[일반생물학실험]혈관, 혈액, 혈액형과 유전자 빈도 1부

실험 목적

혈관 및 혈액에 대해 알아보고 혈액형의 판정과 유전자 빈도를 조사한다.

 

실험 이론 및 원리 - 1

1. 혈액의 기능

산소, 이산화탄소, 영양소, 노폐물 등 운반하며 식균 작용, 혈액 응고 등 보호 작용을 하며 체온을 조절하는 기능을 지닌다.

1) 운반작용

혈액의 가장 주된 작용은 물질의 운반이며, 영양분, 호르몬, 노폐물을 혈장에 의해 O2와 CO2는 적혈구에 의해 운반된다.

 

2) 조절작용

혈액의 삼투압, pH, 혈당량, 체온 등을 조절하여 항상성 유지한다.

 

3) 방어작용(보호작용)

① 혈액의 응고

혈액의 출혈을 막아주는 혈소판과 피브리노겐을 가지고 있기 때문에 과도한 출혈로 사망하는 경우는 거의 없다.

② 식균작용

백혈구는 식균 작용으로 체내에 들어온 세균이나 해로운 이물질을 제거한다.

③ 항체형성

외부에서 이물질이나 병원체가 체내에 침입하면 혈장에서 항체가 만들어져서 우리 몸을 보호하는 작용을 한다.

 

2. 혈액의 구성

혈장, 혈구(적혈구, 백혈구, 혈소판)로 구성된다.

 

1) 혈장

액체 성분으로 약 90%가 물이고, 단백질, 포도당, 아미노산 등의 영양소와 항체 등이 포함되고, 여러 가지 영양소와 노폐물 및 이산화탄소를 운반하며 체온 조절 작용을 한다.

 

2) 혈구

① 적혈구

- 모양 :핵이 없고, 둥글고 납작한 원반 모양

- 기능 :헤모글로빈의 작용으로 산소를 운반

- 특징 :부족하면 빈혈 증상이 나타난다.

- 수 :450만 ~ 500만 개/㎣ (혈구 중 수가 가장 많다.)

 

② 백혈구

- 모양 :핵이 있고, 모양이 일정하지 않다.

- 기능 :아메바 운동으로 세균을 잡아 먹는 식균 작용

- 특징 :병에 걸리거나 염증이 생기면 그 수가 증가한다.

- 수 :6000 ~ 8000개/㎣

 

③ 혈소판

- 모양 : 핵이 없고, 모양이 불규칙하다. (세포 조각이다.)

- 기능 : 상처가 났을 때 혈액을 굳게 하여 출혈 방지

- 특징 : 부족하면 지혈이 잘 안 된다.

- 수 : 25만 ~ 45만 개/㎣

3. 혈액형

ABO식 혈액형 구분에 따른 적혈구의 종류와 항원 항체의 유무

혈액 속 적혈구 표면에 A·B항원(또는 응집원)이 있는지, 혈액 속에 어떤 항체가 있는지에 의해 혈액형이 결정된다. A형은 A항원, B형은 B항원만 갖고 있으며, 두 항원을 모두 갖고 있는 경우는 AB형이고, 두 항원 모두 없는 경우는 O형이다.

 

1) ABO식 혈액형

ABO식에 따라 서로 구분되는 인간의 혈액형의 종류는 A형, B형, AB형 그리고 O형 네 가지이다. 기본적으로 사람과 사람의 혈액을 섞었을 때 일어나는 응집반응의 여부로 구분하며, 이는 면역에서 말하는 항원항체반응의 결과이다.

사람의 적혈구 표면에는 항원에 해당하는 응집원이 있고, 혈청 속에는 항체에 해당하는 응집소가 있다. 이러한 응집원에는 A와 B, 응집소에는 α와 β의 두 종류가 있다. 그런데 응집원 A와 응집소 α가 만나거나 응집원 B와 응집소 β가 만나면 응집 반응이 일어나게 된다.

 

2) Rh식 혈액형

붉은털원숭이(rhesus monkey)의 혈액과 응집반응 여부를 통해 구분한 혈액형이다. 이 경우는 다음과 같다.

Rh+ : Rh항원을 가지고 있다.

Rh- : 아무것도 가지고 있지 않다.

이 혈액형은 어머니가 Rh-형이고 태아가 Rh+형인 경우, 첫 번째 출산으로 어머니의 몸 속에 Rh+에 대한 항체가 생겨 두 번째 아이의 임신에 영향을 주는 신생아 용혈성 빈혈에 중요하다. 또한 동양인은 Rh-형이 극히 적으므로, 수혈 시에 상당한 문제가 되기도 한다. Rh-형은 동양에서는 전체의 1%도 안 되는 반면, 서양에서는 Rh-형이 전체의 20%를 차지한다. 이런 희귀성 때문에 동양국가에서는 Rh-형인 사람들을 따로 등록해 두기도 한다.

4. 혈액형의 유전자 빈도

(p) A (q) B (r) O (p) A (p2) AA (pq) AB (pr) AO (q) B (pq) AB (q2) BB (qr) BO (r) O (pr) AO (qr) BO (r2) OO	(1) A형 = AA + AO = p2 + 2pr (2) B형 = BB + BO = q2 + 2qr (3) AB형 = 2pq (4) O형 = r2 (5) AO + BO = 2pr + 2qr
유전인자형, 혈액형의 표현형 빈도 구하기 ABO식 혈액형에서, 유전자 A, B, O 각각의 빈도를 p, q, r 이라 둔 후, 각 혈액형의 표현형 빈도를 구한다.

 

5. 개체군

일정한 지역에 모여 살면서 서로 자유로운 교배가 일어나는 생물 집단이다. 개체군이라는 용어는 본래 한 그룹의 사람을 표현하기 위해 만든 것으로, 어떤 특정한 지역에 함께 살고 있는 같은 생물종 개체들의 집단을 의미하는 것으로 확대되어 사용된다. 단수로 개체군은 동일종끼리 서로 교배할 수 있는 생물종의 한 무리이며, 복수로 개체군들은 동일 조상이나 서식지에 의해서 연계된 서로 다른 생물종들의 한 무리이다. 개체군을 비교하고자 할 때에는 밀도, 출생률, 사망률, 전출입률, 산포, 연령분포, 유전적 적합도 등을 고려한다.

 

6. 군집

자연계의 어떤 장소를 보면 그곳에는 반드시 여러 종류의 생물이 뒤섞여 생활하고 있다. 생태학에서는 이를 하나의 집단으로 보아 군집이라 하는데, 특별히 사람의 군집과 구별하여 쓰일 때 생물군집이라 한다. 그 장소에 서식하는 모든 동·식물을 포함하는 것이 원칙이며, 특정 생물군을 들어 패류군집 · 조류군집이라고 하는 것은 편의적인 사용이다.

1) 군집을 구성하는 생물은 생산자, 소비자, 분해자로 구분이 된다. 군집 내 각 개체군들 사이에서 먹고 먹히는 관계를 먹이연쇄라 하고, 먹이연쇄가 복잡하게 얽힌 것을 먹이그물이라 한다.

2) 군집 내에서는 경쟁, 분서, 포식과 피식, 공생과 기생 등의 상호작용이 나타난다.

3) 시간에 따라 군집을 구성하는 생물의 종류와 수가 변해가는 과정을 천이라 하고, 천이 과정에서 최후로 나타나는 가장 안정된 군집을 극상이라 부른다.

4) 군집은 정적인 것처럼 보이나 기후변화, 교란, 외래종의 유입 등 많은 영향을 받으며 시시각각 변한다.

 

7. 생태계

어떤 지역 안에 사는 생물군과, 이것들을 제어하는 무기적 환경요인이 종합된 복합 체계이다. 생태학의 대상이 된다. 생태계는 빛, 기후, 토양 등의 비생물요소와 모든 생물 구성원으로 이루어진 생물요소로 나뉜다.

1) 비생물적 요소

크게 생물 주위의 환경을 구성하고 있는 물질들과 에너지로 나뉜다. 전자에는 물, 탄소·산소·질소 등의 공기와 인·황·칼슘 등의 무기염류가 포함된다. 생태계 내에서 무기물은 생산자에 의해 유기물로 합성되고 소비자를 거쳐 분해자를 통하여 다시 무기물로 돌아오는 과정에서 생태계를 ‘순환’하게 된다. 그러나 태양에너지에서부터 시작된 에너지는 먹이연쇄과정을 거쳐 생물이 살아가는데 필요한 생활에너지로 사용되고, 나머지는 다음 영양단계로 옮겨지며 일부는 열로 소실된다. 일반적으로 영양 단계의 상위로 갈수록 에너지의 이동량은 적어지지만 에너지 효율은 높은 값을 나타낸다.

2) 생물적 요소

① 생산자

대부분 녹색식물로 이루어진 그룹으로 독립영양생물, 기초생산자라고도 한다. 이들은 태양에너지를 이용하여 이산화탄소와 물을 탄수화물로 전환시킬 수 있으며, 탄수화물을 통하여 얻은 에너지를 사용하여 생물의 생명활동에 필요한 단백질, 핵산, 지질 등의 복잡한 유기화합물을 생성한다. 녹색식물 외에 스스로 에너지를 생산해 낼 수 있는 광합성세균과 화학합성세균도 생산자에 포합된다.

② 소비자

종속영양생물이라고도 한다. 생산자가 만들어낸 유기물을 직접적, 간접적으로 소비하며 살아가는 생물 그룹을 의미한다. 소비자는 이러한 복잡한 유기화합물을 이용하여 에너지를 얻는다. 스스로 에너지를 생산해내지 못하는 모든 동물들이 여기에 포함된다. 생산자를 섭취하는 생물을 1차 소비자, 1차 소비자를 먹는 생물을 2차소비자라고 한다. 생태계에서는 다양한 영양단계를 거치면서 생산자-1차소비자-2차소비자-3차소비자의 먹이연쇄가 나타나며 다양한 유기물과 영양소가 상위의 단계로 이동한다.

③ 분해자

생산자나 소비자, 또는 다른 분해자의 사체나 배설물을 분해하고, 이 때 발생하는에너지를 사용하여 유기물을 무기물로 환원시키는 그룹을 의미한다. 주로 세균이나 균류가 분해자에 해당한다. 분해자는 유기물을 환원시켜 생산자가 이용할 수 있는 무기물로 전환한다.

 

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