생명체를 이용한 식량 공급 및 의료
빵 부피, 요구르트 점성, 인슐린 생명의 구원 — 모두 생물에게 일을 시킨 결과물입니다. 이 마지막 섹션에서는 농부가 수확량을 늘리는 방법(온실, 비료, 해충 방제), 대량으로 미생물을 재배하는 방법(발효조), 그리고 생물 자체를 의도적으로 변경하는 방법(선별 교배, 유전자 변형, 복제)을 다룹니다.
Edexcel International GCSE Biology 4BI1, Section 5 (문항 5.1–5.20B)로 과정을 완성합니다. B suffixed 문항(어업, 미생물 증식, 포유류 복제)은 생물학 전용입니다.
식품 생산
작물. 온실 및 폴리에틸렌 터널은 열을 가두어 작물을 보호하고, 농부가 빛, 온도, CO₂ 및 물을 조절할 수 있게 합니다. CO₂과 온도를 최적치로 높이면 광합성 속도와 수확량이 증가합니다. 비료는 수확 때마다 토양이 잃어버린 미량 원소(아미노산을 위한 질산염, 엽록소를 위한 마그네슘)를 보충합니다. 해충 방제: 살충제는 해충을 빠르고 완벽하게 죽이지만 생물 축적 위험이 있어 다른 종에 해를 끼치고 잔여물을 남길 수 있습니다. 생물학적 방제(해충의 포식자를 도입)는 지속 가능하고 특정하지만, 방제 대상 종이 확산되면 통제하기 어렵고 느립니다.
미생물. 효모는 당 발효: 무산소 조건에서 이산화탄소(빵 부피)와 에탄올 생성; Lactobacillus는 우유 당을 유산산으로 전환하여 요구트 점성 증가. 산업용 발효조는 미생물의 최적 상태를 유지합니다: 무균 조치(오염 방지), 영양분, 최적 온도 및 pH, 공급(호기성 배양을 위한 공기), 교반(열과 영양분의 고른 분포).
(B) 어류 양식은 효율적으로 단백질을 공급합니다: 수질 관리, 포식자 통제(종내 — 물고기 간 — 및 종간), 질병 통제, 폐기물 제거, 사료의 품질과 빈도 조절, 그리고 빠른 성장 균주의 선별적 교배를 수행합니다.
인공선택
원하는 형질을 가진 부모를 선택 → 교배 → 가장 우수한 자손을 선발 → 세대를 거듭하여 반복합니다. 이는 수확량, 저항성 또는 내성 향상이 있는 식물과 더 많은 고기, 우유 또는 온순함이 있는 동물을 개발하지만, 유전자 풀이 좁아져 질병에 취약해지며, 여러 세대가 소요됩니다.
유전 공학 (유전자 조작)
Restriction enzymes cut DNA at specific sites; ligase joins pieces of DNA together. A plasmid (or a virus) acts as a vector: the human insulin gene is cut out, inserted into a opened plasmid, and the recombinant DNA is taken up by bacteria, which multiply in a fermenter producing human insulin. GM plants can resist pests or herbicides or make more food. An organism receiving genes from a different species is transgenic.
복제 (B)
Micropropagation (tissue culture): a small explant is grown in vitro on a nutrient medium with growth hormones, producing genetically identical plantlets — commercial quantities of plants with desirable characteristics, disease-free and fast. Mammal cloning: a diploid nucleus from a mature cell is inserted into an enucleated egg cell (its own nucleus removed); the cell divides into an embryo placed in a surrogate — Dolly the sheep. Cloned transgenic animals can produce human proteins in their milk.
자기 점검하기
- 온실이 작물 수확량을 높이는 두 가지 방법을 제시하십시오.
- 생물학적 방제의 장점 하나와 단점 하나를 서술하십시오.
- Lactobacillus이 우유를 걸쭉하게 만드는 이유는 무엇입니까?
- 발효조가 유지하는 다섯 가지 조건을 나열하십시오.
- (B) 어류 양식에서 포식자를 통제하는 두 가지 방법을 이름으로 쓰십시오.
- 선별적 교배의 단점 두 가지를 제시하십시오.
- DNA를 절단하는 효소와 이를 이어 붙이는 효소의 이름을 쓰십시오.
- 유전자 공학에서 벡터란 무엇입니까?
- 인간 인슐린 유전자를 가진 박테리아가 유용한 약품이 되는 이유를 설명하십시오.
- (B) 포유동물 복제의 단계를 요약하십시오.
정답: 1 최적온도 근처에서 열기를 가두어 CO₂, 빛 및 물을 통제함 (임의 두 가지); 2 장점 — 자생적이며 잔여물이 없음; 단점 — 느리고, 통제 대상 종이 확산될 수 있음; 3 라크토스를 락트산으로 전환하여 우유 단백질을 응축시킵니다; 4 무균 조건, 영양분, 최적 온도와 pH, 산소 공급, 교반; 5 (B) 종간 포식자에 대한 그물망; 종내 포식에 대한 밀도 낮춤; 6 유전자 풀이 좁아져 질병이 쉽게 퍼지며, 여러 세대가 소요됩니다.
Answers continued: 7 Restriction enzymes cut; ligase joins; 8 a plasmid or virus carrying recombinant DNA into a cell; 9 they multiply fast in a fermenter, secreting human insulin — safe and producible at scale; 10 (B) Diploid nucleus from a mature cell → enucleated egg → divides into an embryo → implanted in a surrogate.