농업직, 농촌지도사, 농업연구사, 방통대 대비 - 생물과학 정리 1. 생명체의 탄생

1. 생명체의 탄생

■ 학습개요
생물과학은 생명체와 생명현상을 연구하는 학문분야이다. 생명체는 생명을 지닌 유기체이며, 모든 생명체는 공통적 특성(생명현상)을 나타낸다. 모든 생명체에서 나타나는 공통적 특성은 조직화된 체제, 물질대사, 항상성, 재생산, 생장반응, 적응 등이다. 이번 강의에서는 생명체와 그들이 가지는 특성과 분류에 대해서 학습한다.

■ 학습목표 
생명체의 특성인 생명현상을 설명할 수 있다.

생명체의 화학적 진화가설을 설명할 수 있다.

생물진화의 증거를 제시할 수 있다.

생명체의 분류기준을 설명할 수 있다.

■ 주요용어  
생명현상 - 생명체가 무생물과 구별되는 특성을 말하며, 생명현상에는 조직화된 체제, 재생산, 대사활동, 생장, 반응, 적응, 운동, 항상성 등이 있다.

원핵세포 - 핵이 없는 세포로, DNA는 코일모양으로 뭉쳐져서 핵양체를 이룬다. 원핵세포를 가진 박테리아를 원핵생물이라고 한다.

진핵세포 - 독립된 구조의 핵과 세포소기관들이 들어 있는 세포

독립영양생물 - 무기물로부터 유기물을 합성하여 생명현상을 영위하는 생명체로, 녹색식물과 광합성 박테리아가 이에 속한다.

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1. 생명과학

생명과학: 생명체와생명현상을연구하는학문
생 명 체 : 생명을지닌유기체
유 기 체 : 유기물로이루어진조직체
생명현상 : 생명체에서나타나는공통된특성

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2. 생명현상

1. 조직화된 체제

 

조직화된 체제

 

 

2. 물질대사

- 유기물합성과분해에관련된 모든화학반응과에너지변환과정
- 물질과에너지

 

광합성을 통한 유기물 생산

동물: 먹이를 통한 유기물 획득 (화학에너지)

 

3. 항상성(homeostasis)

- 체온조절, 삼투조절, 배설 등을 통해 항상 일정한 상태로 유지하는 생명현상

 

 

 

4. 재생산
- 생명체는 생식을 통해 ‘자신과 속성이 같은 개체’를 재생산한다.

 

DNA는 자율적으로 복제된다. 복제된DNA는 생식세포를 통해 다음세대로 전달된다.

 

 

생식과변이의생성 → 진화의원인

 

5. 생 장

- 동물:개체가 커지면서 환경적응력 향상
- 식물:일생동안 생장

6. 반 응

동물 : 신경계와 내분비계를 통해 자극에 대응하여 운동으로반응
식물 : 호르몬에 의한 특정부위의 생장 (굴광성,굴지성등)

* 자극 감수성 : 생명체가반응할때자극에의한영향을최소화 또는최대화하는쪽으로반응하는현상

 

7. 적 응

* 자연선택
- 환경에 가장 잘 적응하는 개체만 생존하여 더많은자손을생산
- 생존한개체로부터 재생산된 개체군의 적응에 의한새로운 종분화

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2. 생명체의 기원

 

1) 진화론

- 오파린(A.I.Oparin) & 홀데인(J.B.S. Haldane)
지구초기의환원적환경의대기조건에서 유기물합성이가능하다는가설주장

- 초기바다는유기분자의수용액 = 원시수프(primitive soup)

2) 화학적진화

밀러(Stanley Miller) & 유리(Harold Urey)
- 기내장치를 통해다양한 종류의아미노산합성
- 유기분자가 무생물적으로 합성될수있다는사실증명

 

 

3) 원시생명체의 발달

 

원시세포의 형성

 

 

4) 진핵세포의진화

 

최초의 원핵세포 – 35억년 전

박테리아

막중첩

 

 

3. 생명체의 다양성

1) 생명체의 분류

 

포도상구균의 모습

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■ 핵심요약정리

(1) 생명현상의 특성

1, 세포로 구성, 정교한 체제

1) 생명체는 세포로 이루어져 있으며, 정교하고 복잡한 정교하고 복잡한 체제로 구성되어 있다.

2) 생물의 체제

① 동물의 체제 : 세포→조직→기관→기관계 →개체

② 식물의 체제 : 세포→ 조직→ 조직계→ 기관→ 개체

 

2. 물질 대사

1) 생물체가 살아가는 데 필요한 물질을 합성하거나 분해하는  작용으로, 에너지의 출입이 동반된다.

2) 물질대사의 종류

① 동화 작용: 저분자 물질을 고분자 물질로 합성하는 작용이며, 흡열 반응이다. [예]광합성

② 이화 작용: 고분자 물질을 저분자 물질로 분해하는 작용이며, 발열 반응이다. [예]호흡

3) 생물이 살아가려면 물질대사를 해야 하므로 물질대사는 생물과 무생물을 구분하는 중요 한 특성 중 하나이다.

 

3. 자극에 대한 반응과 항상성 유지

1) 자극에 대한 반응 : 생물체 내외의 환경 변화를 감각하고, 이에 적절히 반응한다.

2) 항상성

① 체온, 혈당량, 혈액의 삼투압 등 체내 환경을 일정하게 유지하 는 현상이다.

② 신경계와 호르몬의 상호 작용을 통해 이루어진다.

 

4. 발생과 생장

1) 발생 : 다세포 생물의 수정란이 세포 분열과 세포의 분화를 통해 하나의 개체가 되는 과정이다. [예] 개구리의 알이 올챙이를 거쳐 개구리가 되는 것

2) 생장 : 어린 개체가 세포 분열을 통해 세포 수가 많아지고, 세포의 크기가 커져서 성체 로 자라는 과정을 말한다.

 

5. 생식과 유전

1) 생식 : 생물이 종족 유지를 위해 자신과 같은 종의 자손을 남기는 현상으로, 무성 생식과 유성 생식으로 나눈다.

2) 유전 : 생식 과정에서 부모의 유전 형질이 자손에게 전달된다.

 

6. 적응과 진화

1) 적응 : 생물이 환경 변화에 따라 몸의 구조나 기능 및 생활 습성 등이 변화되는 현상이다.

2) 진화 : 환경에 적응해 생물이 세대를 거치면서 유전 형질의 변화가 일어나 새로운 종으 로 분화되는 현상이다. 이러한 진화에 의해 오늘날 다양한 생물 종이 각자의 환경에 적응하며 살아가고 있다.

 

(2) 바이러스

1. 바이러스의 특징

1) 세균보다 훨씬 작은 0.01~0.2㎛ 크기로 생물과 무생물의 중간적 특성을 나타내 며, 핵산(DNA 또는 RNA)과 단백질로 구 성되어 있다.

2) 생물적 특성 : 숙주 생물에 기생(활물 기 생)하여 증식하며, 돌연 변이를 통해 진 화한다.

3) 무생물적 특성 : 세포 구조를 볼 수 없고 자신의 효소가 없어 독자적인 물질대사를 하 지 못하며, 숙주 생물의 밖에서는 단백질의 결정체로 존재한다.

 

2. 바이러스가 지구상에 최초로 출현한 생물이 아닌 이유

1) 바이러스는 활물 기생하므로 숙주 생물이 먼저 존재해야 한다. 때문에 바이러스를 최초로 출현한 생물이라고 볼 수 없다.

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확인문제

다음을 읽고 옳은 것은 O표, 옳지 않은 것은 X표 하시오.

1. 세포 호흡은 이화 작용에 해당하고, 이 과정에서 에너지가 방출된다. ( )

2. 생물체 내외에서 생물에 주어지는 환경 변화를 적응이라고 한다. ( )

3. 외부 환경의 변화에 관계없이 체내 상태를 일정하게 유지하는 생명 현상의 특성은 항상성이다.  ( )

4. 바이러스는 자신의 효소를 가지고 있지 않아 숙주 세포 밖에서는 스스로 물질 대사를 할 수 없 다. ( )

 

정답

1. O 2. X 3. O 4. O 5. X

 

학습문제

 

1. 생명체는 때문에 재생산된다.

① 대사 ② 유전자

③ 반응성 ④ 생장

 

2. ‌원생생물은 다세포인 것도 있으나 대부분 단세포로 된 진핵생물인데 는 광합성하는 원생생물이다.

① 아메바 ② 짚신벌레

③ 녹조류 ④ 곰팡이

 

3. 현대인과 가장 가까운 최초의 화석인류는?

① 크로마뇽인 ② 라마피테쿠스

③ 오스트랄로피테쿠스 ④ 호모에렉투스

 

4. 다음 중 잘못 짝지은 것은?

① 다윈―종의 기원 ② 라마르크―동물철학

③ 오파린―생명의 기원 ④ 파스퇴르―자연발생설

 

5. 원핵세포가 진핵세포에 비해 가장 크게 다른 점은?

① 원핵세포에는 DNA 대신에 RNA만 있다.

② 원핵세포에는 핵막이 없다.

③ 원핵세포에는 엽록체는 있으나 미토콘드리아가 없다.

④ 원핵세포에는 미토콘드리아는 있으나 엽록체가 없다.

 

6. 생물진화의 근본원인은?

① 개체군의 대립유전자빈도 변화 ② 개체군의 자연선택

③ 생명체의 환경적응성 ④ 생명체의 항상성 유지능력

 

7. 박테리아세포와 아카에아세포 및 진핵세포에 대한 설명으로 바른 것은?

① 핵은 진핵세포에만 있다.

② 세포벽은 아카에아세포에만 있다.

③ 광합성은 박테리아에서만 이루어진다.

④ 박테리아와 아카에아에는 DNA가 없다.

 

8. 생명체의 구조적·기능적 구성단위는?

① 분자 ② 세포

③ 생물종 ④ 생물군집

 

9. 원핵세포와 진핵세포의 특징을 함께 가지고 있는 것은?

① 박테리아 ② 곰팡이

③ 원생생물 ④ 메탄세균

 

10. 생물권의 구성단위는?

① 개체 ② 생물종

③ 생물군집 ④ 생태계

 

정답 및 해설

 

1. ‌② 생명체의 재생산은 세포 내에 있는 유전자(DNA)가 자율적으로 복제되고, 세포가 분열하기 때문인데, 유전자에는 생명정보가 수록되어 있다. 간단히 말하면 유전자의 자기복제가 생명의 자기복제인 것이다.(교과서 6쪽)

2. ‌③ 조류(algae)는 광합성을 하는 원생생물이고, 아메바와 짚신벌레는 비광합성 원생생물이다.(교과서 19쪽)

3. ‌① 인류의 진화는 오스트랄로피테쿠스(400만 년 전, 원인) → 호모하빌리스(250만 년 전) → 호모에렉투스(180~30만 년 전, 자바원인과 북경원인) → 네안데르탈인(20만 년 전) → 호모사피엔스(4만 년 전, 현대인)로 진행되었으며, 크로마뇽인은 현대인의 최초 화석으로 밝혀졌다.(교과서 20~21쪽)

4. ‌④ 파스퇴르(1868)는 S자형으로 된 플라스크를 이용한 실험을 통하여 ‘자연발생설’을 부정하였다. 파스퇴르의 실험 결과를 ‘생물발생설’이라고도 한다.(교과서 7~8쪽)

5. ‌② 원핵세포는 진핵세포와 비교하여 핵막이 없고 미토콘드리아·엽록체·골지체 등 세포소기관이 없다.(교과서 15쪽)

6. ‌① 진화란 개체군 내에서 특정한 대립형질이 변화해 가는 과정을 말한다. 따라서 진화의 기본단위는 개체가 아니고 개체군이며, 생물진화의 근본원인은 개체군의 대립유전자 빈도 변화에 있다.(교과서 9쪽)

7. ‌① 박테리아세포와 아카에아세포는 모두 원핵세포로 핵이 없다.(교과서 15쪽)

8. ‌② 생명체를 구성하는 구조적·기능적 기본단위는 세포로서, 세포에는 특정기능을 수행하는 소기관들이 있고 이들의 작용이 통합되어서 생명현상이 이루어진다.(교과서 4~5쪽)

9. ‌④ 아카에아세포(고박테리아)는 박테리아세포(진정박테리아)처럼 핵이 없는 원핵세포이고 크기도 작으나, 박테리아와 비교하여 세포벽과 세포막의 구성성분이 다르며, 아카에아의 염기서열은 진핵세포에 더 가깝다.(교과서 18쪽)

10. ‌④ 지구상에 생명체가 서식하는 모든 지역과 그 속의 모든 생명체를 가리켜 생물권이라 하며, 생물권은 각 지역의 서식조건과 생물군집에 따라 다양한 생태계를 형성한다. 따라서 생태계는 생물권의 구성단위가 된다. 특정 생태계는 특정 지역의 생물군집과 그 지역의 무생물적 환경을 모두 포함하며, 생태계 내에서는 에너지흐름과 물질순환이 이루어진다.(교과서 4~5쪽, 그림 1-1)

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정리하기
모든 생명체는 공통적인 특성을 나타내는데 그것은 조직화된 체제ㆍ물질대사ㆍ항상성ㆍ재생산ㆍ생장ㆍ반응ㆍ적응 등의 공통적 특성을 생명현상이라 하며, 이러한 생명현상을 통해 우리는 생명을 인식할 수 있다.

생명체의 기원에 대한 자연발생설은 19세기 파스퇴르의 실험에 의해 부정되었고, 다윈 이후 많은 진화의 증거와 함께 여러 가지 진화이론이 발전하였다.

오파린에 의해 생명체의 기원은 화학적 진화로 설명되고, 다양한 생물종의 존재는 생물진화로 설명한다. 최초의 생명체인 원핵세포는 약 35억년전에 출현했고, 진핵세포는 20억년전부터 진화했으며, 지금부터 4억~6억년 전에 다양한 다세포 생명체들이 갑자기 폭발적으로 등장했는데 이를 생명체의 빅뱅, 또는 그 시대의 지질기의 이름을 따서 캄브리아기 폭발이라 한다.

지구상에는 현재 2백만 종의 생명체가 살고 있으며, 이들의 분류는 원핵세포로 된 박테리아ㆍ아카에아ㆍ유카리아 등 3영역으로 나누고, 유카리아는 다시 원생생물ㆍ식물ㆍ곰팡이ㆍ동물 등으로 분류한다(3영역6계).

냉동만두가 만들어지는 과정

 

 

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