다. 직접 인터넷에 찾아보며 실험 기구에 이름을 알아맞히며 그 실험 도구가 어떤 역활을 하는지도 알게 되었다. 실험 도구 중 마이크로 피펫이 소량의 액체를 옮기는 데 사용하는 것이란 것을 알게 되었다. 네 번째로는 현미경에 부분별로 정확한 명칭을 알게 되었고, 시간 초 내에 조용 나사를 돌려가며 세균을 찾는 수행도 하였다. 이 실험을 하면서 내가 보고 싶은 세포를 직접 골라서 찾는 활동을 하다 보니 즐거웠다. 네 번째로 생활 속 세균 찾기로 주변에 세균이 있을 거 같은 곳에 멸균 면봉으로 문지르고 패드리 필름에 채취하여 항온기에 넣고 세균을 키우는 활동을 하였다. 직접 생각해 보며 세균이 많을 거 같은 부분을 찾아보고 직접 채취해 보는 과정이 인상 깊은 거 같다.

더불어 ‘훈련 데이터 양이 인공지능 성능에 미치는 영향’을 주제로 실험 계획서를 작성하며, 인공지능이 데이터를 기반으로 학습한다는 원리를 이해하고, 데이터 양이 많을수록 AI 모델의 정확도가 높아질 것이라는 가설을 세웠다. 조작 변인을 훈련 데이터 양으로, 통제 변인을 모델 구조와 데이터 품질로 설정하고, 다양한 데이터 양으로 모델을 학습시켜 테스트 데이터를 통해 성능을 비교하는 계획을 구체적으로 작성하였다. 이를 통해 인공지능의 작동 원리, 과적합 현상, 데이터 품질의 중요성 등에 대해 깊이 탐구하며 과학적 탐구 설계와 문제 해결 능력을 함께 키웠다.

한 학기 동안 다양한 이론과 실습 활동을 통해 안전한 실험 태도와 과학적 탐구 능력을 갖추었으며, 생명과학과 인공지능 분야에 대한 관심과 이해를 높였다.

선정 이유는 일상생활 속 구름이 생기고 비가 내리는 현상을 자주 경험하지만 그 과정이 어떤 과학적 원리로 이루어지는지는 잘 알지 못하여서 알아가고 싶은 마음에 선정하게 되었다.

공기 중 수증기가 차가운 공기와 만나거나 상승 기류로 인해 냉각되면 이슬점에 도달하여 물방울로 바뀐다. 이 물방울들이 대기 중에 떠 있는 상태가 바로 구름이다. 구름은 대기 중 수증기의 양, 온도, 기압의 변화에 따라 생성된다. 이를 통해 구름은 단순히 수증기가 많다고 생기는 것이 아니라 일정 온도 이하로 냉각되고 응결핵이 존재해야 형성됨을 알게되었다. 또 수증기는 단독으로 잘 응결되지 않는다. 공기 중 먼지, 소금, 연기 같은 작은 입자가 응결핵으로 작용해야 수증기가 달라붙고 물방울로 변화할 수 있다. 실생활에서 흔히 보이는 연기, 먼지 등이 구름 형성에 중요한 영향을 준다는 점이 새롭고 흥미로웠다. 그리고 온도는 구름의 핵심 변수이며 온도와 수증기량 사이의 관계가 매우 밀접하다는 것을 이해하게 되었다.

과학 탐구 실험 중 모둠 활동으로는 우리 주변의 천연 항생 물질과 관련된 특허 등의 지식 재산권에 대해 조사하였다. 나는 천연항생 물질로 마늘을 조사했고 마늘에는 알리신이라는 강력한 항균 물질이 함유되어 있다. 알리신은 마늘을 자르거나 으깰 때 생성되고 강력한 향균 작용과 향이 나타난다. 이로 인해 천연 항생제 역할을 할 수 있다. 알리신은 페니실린보다 강력한 항균 작용을 하며, 결핵균, 디프테리아균 등 다양한 세균에 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 마늘과 관련된 지식 재산권에는 콜레스테롤과 혈압 조절 기능성 식품, 면역력 강화제, 곤충 기피제, 마늘 발효물을 이용한 건강 기능 식품 등이 있다. 이 내용을 조사하면서 우리가 흔히 접하는 식재료에 항생 효과가 있다는 사실을 알게 되었고 마늘 이외에도 항생효과를 일으키는 다양한 식재료에 대해 알아보고 싶다는 생각이 들었다. 그리고 세균과 사람의 리보솜이 구조적으로 다르기에 항생제는 세균에서만 선택적으로 작용해 항균 효과를 나타낸다는 점이 흥미로웠다. 그래서 세균의 리보솜과 사람의 리보솜의 구조가 어떻게 다르고 그에 따라 나타나는 항균 효과의 작용 원리에 대해 더 알아보고 싶다는 생각이 들었다.

이러한 실험 활동은 단순히 결과를 맞히는 것이 목적이 아니다. 중요한 것은 실험 중에는 예상과 다른 결과가 나올 수도 있고, 실수가 생길 수도 있지만, 그것 역시 중요한 과학적 경험이며 배움의 과정이다.

또한, 과학 실험은 팀원과의 협동, 실험 안전 수칙 준수, 기록 정리, 발표력 등 다양한 능력을 함께 기를 수 있는 종합적인 활동이다. 특히 고등학생 시기에는 이런 실험을 통해 과학에 대한 흥미를 높이고, 과학적 사고방식을 익히는 데 매우 유익하다.

결론적으로 과학 실험은 교과서 지식을 실제로 체험하고 검증하는 과정이며, 논리적 사고와 탐구심을 키울 수 있는 매우 중요한 학습 방법이다. 과학은 단순히 ‘외우는 것’이 아니라, 직접 해봐서 실험이라는 점에서 과학 실험의 의미는 매우 크다고 할 수 있다.

다음으로는 과학적 탐구 방법의 종류인 귀납적 탐구와 연역적 탐구에 대해서도 배웠다. 과학자들이 탐구하는 과정을 배울 수 있어 좋았고, 특히 우리가 저명하게 알고 있는 과학적 사실중에 연역적 탐구 방법이 사용된 사례를 더욱 많이 알고 싶었다. 이후 탐구 보고서를 작성하는 방법을 배우고 연역적 탐구 방법으로 보고서를 작성하는 수행평가를 진행하였다. 평소에도 확률, 통계에도 관심이 많았고 또한 물리학, 그중에서도 열역학 제 2법칙에 흥미가 많았기에 열역학 제 2법칙이 극도로 짧은 시간에서도 통계적 예외 없이 성립하는지 확인하는 것을 주제로 삼았다. 우선 이를 확인하기 위해서는 분자 단위를 관측할 수 있어야 하며, 그 분자들의 움직임 또한 관측할 수 있어야 했기에 미시세계 규모의 실험을 구성하는데 큰 어려움을 겪었다. 그래도 실험을 완성하였고 미시세계 규모의 실험을 구성할 때, 사용되는 도구들에 대해 알 수 있게 되어 좋은 경험이였다고 생각한다.

마지막으로 항생제에 대해 탐구를 진행하였다. 탐구를 진행하기 전에 페니실린에 대해 찾아보고 찾아본 내용으로 발표를 진행하였다. 찾아본 내용중, 페니실린이 세균의 세포벽을 약화시키고 약화된 세균이 삼투로 인해 세포가 터져 죽으며 항생 효과가 일어난다는 것이 흥미로웠다. 이후 항생 물질중 하나인 프로폴리스에 대해 알아보는 등 항생제에 대한 정보를 배웠는데, 항생제 내성에 대해 궁금증이 생겨 항생제 내성이 일어나는 원리를 알아보았고, 이것이 이전에 다윈에 대해 공부하며 알게 되었던 자연선택설과 비슷한 과정이라 생각되어 탐구를 진행하였다. 자연선택설에 대해서도 정리하면서 자연선택설과 진화에 대해 조금 더 많은 것을 알게 된 것 같아서 좋았었다.

수업을 들은 후 현미경 작동 방식을 충분히 익힘. 현미경 작동 방식을 정확히 알고 사용해야하는 필요성을 느낌.

2. 과학탐구방법수업(연역법, 귀납법, 변인통제)

수업시간에 변인을 설정하는 방법과 변인 종류를 익히고, 과탐실탐구보고서를 작성할 때 배운 내용을 토대로 변인을 설정함. 또한 다른 실험과정(창의융합탐구실험할 때)에서 변인을 설정하고 그에 따라 실험하면서 수업시간에 배운 내용을 실험과정에서 실제로 적용하는 모습을 보임. 실험 과정에서 변인을 제대로 설정하지 않으면 실험과정이 체계적으로 이루어지지 못한다는 것을 알았고 이후 실험군과 대조군, 조작변인 등을 설정하여 실험을 진행해야하는 필요성을 느낌.

3. 탐구 보고서 작성 수행평가

일상에서 쉽게 접하는 문제인 스트레스 치료에 흥미를 가지게 되어 탐구주제를 설정하게 됨. 우리의 스트레스 원인은 활성산소라는 점을 인식하여 활성산소를 줄일 수 있는 방법을 찾아보던 중 천연 항산화물질을 발견함. 최근 합성 항산화제가 부작용을 일으킨다는 내용에 초점을 두어 천연 항산화제 개발에 기여하기 위해 천연항산화물질에 관한 기초 탐구 실험을 설계하기로함. '체리 속 안토시아닌의 항산화 작용'을 실험 주제로 선정하여 안토시아닌이 항산화 작용을 하는지 알아보는 실험을 설계함. 변인을 정확하게 설정하고, 이론적 배경을 구체적으로 서술함. 실험과정에서 사용되는 DPPH용액의 역할과 반응과정을 찾아보며 이 용액이 실험과정에서 사용되는 이유를 찾아 조사함. 실험에 사용되는 모든 도구 및 과정을 충분히 이해한 후 작성하려고 노력함.(왜 DPPH용액을 사용하는지, 왜 어두운 상자에 보관하는지 등). 실험 설계 과정에서 체리의 붉은 색상을 내는 안토시아닌이 항산화 작용을 한다는 것을 알게됨. 논문을 찾는 과정에서 천연항산화물질에 대한 관심과 노력이 지속되고 있다는 사실을 알게 되었으며 체리 종에 따른 항산화작용의 차이가 발생한다는 것을 분석함. 활동을 통해 천연 재료를 통해 약을 개발할 수 있다는 것에 흥미를 느낌. 추후 실험을 통해 항산화 반응을 하는 물질들을 찾아보겠다고 계획하며 정말 천연물질을 활용해 약품이 개발될 수 있는 지에 대한 궁금증이 생김. 또한 체리 속 안토시아닌 외의 다양한 과일에 있는 항산화물질을 찾아 비교해보고 싶다는 생각이 듦.

4. 천연 항생물질 찾기(학습지 작성)

감기에 걸렸을 때 꿀을 먹으면 몸이 좋아진다는 말이 떠올라 꿀에 항생물질이 들어있는지 찾아보는 과정에서 벌집에 프로폴리스라는 항생물질이 들어있는 것을 알게되어 벌집으로 실험을 설계하기로 결정함. 탐원과 함께 '벌집' 속 프로폴리스라는 항생물질을 추출하는 실험을 설계하기로 결정함. 프로폴리스를 수집하는 방법을 찾아보고 수집 방법이 적절한지 판단하여 실험을 설계함(chatgpt에 의존하지 않고 그 내용이 타당한지 판단하며 실험을 설계함). 변인을 포함하여 탐구실험을 설계하고 모둠원이 적을 수 있도록 도움.

[뒷장 조사 학습지] 1. 항생물질: 미생물에 의해 만들어지며 적은 농도로도 다른 미생물을 죽이거나 생장을 억제하는 작용을 하는 물질 / 2. 항생제: 미생물의 성장을 억제하는 물질. 항진균제는 곰팡이균을 치료하기 위해 사용하는 의약품이며, 항바이러스제는 바이러스의 증식을 억제하거나 없애기 위해 사용하는 의약품이다. / 3. 항생제 페니실린의 발견: 1928년, 알렉산더 플레밍은 포도상구균을 배양하던 중 푸른 곰팡이가 생긴 것을 발견했다. 관찰 결과, 푸른 곰팡이 주변은 세균이 자라지 못하는 '무균 상태'였다. 이것이 바로 '페니실린'이다(1,2,3번을 직접 조사함). / 4. 항생제의 작용에서 페니실린, 스트렙토마이신, 클로람페니콜을 조사함(페니실린은 다른 모둠원이 조사하지 않아 대신 조사함..). 페니실린: 세균의 세포벽 파괴, 감기 독감 등과 같은 바이러스에는 효과x| 스트렙토마이신: 결핵균, 치료목적으로 주로 사용, 세균의 리보솜에 직접 결합하여 결함이 있는 펩타이드 서열을 형성함으로써 박테리아 단백질 합성을 억제함. 세포벽이 완벽히 유지되는 세균에는 흡수가 느리기 때문에 페니실린과 시너지가 좋다. | 클로람페니콜: 정균항생제, 박테리아의 성장을 억제함, 펩타이드 결합형성을 방지해 단백질 합성을 억제함, 인공합성 가능. 팀의 발표자로서 조사한 내용을 발표함.

5. 생활 속 세균 찾기

과학실 문 손잡이에서 멸균 면봉을 이용해 세균을 채취하고 배지에 접종함. 항온기에 보관하여 번식한 세균을 관찰함. 문손잡이에서 많은 콜로니가 생성된 것을 알 수 있었으며 생각 이상으로 세균이 많이 번식하고 있다는 사실을 알 수 있었음. 사진을 찍어 팀원과 공유함. 다른 팀들과 비교 결과 과학실 환풍기에서 콜로니가 많이 생성된 것을 알아냄. 실험 과정에서 팀원이 모두 참여할 수 있도록 모든 팀원들에게 실험 역할을 고루 분담함. 실험 순서대로 규칙에 맞춰 실험을 진행하도록 이끔. 활동을 통해 우리 일상 속 어디에나 존재하는 세균을 효과적으로 박멸할 수 있는 방법에 대해 고민해보게 됨. 그 과정에서 수술실의 온도를 낮게 유지시키는 이유에 대해 생각해보며 세균의 번식을 억제하여 감염을 예방하기 위함임을 발견함. 따라서 우리 일상 속 세균을 없애기 위해서 저온을 유지시키는 방법을 고안하면 좋을 것 같다고 생각함. 또한 산성물질을 사용하여 세균이 잘 자라지 못하는 환경을 만들어 세균번식을 막는 방법을 고민해봄.

-과학탐구방법

수업시간에 연역적탐구, 귀납적 탐구, 변인통제를 배웠다. 나는 단순히 과학 탐구는 실험 과정만 올바르게 하면 된다고 생각했었는 데 과학 실험에서 가설설정, 변인통제, 연역적, 귀납적 등을 배우고 난 후에 중요성을 깨달았다.  그래서 과탐실 탐구 보고서 수행평가(삼투합 감자 실험)에서 배운 내용을 토대로 작성을 하였다. 또한, 동아리에서 오렌지 및 바나나 DPPH 자유 라디칼 소거능 실험, 브로콜리 DNA 실험에서 변인통제와 가설, 대조군, 실험군 등을 설정하여 실험을 했다.

-탐구 보고서 작성

나의 희망 진로인 간호사와 연결하여 용액의 농도 차이가 삼투 현상에 어떤 영향을 미치는 지를 알아보며 수액용법의 과학적 원리를 이해해보는 실험 계획서를 작성하였다. 이 활동을 통해서 우리 몸 속 세포와 체액의 균형이 얼마나 중요한지를 체감할 수 있었다. 나는 간호사라는 직업을 꿈꾸고 있기 때무에 이번 실험은 단순한 과학 지식을 넘어서 임상 현장에서 생길 수 있는 상황을 과학적으로 이해할 수 있는 기회였다. 수액의 농도 하나하나가 환자의 상태에 크게 영향을 줄 수 있기 때문에 간호사에게 정확한 생리학적 지식과 판단력은 반드시 필요하다고 생각한다. 과학적 지식은 생명을 다루는 의료 현장에서 실질적으로 적용되기 때문에, 앞으로 이런 기초과학활동에 더욱 관심을 가지고 깊이 공부해야겠다고 느꼈다.

-생활 속 세균 찾기

우리 주변 생활 속에서 세균을 채취하고 배양하는 실험을 하였다. 우리조는 친구의 정수리 세균을 채취하기로 정했다. 우리조 뿐만 아니라 다른 조의 세균 배양 결과를 보니 우리가 평소에 자주 접하는 곳에서 이런 다양한 세균이 검출되었다는 게 놀라웠다. 이를 통해 눈에 보이지 않는 세균이 우리 주변 곳곳에 정말 많은 지 알 수 있었다. 나이번 실험을 통해서 간호사라는 직업에 있어 청결과 위생, 감염 예방 관리가 얼마나 중요한 지 생각할 수 있는 기회가 되었다. 병원에서는 특히 청결, 위생, 감염예방이 중요하기에 손 씻기, 마스크 착용 등 기본적인 위생수칙 하나하나가 생명을 지키는 중요한 행동이라는 생각이 들었다. 앞으로 간호사가 된다면 작은 실천으로도 환자의 안전에 큰 영향을 주는 의료인이 되어야겠다고 생각했다.