-아스피린 합성 실험

2.준비물

-살리실산,무수아세트산,염산,증류수,얼음,비커,피펫,스포이드,거름종이,둥근플라스크,약숟가락,전자저울,깔대기,가열장치,온도계,페트리접시

3.실험동기 및 목적

최초의 합성의약품인 아스프린이 어떤식으로 만들어지는지 궁금증을 가지게 되어 실험을 하게 되었다. 아스피린이 합성되는 과정 및 원리 알아보기

4.관련이론

염산을 사용한 이유로는 에스터화 반응이 느리게 진행되기 때문에 그 속도를 높이고자 염산을 사용하였음 그리고 아시트산무수물이 산 촉매와 반응에서 친핵체로 작용하여 수소 양이온을 가져오고 실리실산이 친핵체로서 아세트산무수물의 카보닐 탄소를 공격하는 산 촉매 반응 매커니즘을 알게되었다. 에스터화 반응이라는 살리실산의 하이드록시기와 아세트산 무수물의 아세틸기 사이에서 일아나는 반응이 이 실험의 핵심 관련이론이다

5.실험방법

전자저울을 사용하여 살리실산 2g을 찾고 이것을 둥근 플라스크에 넣는다. 그리고 둥근 플라스크에 무수아세튼산 5.00mL를 퍼펫을 이용하여 넣는 다 이때 4mL,1mL로 나눠서 넣어준다. 이후 둥근 플라스크에 염산을 스포이드를 이용해 5방울을 넣어준다.

그 이후에 80~90°C의 물중탕에서 10~20분 가열해준다. 실리실산이 다 녹았으면 꺼내준후 용액을 냉각시켜 준다. 시간이 지나 하얀 결정이 생겼으면 얼음물 20~30mL를 넣고 절 섞어준다. 그리고 거름종이를 갈때기에 고정시킨후 거름장치에 아스피린을 걸러준다. 여과돤 아스피린을 실온에서 건조시킨다.-끝

6.실험결과

흰색결정이 만들어졌으니 아스피린이 합성된것을 알수있음 아스피린 합성실험을 통해 에스터화 반응을 확인했다.

7.느낀점

에스더화라는 새로운 이론과 이 이론을 활용한 실험을 해보니 좋았다. 하지만 이 실험을 하면서 하는 방법을 제대로 기억했어야 했는데 계속 깜빡했어서 다음에는 좀 더 정확하게 외우고 실험을 해야겠다는 생각을 가지게 되었다.

8.추가로 더 탐구하고 싶은내용

1)에스터화를 사용한 실험은 무엇이 더 있을까?

-바나나 오일 합성:이 실험은 이소아미 아세테이트를 만드는 만드는 실험으로 이 실험에서는 에스터화이론이 사용된다.

9.출처

Cliffs Note

준비물 :아스피린,비커,전자저울,가열장치,유리막대,거치대,등등

실험동기 목적: 최초의 합성 의약품인 아스피린이 어떻게 합성되고 분해되는지 확인허기 위해서이다.

관련이론: 아스피린은 아세틸살리실산으로, 에스터 결합을 포함한 유기 화합물이다. 아스피린은 수분과 반응하여 아세트산과 살리실산으로 분해된다.

실험방법:

1. 아스피린 가루를 비커에 담고 염산을 넣고 섞는다

2. 비커를 가열한다

3. 일정후 비커를 얼음에 넣는다

4. 나오는 물질을 확인한다.

   실험결과: 아스피린은 분해되어 결정이 생겼다

   느낀점 : 고온에서 아스피린이 분해되기 때문에 약물의 유효기간이 중요하다는것을 깨달았다

   추가로 더 조사하고 싶은 내용: 분해된 아스피린을 복용할 경우 인체에 미치는 영향

아스피린 합성실험

준비물

살리실산, 아세트산 무수물, 황산, 증류수, 여과지, 비커, 시험관, 유리막대,얼음 등

실험동기 및 목적

아스피린은 인류가 최초로 발명한 해열제로 화학적으로는 어떻게 반응하어 일어나는지 확인해보고 싶엇다. 화학반응이 의약품 합성과어떻게 직접적으로 연결되는지 과정ㅇ,ㅣ궁금했었다.가수분해반응과 아세틸살리실인 아스피린을  합성하고  산인 촉매로써 어떤 역할인지 반응의 과정을 이해하면서

화학적 합성방법과 원리를 이해한다.

관련이론

수득률은 원료물질에서 화학과정을 거쳐 목적인 물질을 얻는 경우 얻은양의 이론양의 대한 비율이다. 실험중에는 아스피린과 물이 생성되는데 물이 아스피린과 반응을 해 아세츠산과살리실산으로 분해로 수율이 낮아지기에 무수물을 사용하는 것이다.  반응은 가수분해반응으로써 물 분자가 화학 결합을 끊어 더 큰 분자를 더 작은 분자로 분해하는 화학 반응을 말한다. 화합물에 물을 끼워 넣어 두개 이상으로 쪼갠다. 산 촉매는 카보닐 산소에 결합해 카보닐 탄소를 전자 부족하게 만들어 살리실산의 -OH가 공격하도록 돕고 그 후 재생되어 아세틸살리실산과 아세트산의 형성을 촉진하는 역할을 한다.

실험방법

용액을 만들어줍니다.(살리실상 2.g  ,무수라세트산 5 g넣기

산 넣는다. 가열하여 반응을 진행한다(반응 시간과 온도 조절 필요)

반응이 완료되면 증류수를 첨가하여 남은 아세트산 무수물을 분해한다.플라스크를 얼음물에 넣어 냉각시킴.냉각을 통해 아스피린결정의 석출을 촉진하고순도를 높인다생성된 아스피린 결정을 여과하여 분리한다

실험결과

아스피린 합성 실험의 결과는살리실산의 -OH가 무수아세트산의 카보닐 탄소와 반응하여 아세틸살리실산(아스피린)과 아세트산이 만들어졌다. 산 촉매는 반응을 더 잘 일어나게 도와주지만 최종적인 생성물에서는 남지 않는다. 실험에서는 만들어진 아스피린을 냉각 후 결정화해서고체로 얻을 수 있었다.

느낀점

실험을 하면서 느낀점은  화학 반응의 원리와 실험 방법을 배울 수 있어 합성의약품의 개발 과정을 이해하는 데 더 넓은 폭을 탐구할 수 있게되었다.과학적 사고력과 실험 능력을 키우면서 생명과학적인 의미를 깨닫게되었다. 실험실에서 합성한 진통제  아스피린이 몸에 실제로 쓰이는 약의 구조라는 것을 느끼게 되었다. 이 약들의 약물 적용하기 전에 어떻게 이루어지는지 깊게 이해할수있었고 약의 정확한 용량들이 사람의 몸에 직결된다는 점을 알게되어 약의 대해 더 탐구하게 되어 새롭게 매운 것 같아 진로에 있어 전문성을 기를 수 있지 않을까 하는 생각이 ㄷ,ㄹ었다.산을 넣엌을때 반응속도가 빨라져

는걸 보며 산 촉매의 역할을 다시끔 실험에 대해 중요하구나를 깨닫게되었다.

추가조사.

묽은 염산을 사용한 이유에 대해서 조사하였다에스터화 반응의 역반응을 잘 일어나게 하기위해서

산을 이용하였다는 점이다. 반응은 산이 촉매되는 걸 도와주기에 반응 속도를 빠르게 할수있다. 묽은 염산이 아닌 황상이나 인산을 사용할 수 있다는 점을 추가 조사하였다.촉매로 인산이나 진한 황산을 이용했을때 어떤 점에서 차이가 있는지 추가 조사 하고 싶다.

참고문헌

세계일보.쉽게 이해하는 화학용어.

사이언스올

서울대병원

1.실험 주제

아스피린 합성 실험

2.준비물

시약: 살리실산, 무수아세트산, 염산, 증류수, 얼음

실험 도구: 비커, 피펫, 스포이드, 거름종이, 둥근플라스크, 약숟가락, 전자저울, 깔대기, 가열장치, 온도계, 페트리접시

3.실험 동기 및 목적

실제로 일상생활을 하면서 가장 흔하게 접하게 되는 의약품이 아스피린이다. 약봉투에 아스피린이 적혀있는 것을 본 적이 있다. 의약품으로 분류가 되어있는 아스피린을 실제로 제조해 본다는 것에 실험의 의미가 있다고 생각하여 아스피린 합성 실험을 하게 되었다. 해열•진통제로 사용하는 아스피린을 실험을 통해 만들어봄으로써 화학반응을 이해하고 실생활에서 사용하는 해열•진통제에 대해서도 이해할 것이다.

4.관련 이론

-아스피린이란, 최초로 합성된 해열•소염 진통제이자 혈전예방약이다. 아스피린은 아세틸 살리실산이라고도 하며 살리실산이라는 물질에서 유래되었다. 1897년 독일 바이엘사는 살리실산의 부작용을 감소시킨 아세틸 살리실산(아스피린)을 합성하는데 성공하였고 이렇게 만들어진 아스피린은 1899년 해열 진통제로 특허가 등록되어 지금까지도 널리 사용되고 있다.

5.실험 방법

1) 용액 만들기

살리실산 2.00g을 둥근 플라스크에 넣어준다.

둥근 플라스크에 무수아세트산 5.00mL를 피펫을 이용하여 넣어준다.(4mL, 1mL를 나누어서 넣어준다.)

플라스크 벽면에 묻어있는 살리실산이 무수아세트산과 함께 흘러내려가도록 넣어준다.

둥근 플라스크에 염산을 스포이드를 이용하여 5방울 정도 넣어준다.

2)가열 시키기

80~90도씨의 물중탕에서 10-20분간 가열해준다.

살리실산이 다 녹으면 꺼낸다.

3)냉각 시키기

중탕시킨 용액을 큰 비커에 얼음과 함께 넣어 냉각시켜준다.(시간이 지나면 결정이 생긴다.)

결정이 하얗게 생기면 20~30mL의 얼음물을 넣고 잘 섞어준다.

4)여과 시키기

거름장치에 아스피린을 걸러준다.

거름종이를 잘 펴준 후 페트리접시에 올려 여과된 아스피린을 실온에서 건조시킨다.

6.실험 결과

살리실산 2.00g 사용하였지만, 건조시킨 후 아스피린 2.62g이 나왔다. 0.62g의 오차가 있었다.

7.느낀 점

건조 시킨 아스피린이 2.62g으로 0.62g의 오차가 생긴 걸 보고서 정밀 조작의 중요성을 다시금 느끼게 되었다. 양을 정확히 계량하고, 반응 온도와 시간 조절이 조금만 달라져도 결과가 달라지는 것을 체감했다. 어느 부분에서 실수가 생겨 생각한 g수보다 더 크게 나왔는지에 대해 되짚어 보게 되었다. 다음에도 이와 같은 실험을 할 때에는 한치의 오차도 발생하지 않도록 주의하며 실험에 임할 것이다. 실험에서 염산을 사용하는 이유에 대해 알게 되었다. 화학반응을 촉매하기 위해 사용되는 것이다.  보통 에스터 반응은 산성 용액에서 빠르게 반응하기 때문에 에스터화 반응 속도를 높이고자 염산을 사용하는 것이다. 염산이라하면 녹이는 역할을 떠오르게 해 다른 역할은 잘 생각해보지 못했는데, 염산은 화학반응 촉매 역할을 한다는 점에서 전혀 생각해보지 못한 부분이라 뜻밖이었다. 실험을 통해 염산의 대해 한층 더 알아가는 시간이 되었다. 모둠원과 같이 실험을 통해 제조한 아스피린이 실생활에서는 해열•진통제로 널리 사용된다는 점이 독일 바이엘사는 수차례 실험을 통해 아스피린을 합성하는데 성공하였는데, 그 덕분에 우리가 지금 학교에서도 간단하게 아스피린 합성 실험을 할 수 있다는 것에서 인상 깊다.

8.추가로 더 조사하고 싶은 내용 조사해서 작성하기

에스터화 반응에 대해 추가로 더 조사하였다.

에스터화 반응이란, 산을 에스터로 변하게 함. 또는 그런 조작을 말한다. 카복실산과 알코올이 반응하여 에스터가 생성되는 반응이다. 진한 황산 따위를 촉매로 하여, 산과 알코올을 직접 반응시켜 물을 제거하는 방법이 널리 쓰인다. 산에 의한 촉매 반응으로 산을 첨가하면 반응 속도가 빨라진다. 아스피린 합성 실험에서 일어나는 반응으로 살리실산과 아세트산 무수물이 산 촉매 하에서 반응하여 아세틸살리실산(아스피린)을 생성하는 핵심 반응이다.

9.참고문헌

네이버 어학사전(국어사전)

오징어 해부실험에서는 오징어가 어떤식으로 색깔을 바꿔 감추는지와 진화하면서 쓸모없어진 뼈등 오징어에 대한 여러가지 새로운 사실을 알게되서 좋았었고 이 실험을 통해 그럼 카멜레온도 오징어와 같은 방식으로 바꾸는가?에 대한 궁금증이 생겨 찾아봤는데 카멜레온은 반사세포로 색깔을 바꾸는것을 알게됬다. 이 반사세포는 세포안의 결정 구조 간격을 바꿔서 빛의 파장이 반사해 색깔을 바꾸는 것을 알게되어 오징어처럼 색소포로 바꾸는 것이 아닌걸 알게되었다.

2.서울로봇인공지능과학관

과학관에서는 여러가지를 봤는데 그중에 현재 AI를 활용한 기술도 많이 봤었다. 그중에 로봇이 약 진단서를 스캔해 약을 주는 기계도 있있으며 풍선?이 달린 기다란 로봇도 있었다. 그 로봇은 사람을 해치지못하는 기계였고 그 기계는 사람들과 상호작용을 하기 좋게 만든 로봇이라고 설명해주었다. 마지막으로는 로봇팔에 거울을 달아 우리를 보여주는 작품이 있었는데 그 작품은 AI가 우리에게 어떤식으로 영향을 미칠지에 대한 생각이 들어간 작품이였다. 그 작품을 보니 AI가 진짜로 나중가면 사람 대신 모든 일을 해줄까? 라는 생각이 들며 그럼 인간은 AI를 고치는 직업밖이 못할까? 라는 생각들도 많이 가지게되었다. 그리고 AI에게 감정을 심어주면 정말 그 감정은 우리가 느끼는것과 똑같이 작용할까? 그저 프로그램같은게 아닐까? 라는등의 많은 생각을 가지게 해주는 생각을 많이하게 해준 시간이였던것 같다.

3.아스피린 합성 실험

아스피린 합성실험에서는 이 실험을 통해 아스피린이 합성할때 에스더화가 일어나 합성되고 염산을 사용하는 이유가 에스더화를 촉진시키는 촉매제라는것과 무수아세트산을 사용한 이유가 축합반응에 의해 역반응이 일어날 수 있기 때문에 사용하는등의 그 물질을 사용한 이유들에 대해 알게되서 좋았다. 이후에 그럼 아스피린은 어떤식으로 우리 몸에 작용할까에 대해 찾아봐야겠다는 생각이 들었다.

-소감문-

1년동안 동아리를 통해 여러 실험들을 접해볼 수 있었다. 그람 염색 실험은 위에서 말했듯이 평소 쉽게 접하기 어려운 미생물 길험으로, 염색 단계에 따라 결과가 달라지는 점이 인상깊었다. 아스피린 합성 실험도 했었는데, 아스피린 합성 실험에서는 화학 반응이 의약품으로 만들어지는 과정을 직접 경험할 수 있었다. 실험을 진행하며 정확한 측정과 과정의 중요성을 깨닫게 되었고, 오차 또한 탐구 과정의 일부라는 점을 알게 되었다. 1년동아 동아리 활동을 통해 생명과학과 관련한 탐구들을 깊게 할 수 있게 되어 색다른 경험이었음을 다시 한 번 생각하게 되었다.

2.준비물 : 대장균, 고초균, 크리스탈바이올렛, 요오드, 에탄올, 사프라닌, 현미경, 알코올 램프, 스포이드, 슬라이드 글라스

3. 실험 동기 및 목적 : 세균은 형태와 구조에 따라 다양한 특성을 가지는데 세균의 세포벽 구조 차이에 따른 그람염색법이 그 중 중요한 분별 염색법이다. 이 실험에서는 그람음성균인 대장균과 그람양성균인 고초균을 이용하여 그람염색을 하고 세균의 세포벽 구조 차이를 아는 것이 목적이다.

4. 관련 이론 : 그람염색법은 1884년 덴마크 세균학자 그람이 개발한 염색법으로 세균을 그람양성균과 그람음성균으로 구분한다. 그람양성균은 두꺼운 펩티도글리칸층을 가진 세포벽 구조로 알코올 처리 후에도 바이올렛 아이오딘 복합체가 유지되어 현미경으로 관찰했을 때 보라색으로 보인다. 그람음성균은 얇은 펩티도글리칸 층과 외막을 가지고 있어 탈색 과정에서 염색이 빠지고 색이 입혀진다. 때문에 현미경으로 관찰했을 때 붉은색, 분홍색으로 보이는 특징이 있다.

5.실험방법 : 슬라이드 글라스 위에 대장균과 고초균을 불꽃으로 슬라이드를 가볍게 가열해 고정시킨다. 스포이드를 이용해 세균에 크리스탈 바이올렛을 떨어뜨려 1분간 염색한다. 물로 세척 후 알코올 램프를 이용해 물기를 건조하고 요오드를 떨어뜨려 1분간 둔다. 요오드를 물로 씻어내고 물기를 제거한 후 탈색제를 이용해 탈색시킨다. 사프라닌을 떨어뜨려 1~2분간 염색시킨 뒤 물로 씻고 물기 제거 후 현미경을 이용해 관찰한다.

6.실험결과 : 대장균은 현미경 관찰 결과 분홍색으로 관찰되어 그람음성균과 일치한다. 고초균은 보라색의 세균이 관찰되어 그람양성균의 특징을 보인다.

7.느낀점 : 세균마다 세포벽 구조가 다르다는 것을 직접 관찰하고 알아갈 수 있는 시간이 되었고 처음에는 왜 세균 두 가지를 염색시키는지 잘 몰랐지만 현미경으로 보았을 때 색깔에 차이가 있는 것을 보고 대장균과 고초균이 준비된 이유를 알게되었다. 그람염색법, 그람양성균, 그람음성균 이라는 단어가 생소했지만 이번 실험을 통해 미생물에 대해 좀 더 알 수 있는 계기가 되었고 가열과 세척, 염색 과정을 거쳐 세균별로 다르게 세포의 색이 변하는 것이 신기했다.

8.추가 탐구 : 그람염색법 실험을 하면서 다루게 된 세균은 대장균과 고초균 두 가지인데 이 둘은 그람음성균과 그람양성균으로 나뉘었다. 그람음성균과 그람양성균에 대장균, 고초균 이외에 어떤 세균들이 있는지 궁금해졌고 그 세균들로 인한 질병에는 무엇이 있는지 알아보고자 한다. 그람양성균은 두꺼운 펩티도글리칸 층을 가진 세포벽 구조로 대표적인 그람양성균에는 황색포도당상구균, 폐렴구균, 파상풍균이 있다. 황생포도당상구균음 피부감염, 식중독을 유발한다. 폐렴구균은 폐렴과 중이염을, 파상풍균은 파상풍을 유발하는 세균이다. 이 세균들은 다른 세균들보다 비교적 페니실린과 같은 항생제에 민감하다. 여기서 항생제 민감성이란 특정 세균이 어떤 항생제에 의해 성장이 억제되거나 사멸되는 정도를 의미한다. 민감하면 적은 농도의 약으로도 치료가 가능하고 내성이 있으면 약 효과가 떨어진다. 그람음성균은 얇은 펩티도글리칸층과 그 밖에 외막이 있어 사프라닌에 의해 분홍색으로 보인다. 대표적인 그람음성균에는 녹농균, 수막구균으로 폐렴과 수막염을 유발하는 것이 있고 장티푸스, 식중독, 이질균도 속한다. 바깥쪽에 외막과 지질다당류가 존재해 항생제와 소독제에 내성이 강하다. 항생제 침투가 어려워 치료의 난이도가 높고 내성을 가지고 있는 세균이 많다. 그람음성균과 그람양성균에서 동시에 발병하는 질병으로 식중독이 있는데 이처럼 같은 질병이더라도 세균의 종류가 다르기 다르므로 사용하는 항생제나 소독제의 종류 또한 세균에 맞게 선택해야 한다.

9.참고문헌

https://naver.me/G2VDpz6K

https://m.youtube.com/watch?v=9oSijeSxpJc

추가로 탐구하고 싶은 주제는 아스피린 합성 실험을 했던 것에 이어 아스피린의 항혈소판 적용과 심혈관 질환이다. 살리실산과 아세트산을 이용해 아스피린을 합성하는 실험을 했는데 이 실험을 통해 얻은 아스피란이 진통, 해열제에도 사용되지만 심혈관 질환을 예방하는 데에도 사용된다는 것을 보고 저용량 아스피린이 혈전 생성을 억제하는 것에 대해 알아보고자 한다.

아스피린은 살리실산애 아세트산 무수물이 반응해 아새틸살리실산이 생성되었고 이를 에스터화 반응이라고 한다. 아세틸기는 구조에 변화도 생기지만 채내에서 특정 효소를 억제하는 역할을 헌다, 혈소판은 혈관이 손상되었을 때 서로 응집해 혈전을 형성하고 출혈을 막아준다. 그런데 이 과정이 과도하게 일어나면 혈관을 막아 질환을 유발할 수 있다. 혈소판 응집에서 중요한 역할을 하는 효소가 트롬복산이라는 물질을 생성하는데 혈관 수축이 촉진된다, 아스피린이 이 효소의 특정 부위를 억제하켜 트롬북산 생성이 감소하고 혈소판 응집 능력이 떨어진다. 혈소판은 핵이 없기 때문레 샤로운 효소를 만들 수 없고 한 번 억제되면 혈소판의 수명인 일주일도 효과가 지속된다. 심근경색과 허혈성 뇌졸중은 주로 관상동맥이나 뇌혈관에 혈전이 생성되고 혈류가 차단되면서 발생하는데 아스피린이 혈전 생성을 줄여 예방할 수 있는 것이다. 하지만 반대로 생각하면 지혈이 잘 되지 않는다는 문제점도 있기 때문에 출혈 위험을 방지하기 위해 특별한 위험 요인이 없는 일반인에게 복용은 권장되지 않고 있다. 또한 아스피린이 효소를 억제하는 과정에서 위 점막을 보호하는 프로스타글란딘 생성을 감소시키는데 이는 위염이나 위장관 출혈과 같은 부작용이 발생할 수 있다. 따라서 수술 전에는 일정 기간 복용을 중단해야 하고 의사의 판단에 따라 적당한 양만큼만 사용되어야 한다. 아스피린은 해열 진통제라고만 알고 있었는데 지혈이 잘 되지 않게 한다는 특성을 알게 되었고 이 특성이 질병을 예방하는 등 유리하게도 쓰이지만 때론 혈소판의 응집을 방해해 과다출혈을 유발한다는 점이 상황에 따라 의료인의 판단이 중요하다는 것을 알려주는 것 같아 가장 와닿았다. 생활 속에서 접할 수 있고 오래된 역사를 가진 약물에 대해 한 층 더 알 수 있는 시간이었다.

출처 https://naver.me/FRrU9cvk

https://naver.me/FzmB7gzq

1년동안 메디사이언스에서 부장으로 활동하면서 책임감을 많이 느낄 수 있던 것 같다. 어떤 실험을 할지 함께 이야기하고 추천하고, 정해서 준비물을 찾아보고 준비하는 과정이 때론 귀찮게 느껴질때도 있었지만 돌이켜보면 다 의미있는 시간이었던 것 같다. 처음으로 맡은 역할이라 부족한 점도 많았고 서툴었지만 이번을 계기로 어떤 일을 맡아도 끝까지 해내는 학생이 되고 싶다는 생각이 들었다. 한 가지 실험을 끝낼때마다 뿌듯함도 느낄 수 있었고 간단하든 복잡한 실험이든 성심껏 노력했던 것들이 오래 기억에 남을 것 같다.

이유: 고등학교에 들어와서 처음으로 신청한 동아리에서 실험한 생물 해부 였기 때문이다 하지만 가장 큰 이유는 처음 하는 해부 실험이라 너무 긴장하여 실수를 많이 해서 내장 분리는 무슨 형체도 알아보기 어려울 정도로 망쳤기 때문이다 하지만 그 실험을 계기로 실험은 단계별로 조심히 해야하고 생명 존중성도 조금 더 생긴거 같다.

추가로 탐구하고 싶은 주제: 현미경 사용 방법

이유: 그람 염색법의 마지막 단계 균 관찰하기에서 현미경 사용 법을 잘 몰라 초반에 영점 맞추기 부터 어리버리 하였기 때문이다 다음에 현미경을 또 사용할수도 있으니 미리 사용법을 보고 숙지해 놔야겠다.

소감 및 성찰: 고등학교에 들어와서 나의 1학기 진로와 잘 맞다고 생각하여 신청한 동아리였는데 과학이라 너무 따분한 실험만 하면 어쩌나 걱정 하였지만 지금 까지 했던 실험이나 박물관 탐방등 하나도 재미 없던게 없었다.

2학년때 과학실험을 한다면 1학년때의 시행착오를 거쳤기 때문에 더 잘 할수 있을거다.

1년동안 너무 재밌고 유익한 실험이었고

감했습니다!

전에 분명히 올렸는데 올린걸 볼수가 없어서 제출을 못 했어요 죄송합니다.

학번: 20514  이름: 윤새나

<실험 주제>

오징어 해부 실험

<준비물>

오징어(죽은 오징어), 해부용 가위&핀셋&, 해부 접시, 실험용 장갑, 실험용 티슈

<실험 동기 및 목적>

생명과학에서 해부학은 매우 중요하여 해부를 통해 여러 기관들의 구조와 기능을 이해하고 파악하고자 하는데, 해부할 수 있는 적절한 것을 찾다가 오징어를 접하였다. 너무 어렵지 않고, 간단하게 해부할 수 있는 오징어를 해부하게 된 동기이다. 오징어는 연체동물 중 두족류에 속하는 대표적인 무척추동물로 외투막, 지느러미, 아가미, 먹물주머니, 촉완, 입, 눈 등 다양한 기관을 관찰하여 생물학적 구조와 기능을 이해한다. 이를 통해 무척추동물의 구조와 기능을 직접 관찰함으로써 생물학적 구조와 기능을 배울 수 있다. 오징어의 외부 및 내부 구조를 관찰하고, 각 기관의 명칭과 기능을 이해함으로써 두족류의 생물학적 특성을 배운다. 기관들을 순서대로 보고 분류하여 관찰하면서 구조와 기능을 이해하고 파악하는 것을 목적으로 한다.

<관련 이론>

오징어의 피부에는 색소를 함유한 색소포라는 세포가 있다. 색소포란, 세포질에 있는 색소를 지니고 있는 세포 소기관이다. 또 다른 정의로는 호르몬이나 신경 계통의 지배를 받아 모양이나 색깔이 변하는 색소 세포이다. 오징어는 색소포를 이용하여 몸 색깔과 신체 패턴을 변화시켜 위장술을 한다. 위장술을 통해 적에게 눈에 띄지 않게 하고, 다른 생물을 모방하여 먹잇감을 유도한다. 이러한 위장술이 가능한 이유는 오징어의 뇌와 신경계가 상당히 발달했기 때문이다.

오징어의 신경세포수는 개와 비슷한 정도로 아주 많다. 신경세포 대부분이 몸 색깔을 자유자재로 바꾸는데 사용된다. 색소포와 발달된 신경계가 완벽하게 위장을 할 수 있는 이유이다. 색소포는 유기 화합물이 색을 갖는 원인이 되는 불포화 결합을 지닌 원자단을 말한다. 색깔을 내기 위해서는 분자가 빛의 스펙트럼 중에 특정 파장을 흡수하지 못하고 방출해야 하는데, 색소포의 두 개의 분리된 분자 궤도 사이의 에너지 차이가 가시광선 스펙트럼의 범위에 있어야 방출이 가능하다. 색소포의 예시로 다양한 인공 식품 착색제와 섬유의 염색제 등은 색소포의 특성을 이용하여 만드는 경우가 많다. pH 지시약은 색소포를 이용하여 만든다. 그리고 식물의 색을 결정하는 β-카로틴, 안토시아닌, 엽록소 등도 색소포이다.

<실험 방법>

1.오징어를 실험용 쟁반 위에 올려 놓고 외부 형태를 관찰한다. (오징어의 위장술 역할을 하는 색소포 관찰)

2.외투막을 절개하여 내부 기관을 드러낸다.

3.내부 기관인 아가미, 먹물주머니, 심장, 간 등을 관찰한다.

4.내부 기관을 떼어 분류하고 자세히 관찰한다.

<실험 결과>

오징어 해부 실험을 통해 오징어의 복잡하고 정교한 생물학적 구조를 직접 관찰함으로써 연체동물의 생물학적 특성을 이해할 수 있다. 오징어는 총 10개의 다리를 가지고 있으며, 이 중 2개의 촉완은 먹잇감을  사냥할 때 사용된다. 그래서 촉완은 다른 다리보다 길고 먹이를 놓치지 않기 위해 빨판이 발달되어 있다. 이 빨판은 톱니 구조로 되어있다. 그리고 몸통과 머리 사이를 보면 출수공이란 부위로 몸 속에 물을 담은 뒤 출수공으로 물을 뿜어 추진력으로 헤엄친다. 천천히 헤엄칠 때는 지느러미를 이용하고, 빠르게 움직일 때는 출수공을 통해 헤엄친다. 또한, 오징어의 외투막은 머리 부분과 후크 구조로 연결되어 있다. 입은 다리 중간에 있다. 입은 새의 부리와 비슷하다. 오징어의 입 주변을 잘라보면 식도가 보이는데, 입을 당겨보면 위쪽의 소화관과 연결되어 있다. 섭취한 먹이가 올라갔다가 소화된 후 배설물은 다시 밑으로 나온다. 오징어는 내장 기관 중에서 간이 제일 크다. 오징어는 부레 대신 간을 이용해서 물에서 떠오르기 때문이다. 오징어의 뇌는 눈 옆에 붙어 있고, 심장이 세개이다. 체순환 심장 양쪽에 아가미 심장 두 개가 위치해있다. 오징어의 외부 형태를 자세히 보면 색소포를 관찰할 수 있다. 피부에 점 같이 생긴 색소포를 이용하여 위장술을 한다. 결론으로 오징어와 같은 두족류는 뇌가 모두 눈 옆에 있고, 오징어는 전체적으로 바닷속에서 살기에 적절한 내장 기관과 사냥감을 놓치지 않기 위한 빨판이 발달되고 진화되었다.

<느낀 점>

오징어의 외부와 내부 구조를 직접 해부하며 관찰하면서, 실험하는 동안에 생생했다. 사진이나 영상 속에서만 보는게 아닌, 직접 가르고 만져도 보고 실제로 관찰하니 생물의 구조와 기능을 구체적으로 이해할 수 있었고, 직접 와닿았다. 교과서에서 배운 내용이 실제 생물체에 어떻게 적용되는지를 명확히 알게 되었다. 해부 도구를 사용하여 외투막을 절개하고 내부 기관을 관찰하는 과정이 세심한 주의와 관찰이 있어야 한다는 생각이 들었다. 힘 조절을 잘못 하거나 너무 깊게 절개할 경우, 내부 기관들이 훼손되어 해부에 불편한 영향을 끼칠 수 있기 때문이다. 나는 오징어를 해부용 가위로 절개하면서 섬세하게 절개하지 못 했다. 낯설기도 하고 힘 조절에서 많이 서툴렀던 것 같다. 실험 기술과 주의 깊은 관찰력이 중요하다는 것을 느꼈다. 다음에 또 다시 생물을 해부하게 된다면, 이번 경험을 바탕으로 좀 더 섬세하고 정교하게 절개를 할 것이다. 다양한 각도에서 관찰한 다음 정확한 위치에서 절개할 것이다. 그리고 오징어의 독특한 구조와 기능을 보고 생물의 적응과 진화의 대해 명확히 이해할 수 있었다. 오징어는 물속에서 어떻게 헤엄치는지 정확히 알 지 못 했었는데, 이번 실험을 통해 새롭게 알게 되었다. 출수공을 통해 추진력을 얻어 자유자재로 헤엄칠 수 있는 것이다. 물속에서 물을 얻어 추진력을 얻는다는게 신기하다. 진화가 정말 잘 된 것 같다는 생각이 든다. 오징어 해부 실험을 하면서 생명과학에 대한 흥미가 더 돋았다. 생물체의 각 구조와 기능을 관찰하고 이해하는 일이 흥미진진했다. 오징어가 바닷속에서 사냥하기 위해 촉완과 빨판이 발달되는 과정에서 점차 어떤 형태를 갖추며 진화하는 지에 대해 궁금증이 생겼고,  이번 실험을 통해 해부에 대해 더 깊이있게 탐구하는 시간을 가지게 되었다.

<참고 문헌>

관련 이론- 네이버 지식백과

학번: 20514 이름: 윤새나

로봇의 종류가 정말 많았다. 관절이 있는 로봇과 없는 로봇, 사람의 형태와 유사한 로봇과 유사하지 않은 로봇 등에 여러 종류의 로봇이 있었다. 그 중 가장 눈에 띈 로봇은 사람의 등에 착용하는 로봇이었다.

전혀 로봇 같이 생기지 않아, 로봇인 줄 몰랐었다.

생각 의외로 로봇의 형태는 다양한 것 같다. 이 로봇은 사람의 등에 착용하여 무거운 짐을 옮기거나 할 때, 몸에 무리가 가지 않게 하고, 가볍게 들고 나를 수 있게 도와주는 기능을 하는 로봇이다. 착용하지 않고서 들었을 때는 8kg의 무게인데, 착용하면 무게가 느껴지지 않는다. 이 점이 매우 신기했다. 8kg의 로봇이 착용하게 되면 가벼워진다는 이 기술이 흥미로웠다. 이를 보고 로봇의 기술이 많이 발달했음을 느꼈다. 인상 깊었던 공간은 로보틱미러월이다. 이 곳은 인간과 로봇, 인공지능이 하나가 되어 살아간다는 의미를 주는 공간이다. 관절 로봇과 거울로 된 입체 도형이 하나가 되는 로봇이다. 이 로봇 3개가 퍼포먼스를 보여주는데, 여기서 거울이 우리를 비추고 있다. 거울은 ‘로봇은 항상 인간을 예의 주시하고 있다’라는 의미를 준다. 사람마다 받아들이는 의미가 다르다. 어떤 사람은 로봇이 항상 보고 있음에 인간과 로봇이 하나가 된다고 받아들이고, 다른 사람은 로봇의 감시로 받아들인다고 한다. 나도 로봇이 감시한다고 느껴졌다. 감시로 인해 불안함을 느낄 수 있었다. 로봇의 관점을 볼 수 있는 공간이었다. 거울을 통해 이러한 의미를 준다는 점이 신선하다고 느꼈다. 로봇, 인공지능과 우리 인간이 하나가 되는 사회가 만들어지는 날이 올지 궁금하다. 곧 얼마되지 않아 이루어질 것 같다는 생각이 든다. 다른 로봇으로는 미국 최고의 로봇 제작사 보스톤 다이나믹스의 ‘스팟’이라는 강아지 형태의 로봇도 직접 보았다. 뉴스에서만 접했던 로봇을 실물로 봐서 자세히 관찰할 수 있었다. 스팟은 강아지와 반대로 다리 관절이 뒤로 향해 더욱 빨리 이동할 수 있다. 장애물이 있어도 알아서 지나가고, 스팟의 시야도 확인할 수 있었다. 생각해왔던 로봇을 직접 마주하니, 내가 생각으로 그려왔던 거와는 다르게 낯설게 느껴졌다. 로봇과 인공지능은 아직 내게 익숙하지 않다는 걸 느끼게 되었다.

마지막으로 ‘PBV 응급차’도 탑승하였다. 완전 자율주행 기술이 접목되어 탑승자는 운전에 신경 쓰지 않고 차량을 업무 공간 등으로 활용할 수 있는 장점이 있다. PBV 응급차에서는 환자를 이송하는데 필요한 공간과 장비를 조성하여 이송하는 동안 탑승자 맞춤형 서비스를 제공한다. AI 의료기기를 통해 심박수와 심전도를 측정하고 로봇 약사에게 약을 처방 받을 수도 있다. 향후 완전 자율주행차 시장이 상용화되면 사용처가 확대될 것으로 예상된다고 한다. 나의 진로가 119 구급대원인 만큼 이 응급차에 탑승했을 때, 매우 기대되었다. 응급차 안, 로봇 약사와 소셜 로봇 간호사와 소통하면서 로봇과 한층 더 가까워졌다. 처음에 로봇을 마주했을 때는 신기하면서도 거부감이 들었는데, 로봇과 소통하고 계속 보다보니까 로봇과 친해질 수 있었다. 로봇이 우리 생활을 편리하고 윤택하게 만들 수 있다는 생각이 들었다. 로봇이 인간에게 장점을 가져다주는 만큼 일자리 문제와 윤리적 딜레마와 같은 단점도 확실히 있는 문제점을 해결해 나아가야 함을 깨달았다. 현재로서 로봇 기술의 발달이 많이 기대된다.

학번: 20514 이름: 윤새나

1.실험 주제

아스피린 합성 실험

2.준비물

시약: 살리실산, 무수아세트산, 염산, 증류수, 얼음

실험 도구: 비커, 피펫, 스포이드, 거름종이, 둥근플라스크, 약숟가락, 전자저울, 깔대기, 가열장치, 온도계, 페트리접시

3.실험 동기 및 목적

실제로 일상생활을 하면서 가장 흔하게 접하게 되는 의약품이 아스피린이다. 약봉투에 아스피린이 적혀있는 것을 본 적이 있다. 의약품으로 분류가 되어있는 아스피린을 실제로 제조해 본다는 것에 실험의 의미가 있다고 생각하여 아스피린 합성 실험을 하게 되었다. 해열•진통제로 사용하는 아스피린을 실험을 통해 만들어봄으로써 화학반응을 이해하고 실생활에서 사용하는 해열•진통제에 대해서도 이해할 것이다.

4.관련 이론

-아스피린이란, 최초로 합성된 해열•소염 진통제이자 혈전예방약이다. 아스피린은 아세틸 살리실산이라고도 하며 살리실산이라는 물질에서 유래되었다. 1897년 독일 바이엘사는 살리실산의 부작용을 감소시킨 아세틸 살리실산(아스피린)을 합성하는데 성공하였고 이렇게 만들어진 아스피린은 1899년 해열 진통제로 특허가 등록되어 지금까지도 널리 사용되고 있다.

5.실험 방법

1) 용액 만들기

살리실산 2.00g을 둥근 플라스크에 넣어준다.

둥근 플라스크에 무수아세트산 5.00mL를 피펫을 이용하여 넣어준다.(4mL, 1mL를 나누어서 넣어준다.)

플라스크 벽면에 묻어있는 살리실산이 무수아세트산과 함께 흘러내려가도록 넣어준다.

둥근 플라스크에 염산을 스포이드를 이용하여 5방울 정도 넣어준다.

2)가열 시키기

80~90도씨의 물중탕에서 10-20분간 가열해준다.

살리실산이 다 녹으면 꺼낸다.

3)냉각 시키기

중탕시킨 용액을 큰 비커에 얼음과 함께 넣어 냉각시켜준다.(시간이 지나면 결정이 생긴다.)

결정이 하얗게 생기면 20~30mL의 얼음물을 넣고 잘 섞어준다.

4)여과 시키기

거름장치에 아스피린을 걸러준다.

거름종이를 잘 펴준 후 페트리접시에 올려 여과된 아스피린을 실온에서 건조시킨다.

6.실험 결과

살리실산 2.00g 사용하였지만, 건조시킨 후 아스피린 2.62g이 나왔다. 0.62g의 오차가 있었다.

7.느낀 점

건조 시킨 아스피린이 2.62g으로 0.62g의 오차가 생긴 걸 보고서 정밀 조작의 중요성을 다시금 느끼게 되었다. 양을 정확히 계량하고, 반응 온도와 시간 조절이 조금만 달라져도 결과가 달라지는 것을 체감했다. 어느 부분에서 실수가 생겨 생각한 g수보다 더 크게 나왔는지에 대해 되짚어 보게 되었다. 다음에도 이와 같은 실험을 할 때에는 한치의 오차도 발생하지 않도록 주의하며 실험에 임할 것이다. 실험에서 염산을 사용하는 이유에 대해 알게 되었다. 화학반응을 촉매하기 위해 사용되는 것이다.  보통 에스터 반응은 산성 용액에서 빠르게 반응하기 때문에 에스터화 반응 속도를 높이고자 염산을 사용하는 것이다. 염산이라하면 녹이는 역할을 떠오르게 해 다른 역할은 잘 생각해보지 못했는데, 염산은 화학반응 촉매 역할을 한다는 점에서 전혀 생각해보지 못한 부분이라 뜻밖이었다. 실험을 통해 염산의 대해 한층 더 알아가는 시간이 되었다. 모둠원과 같이 실험을 통해 제조한 아스피린이 실생활에서는 해열•진통제로 널리 사용된다는 점이 독일 바이엘사는 수차례 실험을 통해 아스피린을 합성하는데 성공하였는데, 그 덕분에 우리가 지금 학교에서도 간단하게 아스피린 합성 실험을 할 수 있다는 것에서 인상 깊다.

8.추가로 더 조사하고 싶은 내용 조사해서 작성하기

에스터화 반응에 대해 추가로 더 조사하였다.

에스터화 반응이란, 산을 에스터로 변하게 함. 또는 그런 조작을 말한다. 카복실산과 알코올이 반응하여 에스터가 생성되는 반응이다. 진한 황산 따위를 촉매로 하여, 산과 알코올을 직접 반응시켜 물을 제거하는 방법이 널리 쓰인다. 산에 의한 촉매 반응으로 산을 첨가하면 반응 속도가 빨라진다. 아스피린 합성 실험에서 일어나는 반응으로 살리실산과 아세트산 무수물이 산 촉매 하에서 반응하여 아세틸살리실산(아스피린)을 생성하는 핵심 반응이다.

9.참고문헌

네이버 어학사전(국어사전)

준비물:오징어,코르크판,실험용 트레이,해부용 집게 및 나이프

실험 동기 및 목적:예전에 동물 해부실험에 관한 영상자료를 우연히 발견하게되어 시청하게 되었는데 동물의 장기들과 신체 내부의 부분들을 결과적으로 자세하고 관찰할수 있었는데 그때 시청했던 그 영상이 뭔가 큰 동기부여가 되고 흥미를 불러일으켜 주어서 그때 그 영상을 봤었던 경험을 시작으로 그 이후부터 동물해부에 관하여 관심을 가지게 되었다.

관련이론(관련 과학 지식 및 개념 조사):오징어는 우선 연체동물로 두족류라는 분류에 속하는 동물입니다.

오징어의 몸은 크게 세 부분으로 나눌수있는데 먼저 오징어의 머리 부분에는 두 개의 큰 눈과 여러 개의 촉수가 있고 촉수는 먹이를 잡거나 환경을 감지하는 역할을 합니다. 오징어의 몸통은 주로 연한 조직으로 되어 있으며, 대부분이 물속에서 유선형으로 유영하기 좋은 형태로 설계되어 있습니다. 또 오징어는 8개의 팔과 2개의 긴 촉수를 가지고 있습니다. 팔은 먹이를 잡거나 물체를 탐지하는데 사용됩니다. 오징어의 생리학적 특징은 오징어는 육식성 동물로, 주로 물고기,갑각류,다른 작은 해양동물을 먹습니다. 오징어는 날카로운 이빨과 강한먹이를 잡는 능력을 가지고 있습니다.

실험방법:위에 적혀있는 여러 준비물들을 준비하고 오징어해부 실험과 관련된 영상자료를 찾아본뒤에 관련 영상을 시청하며 오징어를 직접 해부하고 관찰하고 직접 손으로 촉감을 느껴보며 실험을 진햄한다.

실험결과(결과 해석 및 결론):오징어해부 실험을 진행하면서 직접 해부해보고 관찰하고 직접 손으로 촉감을 느껴보며 연체동물로 분류되는 오징어의 신비로운 신체 내부의 구조를 다시한번 깨닫고 느끼게 되었고 오징어 또한 하나의 생명체로써 생명체로써 이루어져있는 신체 내부의 구조가 다 구현되어있는 모습을 보고 오징어도 하나의 생명체로써 있어야 하는것은 다 있구나라는 사실을 다시한번 느끼게 되었다.

느낀점:다음에는 좀 더 열정적으로 보다 더 열심히 동아리활동에 참여 해 보고싶고 오징어해부 실험을 진행하여 참여함으로써 오징어가 연체동물이고 오징어의 신체에 많이 분포되어있는 색소포를 통해 몸 색깔과 신체패턴을 변화시켜 위장술이 가능하다는 정보 등 오징어에 대한 많은 정보들과 신체 내부의 구조와 같은 상식들을 배우고 확인할수있는 뜻깊은 수업이 됬다고 느껴졌었다.

추가로 더 조사하고 싶은 내용 조사해서 작성하기:오징어는 헤모글로빈이 아닌 헤모시아닌이 신체에 많이 분포되어있어 혈액이 푸르스름한데 그 이유는 헤모시아닌에는 구리가 있어 산소와 만나 반응하면서 위와같은 현상이 일어난다.

참고문헌:유튜브 “수상한 생선 Life Science” 채널의 오징어 해부 영상

2.로봇 인공지능과학관 방문

방문 동기 및 목적:예전에 비슷한 시설에 방문하여 여러 체험을 진행하며 소개하는 프로그램을 본 적이 있어서 나중에 기회가 된다면 비슷한 시설에 직접 방문하여 체험을 해보고 싶다는 생각을 했었는데 기회가 되어 방문하게 되었다.

2.가장 기억에 남았던 활동과 그 이유

활동:로봇 인공지능과학관 방문

이유:처음가봤어서 해보는 체험마다 많이 신기했고 예전부터 직접 방문하여 체험 해보고 싶다는 생각이 있었기 때문에, 또 여러 체험들을 직접 체험해보면서 로봇과 인공지능 산업이 대한민국에서 빠르고 많은 발전을 이루고있고 또 이루었다는것을 깨닫게 되어서 가장 기억에 남았다.

동물 유전자 편집 실험

탐구동기:예전부터 관심이 있던 주제였고 어떤 생명과학과 연관된 영화에서 위 주제가 쓰인 실험이나 내용이 나온걸 본 기억이 있어서 더 더욱 실험의 과정과 결과가 궁금해지게 되었다.

관련자료(출처 포함)

전자신문-유전자 편집 돼지 폐, 뇌사자에 첫 이식.... "9일간 기능 유지해"-서희원 기자

소감 및 성찰:1학년동안 여러번의 동아리 수업을 참여해오면서 여러 실험과 체험을 하게 되었는데 항상 새로운것을 알게되고 배우면서 유익함도 느꼈고 그때마다 재미도 느껴서 더 보람있었던것같고 실험이나 수업을 열심히 참여 할 동기부여도 되는것같아서 항상 수업을 참여할때마다 열정적으로 참여하려고 노력하게 되었다.

실험목적:오징어의 내부 구조를 직접 관찰함으로써 생명과학 개념을 실제 생물의 구조와 연결하고 특히 거대 축삭을 중심으로 한 신경 전달 방식이 인간의 신경계와 어떻게 다른지 탐구한다.

실험방법:오징어의 외투막을 절개하여 내부 기관 노출

소화기관,심장,아가미,신경절의 위치 관찰

실험 결과 및 관찰 내용:오징어는 뇌가 하나의 중심 기관으로 집중되어 있지 않고 여러 신경절이 분산되어 있었다.특히 거대 축삭은 구조적으로 매우 굵어 수초가 없음에도 불구하고 빠른 신경 전달이 가능하다는 점이 인상적이었다.

느낀점:대부분 오징어의 거대 축삭을 신경 전달 속도가 빠르다는 사실로만 정리하지만 나는 이를 진화가 선택한 또다른 효율성이라고 느꼈다.

로봇 인공지능 과학관 방문

활동목적:로봇과 인공지능 기술이 소방,의료분야 등 어떻게 활용되는지를 이해하고 미래의학의 방향성을 탐구해본다.

관찰내용:인공지능이 인간의 행동패턴을 학습하는 과정과 센서를 통해 외부 자극에 반응하는 로봇 시스템을 관찰하였다.특히 의료 로봇이 맞춤형 약을 처방해주는 것이 인상깊었다.

아스피린 합성 실험

실험주제:살리실산과 아세트산 무수물의 반응을 통한 아스피린 합성

실험목적:의약품이 만들어지는 화학적 원리를 이해하고 약물이 인체에 적용되기 전 어떤 과정을 거치는지 직접 경험한다.

실험결과:아스피린 결정이 생성되었고 재결정 과정을 통해 불순물이 제거 되었다.

그람 염색법 실험

실험주제:그람 염색을 통한 세균 세포벽 구조 차이 관찰

실험목적:세균의 구조적 차이가 염색 결과에 어떻게 반영되는지 이해한다.

실험결과:그람 양성균은 보라색 음성균은 붉은색으로 염색되었다.

1년간 활동 중 가장 기억에 남았던 활동

1년간의 생명과학 동아리 활동 중 가장 기억에 남는 활동은 오징어 해부 실험이었다.이 활동은 단순히 교과서 속 그림으로만 보던 생물의 내부 구조를 실제로 관찰할 수 있는 기회였기 때문이다.오징어의 거대 축삭이 인간의 신경 전달 방식과 전혀 다른 전략을 사용한다는 점이 인상 깊었다.같은 빠른 반응이라는 목적을 달성하기 위해 생물마다 서로 다른 진화적 선택을 했다는 사실이 생명과학의 매력을 잘 보여준다고 느꼈다.또한 해부 과정에서 기관하나하나의 위치와 역할을 스스로 파악하고 같이 하는 친구들과 확인하는 과정이 흥미로웠다.

추가심화 탐구 보고서

아스피린의 작용 기전과 의학적 활용

탐구동기:아스피린 합성 실험을 통해 단순히 약을 만든다는 경험을 넘어서 이 약이 실제로 인체에서 어떤 방식으로 작용하며 왜 수십년간 필수 의약품으로 사용되고 있는지에 대한 궁금증이 생겼다.특히 같은 진통제임에도 불구하고 아스피린이 해열 진통뿐 아니라 특정 질환의 예방 목적으로도 처방된다는 점이 인상깊었다.

의학 분야 진로를 희망하는 학생으로서 합성한 물질이 인체 생리 작용과 어떻게 연결되는지를 이해하는 것이 중요하다고 생각하여 아스피린의 분자 수준 작용 기전을 심화 탐구 주제로 선정하였다.

탐구내용: 아스피린의 화학적 특징으로 아스피린은 살리실산에 아세틸기를 도입한 구조를 가지며 이 구조적 변화로 인해 위장 자극이 감소하고 약효가 안정화된다.실험에서 진행한 에스터화 반응은 실제 제약 공정의 기초와 원리가 동일하다는 점에서 의미가 크다.

아스피린의 작용기전으로는 아스피린은 체내에서 COX효소의 작용을 억제함으로써 프로스타글란딘 생성을 감소시킨다.프로스타글란딘은 통증 발열 염증 반응에 관여하는 물질이므로 이 합성이 줄어들면 진통 해열 소염 효과가 나타난다.

아스피린의 의학적 활용과 한계로,아스피린은 단순한 진통제가 아니라 저용량으로 장기간 사용 시 특정 질환 예방에 활용된다.그러나 위장 출혈 위염등의 부작용 가능성도 존재하므로 환자의 상태에 따라 신중한 처방이 필요하다.

참고자료,출처:식품의약품안전처(의약품 안전 정보-아스피린),대한약학회(약학개론)

소감 및 성찰

1년간의 생명과학 동아리 활동은 나에게 생명과학이 단순히 시험과목이 아닌 탐구의 대상으로 인식하게 만든 시간이었다.단순히 정답을 찾는것이 아니라 현상에 대해 스스로 질문하고 그 이유를 탐색하는 과정이 매우 의미있게 다가왔다.특히 실험 활동을 통해 이론이 실제 현상으로 연결되는 경험을 하며 생명과학을 몸소 체험할 수 있었던 것 같아.또한 각 활동을 진로와 연결해 생각하면서 의학 분야에서 요구되는 분석력과 책임감을 간접적으로 경험할 수 있었다.앞으로도 생명 현상을 다양한 관점에서 해석하고 인간의 건강과 삶의 질 향상에 기여할 수 있는 사람이 되고 싶다는 목표가 분명해졌다.

실험 일시: 2025년 11월 28일

학번: 20514 이름: 윤새나

1.실험 주제

그람 염색법을 이용한 세균의 분류와 세포벽 구조 차이 관찰

2.준비물

세균(Staphylococcus aureus), 세균(Escherichia coli), 크리스탈바이올렛, 요오드, 에탄올, 사프라닌, 현미경, 알코올 램프, 스포이드, 슬라이드 글라스

3.실험 동기 및 목적

세균은 크기가 매우 작아 육안으로 관찰할 수 없으며, 종류에 따라 형태와 구조가 다양하다. 특히 세균의 세포벽 구조 차이는 세균의 분류와 특성 이해에 중요한 기준이 되지만, 일반적인 현미경 관찰만으로는 이를 구분하기 어렵다. 따라서 세균을 효과적으로 관찰하고 분류하기 위한 염색 기법이 필요하다.

본 실험은 그람 염색법을 직접 수행하여 세균의 염색 반응을 관찰함으로써, 세균의 세포벽 구조 차이가 염색 결과에 어떤 영향을 미치는지 이해하고자 한다. 또한 염색된 세균의 색깔과 형태를 현미경으로 관찰하여 세균 분류의 기초적인 방법을 학습하는 것을 목적으로 한다.

4.관련 이론

그람 염색법은 세균을 세포벽 구조에 따라 그람 양성균과 그람 음성균으로 구분하는 대표적인 분별 염색법이다. 덴마크의 세균학자 한스 크리스티안 그람(Hans Christian Gram)에 의해 1884년에 개발되었으며, 세균 분류와 관찰에서 가장 기본적으로 사용된다. 세균의 세포벽 구조에 따라 염색 반응이 달라지는데, 그람 양성균은 두꺼운 펩티도글리칸층을 가지고 있어 크리스탈 바이올렛과 요오드 처리 후 형성된 CV-I 착색체를 유지하여 보라색으로 관찰된다. 반면, 그람 음성균은 얇은 펩티도글리칸층과 외막을 가지고 있어 탈색 과정에서 염색약이 제거되고, 사프라닌으로 대조 염색하면 분홍색으로 나타난다.

그람 염색은 일반적으로 4단계로 진행된다. 먼저 크리스탈 바이올렛으로 세균을 염색하고, 요오드 용액으로 고정한다. 이후 알코올이나 아세톤으로 탈색하면 세포벽 구조에 따라 염색 반응이 달라지고, 마지막으로 사프라닌으로 대조 염색하여 그람 음성균을 분홍색으로 관찰할 수 있다.

5.실험 방법

1.세균에 스포이드를 이용해 크리스탈 바이올렛을 떨어뜨려 1분간 염색

2.물로 세척 후 알코올 램프를 이용하여 물기 건조 후, 요오드 떨어뜨려 1분간 두기

3.요오드를 물로 씻어내고 물기를 제거한 후 탈색제를 이용하여 탈색

4.사프라닌을 떨어뜨려 1-2분간 염색시킨 뒤 물로 씻어내고 물기 제거 후 현미경을 이용하여 관찰

6.실험 결과

그람 염색을 실시한 후 광학 현미경으로 관찰한 결과, 서로 다른 염색 반응을 보이는 두 종류의 세균이 관찰되었다.

일부 세균은 염색 후에도 보라색을 유지하였으며, 현미경상에서 비교적 뚜렷한 형태로 관찰되었다. 이러한 세균은 세포벽이 두꺼워 탈색 과정 이후에도 1차 염색약이 제거되지 않은 것으로 보아 그람 양성균으로 판단된다.

대장균(다른 세균)은 탈색 과정을 거친 후 보라색이 사라지고, 최종적으로 분홍색으로 염색되었다. 이 세균들은 세포벽이 얇아 1차 염색약이 제거되고 대조 염색약에 의해 염색된 것으로 보이며, 그람 음성균으로 판단된다.

그람 염색법은 세균의 세포벽을 구성하는 펩티도글리칸 층의 두께 차이에 따라 염색 결과가 다르게 나타나는 원리를 이용한 대표적인 분별 염색법이다. 이 염색법을 통해 세균은 그람 양성균과 그람 음성균으로 구분된다.

이러한 결과를 통해 동일한 염색 과정을 거쳤음에도 불구하고 세균의 세포벽 구조 차이에 따른 염색 반응의 차이로 판단된다는 것을 알 수 있다.

7.느낀 점

이번 그람 염색법 실험을 통해 세균의 세포벽 구조에 따라 염색 반응이 달라진다는 것을 직접 관찰할 수 있어서 흥미로웠다. 평소에는 눈으로 볼 수 없는 세균이 현미경에서 보라색과 분홍색으로 나타나는 모습을 보고, 염색 과정과 세포벽 구조의 관계를 이해하는 데 많은 도움이 되었다.

특히 관찰한 세균이 보라색으로 남아 있는지, 분홍색으로 변하는지를 비교하면서 이론에서 배운 그람 양성균과 음성균의 특징이 실제 실험에서도 확인된다는 점이 인상적이었다.

이번 실험을 통해 세균을 관찰할 때 세포벽 구조가 염색 결과에 직접적인 영향을 준다는 것을 직접 확인할 수 있었다. 이로 인해 과학적 원리를 직접 확인하는 경험이 중요하다는 것을 깨달았다.

또한 염색 과정의 순서와 정확성이 관찰 결과에 큰 영향을 미친다는 점을 배우며, 실험을 수행할 때 정확한 과정과 세심한 관찰이 중요함을 느꼈다.

8.추가로 더 조사하고 싶은 내용 조사해서 작성

<그람 양성균과 그람 음성균의 구조 차이가 어떻게 세균의 생존과 약제 반응에 영향을 주는가>

: 그람 양성균과 그람 음성균은 세포벽 구조가 다르기 때문에 항생제나 면역체계에 대한 반응이 달라진다. 그람 양성균은 두꺼운 펩티도글리칸층으로 인해 펩티도글리칸 합성을 억제하는 항생제에 상대적으로 감수성이 높으며, 그람 음성균은 추가적인 외막 구조가 약물 접근을 차단해 내성을 갖기 쉬워 치료가 어려운 경우가 많다.

9.참고 문헌

네이버 지식백과

과산화수소 분해 반응을 통한 카탈라아제의 이해

<탐구 동기>

효소가 분해 반응을 촉진시키는 것을 단지 교과서에서 뿐만 아니라 실험을 통해 이해하고자 탐구한다. 감자나 간을 이용해 카탈라아제 등의 효소가 과산화수소를 분해하는 반응을 직접 관찰함으로써 생체 내 촉매 반응을 이해한다.

<관련 이론>

과산화수소는 자연적으로 물과 산소로 분해되지만, 반응 속도는 매우 느리다. 카탈라아제는 동물, 식물, 미생물 세포에 존재하는 효소로, 과산화수소를 빠르게 분해하여 세포를 산화적 손상으로부터 보호한다. 카탈라아제는 효소이므로 반응 후에도 변하지 않고 반복적으로 기질을 분해할 수 있으며, 온도, pH, 기질 농도 등 환경 조건에 따라 활성이 달라진다. 효소의 활성 부위에 과산화수소가 결합하면, 효소는 이를 안정화시키고 물과 산소로 분해한 후 다시 원래 상태로 돌아가며 다음 반응을 수행한다. 이러한 특성 때문에 카탈라아제는 생물체 내에서 과산화수소 제거에 중요한 역할을 하며, 효소의 촉매 작용과 환경 조건에 따른 활성 변화를 실험적으로 관찰할 수 있다.

<실험 준비물>

35%과산화수소수, 스포이드, 비커, 페트리 접시, 시험관, 시험관대, 감자, 생간

<실험 과정>

1. A, B, C 시험관에 과산화수소수 각각 10mL씩 넣어준다.

2. B에는 간 조각을, C에는 감자 조각을 넣고 반응을 관찰한다.(A는 대조군)

3. 종이를 말아서 불씨만 남긴 상태로 각 시험관에 넣고 반응을 관찰한다.

4. 생간과 감자의 과산화수소 분해 정도를 비교한다.

<실험 결과>

카탈라아제가 풍부한 시료에서는 과산화수소가 빠르게 분해되며 많은 기포가 발생하는 것을 관찰할 수 있다. 감자 시료에서는 즉시 기포가 발생하였고, 간 시료에서는 기포 발생이 가장 활발하게 나타난다. 이는 간 조직이 카탈라아제 함량이 높기 때문이다. 이러한 관찰 결과는 카탈라아제가 과산화수소 분해 반응을 촉매하여 산소 발생 속도를 증가시키며, 효소의 활성이 환경 조건에 민감하게 영향을 받는다는 사실을 잘 보여준다.

<자료 출처>

유튜브: 영메이커- [신과람쌤과 함께하는 안전한 통합과학 실험] 세가지 방법으로 알아보는 카탈레이스 과산화수소의 반응

네이버: 지식백과

동아리 활동을 하면서 매번 성실히 참여했다고는 못하겠지만 다른 친구들과 모둠활동을 하며 내가 도움을 줄수 있는 부분은 최대한 도움을 주며 함께 하니 실험도 원할하게 진행되며 비록 설명을 듣고 영상을 본것 처럼 완벽히 해내지는 못하고 여러번 실수를 하였지만 이로인해 내가 부족한것이 무엇인지 알게 됬고 앞으로는 이를 보완하며 단점을 하나씩 지워나가자는 새로운 목표를 정하게 되었다.

1. 실험보고서
   올해 로봇 인공지능과학관 방문, 아스피린 합성 실험, 그람 염색법 실험을 진행하였다. 로봇 인공지능과학관에서는 인공지능과 로봇 기술이 의료 및 과학 분야에서 어떻게 활용되는지 알게 되었다. 아스피린 합성 실험을 통해 화학 반응을 이용해 의약품이 만들어지는 과정을 이해할 수 있었고, 그람 염색법 실험에서는 세균을 염색하여 종류를 구분하는 방법을 배우며 생명과학 실험의 중요성을 느꼈다.

2. 가장 기억에 남았던 활동
   가장 기억에 남았던 활동은 그람 염색법 실험이다. 눈에 보이지 않던 세균이 염색 과정을 거쳐 구분되는 모습이 인상 깊었다. 또한 실제 의료 현장에서 사용되는 방법이라는 점에서 더욱 흥미로웠고, 나의 진로에 대해서도 다시 생각해보는 계기가 되었다.

3. 추가로 탐구하고 싶은 주제
   추가로 탐구하고 싶은 주제는 손 씻기 방법에 따른 세균 감소 효과이다. 손을 씻지 않은 경우, 물로만 씻은 경우, 비누로 30초 이상 씻은 경우를 비교하여 배지에 배양한 뒤 세균 수를 관찰하고자 한다. 이를 통해 올바른 손 씻기의 중요성을 과학적으로 확인하고 싶다. 참고 자료로는 질병관리청의 손 씻기 관련 자료를 활용하였다.

4. 소감 및 성찰
   이번 활동을 통해 과학 실험은 단순한 관찰이 아니라 원리를 이해하는 과정이라는 것을 알게 되었다. 직접 실험하고 결과를 분석하면서 과학에 대한 흥미가 더욱 커졌다. 특히 생명과학과 의료 분야에 대한 관심이 깊어졌다. 앞으로도 다양한 과학 활동에 적극적으로 참여하고 싶다.