일반생물학실험 | Coacervate(코아세르베이트)의 관찰

 

 

 

 

TIP

 

 

1. 본 실험에서는 pH를 조절하여 생성된 코아세르베이트를 관찰해 보고, 이런 코아세르베이트가 생성될 수 있는 최적 pH를 찾아내고자 한다.
2. gelatin과 gum arabic은 약산성에서 charge를 띠어 정전기적 인력에 의해 코아세르베이트가 형성된다. 적정 pH를 벗어나면 charge가 사라지거나 서로 반발하여 코아세르베이트는 형성되지 않는다.

 

 

 

본 실험은 생물학에서 생명의 기원이라 여겨지는 코아세르베이트를 형성시켜 광학현미경을 통해 관찰하는 실험이다. 지구가 처음 생겨날 때는 생명체가 존재하지 않았으나 어떤 우연한 계기로 인해 생명체가 지구상에 등장하였고, 그 생명체가 진화해 감에 따라 현재의 다양한 생명체들이 나타나게 된 것이다. 코아세르베이트란, 오파린이 제시한 원시 생명체의 기원이 되는 물질이다. 오파린은 원시 지구는 화산 활동, 자외선, 번개 등의 자극이 풍부한 상태였다고 생각하였다.

 

일단 아미노산과 뉴클레오티드 등의 유기분자들이 중합하여 단백질과 핵산 같은 큰 유기분자가 된 후, 이 분자들이 위에서 제시한 자극에 의해 원시지구의 환원성 대기에 의해 합성되어 원시생물의 형태를 띠게 되었을 것이란 주장이었다. 이렇게 생겨난 작은 방울의 분자들에 DNA, RNA, protein 등이 들어감으로서 초기 생물이 될 수 있다는 것이었다. 실제로 코아세르베이트는 주변 환경에서 물질을 선택적으로 받아들이고, 분열을 하는 등 세포와 유사한 특징을 지닌다. 또한 이런 오파린의 가설은 1953년 미국의 밀러에 의해 실제 실험으로 검증되었다. 생명의 기원에 대한 다른 학설은 기독교에서 주장하는 절대자가 생명을 만들어냈다는 창조설과, 우주에서 포자의 형태로 날아온 것이 현대 생명체들의 조상이라는 포자설(우주기원설) 등이 있다.

 

코아세르베이트는 단백질, 탄수화물 등의 거대분자가 특정한 pH나 이온농도 등의 환경 조건이 적합한 경우에 전하가 변하여 형성되는 타원체로서 액적을 형성한다. 따라서 적정 조건이 이루어지지 않으면 고분자들간의 전하가 사라지거나 서로 반발하여 코아세르베이트가 형성되지 않는다. 코아세르베이트로부터 생성된 각각의 액적은 이들 거대분자가 군집을 이룬 것으로 막과 같은 껍질을 이룸으로써 외부 환경과 구획을 이룬다. 코아세르베이트는 외부환경에서 적절한 기질을 흡수하여 크기가 커지며, 일정 상태 이상으로 그 크기가 성장하면 분열하고 다시 성장하는 방식으로 개체 수가 늘게 된다. 어떤 경우에는 서로 합쳐지기도 한다. 때에 따라서는 물질의 선택적 투과가 가능하기도 하는데, 이것은 내부 물질의 농도가 외부환경과 달라질 수 있는 가능성을 만든다. 이는 생명현상을 위한 화학반응이 일어나는 데 근간이 된다.

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실험 방법

1. 실험 과정

1) 1% gelatin 용액 5ml과 1% gum arabic 용액 3ml을 pipette으로 tube에 넣었다.

 

2) 이 혼합액을 pH test paper 위에 한 방울 떨어뜨려 pH를 측정하였다.

 

3) 혼합액 용액 한 방울(20㎕ 정도)을 slide glass 위에 놓고 동량의 0.1% congo red 염색액을 떨어뜨린 후 cover glass로 덮어 현미경으로 관찰하였다.

 

4) 혼합액이 뿌옇게 될 때까지 0.1N HCl을 한 방울씩 조심스럽게 떨어뜨리고 살짝 흔들 어주는 과정을 반복하였다.

 

5) 용액이 뿌옇게 되면 용액의 pH를 측정하였다.

 

6) 이때의 용액 20ul를 slide glass 위에 놓고 염색액 동량을 떨어뜨려서 코아세르베이트 를 찾아 관찰하였다.

 

7) 관찰이 다 끝나면 용액이 다시 투명해질 때까지 0.1N HCl 용액을 한 방울씩 떨어뜨리 고 이때의 pH를 측정하였다.

 

8) 역시 slide glass 위에 용액 한 방울을 떨어뜨려 현미경으로 관찰하였다.

 

 

[일반생물학실험]Coacervate(코아세르베이트) 관찰

 

 

[일반생물학실험]Coacervate(코아세르베이트)의 관찰 레포트