고교 교과 과정을 참조한, 교양으로서 일반생물학 수업을 위한 내용 분석과 제언 : 생명의 연속성-번식을 중심으로

윤혜섭,장수철 중앙대학교 다빈치미래교양연구소 2020 교양학연구 Vol.0 No.13

Recently, importance of biology has increased, so does attention on biology education. In the book called 『Vision and Change』 published by AAAS, six core competencies of biology were suggested. The Ministry of Education also has suggested five core competencies of all science curricula including biology at Korean high school. Referring these competencies we compared contents of general biology curricula between university and high school. In this study, we chose a big feature of life, reproduction, as an object of the research. Between the two curricular of high school and university, key concepts and number of concepts included showed no big difference. In contrast, arrangement of key concepts and points emphasized are more coherent in university curriculum. In addition, connectivity of key concepts is high in the curriculum. As a result, university curriculum seems to be more helpful for students in understanding meaning and significance of concepts. Also (it is understandable that) range and depth of university biology curriculum are more than that of high school. Due to these differences, students at universities are likely to be advantageous in developments of scientific competences such as experimental mind and evolutionary perspective. Taken together, these differences found in chapters on reproduction seem to enable students in universities to develop ability to use modeling and simulation, ability to use scientific reasoning including quantitative reasoning, ability to apply the process of science, and ability to tap into the interdisciplinary nature of science more easily. Using these results, it is also anticipated that university instructors can use these advantages in raising students' understanding of core concepts such as evolution, structure and function, information flow and exchange, and systems in relation to ‘reproduction of living things’.

Requirement of Vesicle-Associated Membrane Protein 721 and 722 for Sustained Growth during Immune Responses in Arabidopsis

윤혜섭,권지안,Mark Kwaaitaal,Naohiro Kato,이창현,박소현,Masa H. Sato,Paul Schulze-Lefert 한국분자세포생물학회 2013 Molecules and cells Vol.35 No.6

Extracellular immune responses to ascomycete and oomycete pathogens in Arabidopsis are dependent on vesicle-associated secretion mediated by the SNARE proteins PEN1 syntaxin, SNAP33 and endomembrane-resi-dent VAMP721/722. Continuous movement of func-tional GFP-VAMP722 to and from the plasma membrane in non-stimulated cells reflects the second proposed function of VAMP721/722 in constitutive secretion during plant growth and development. Application of the bacterium-derived elicitor flg22 stabilizes VAMP721/722 that are otherwise constitutively degraded via the 26S proteasome pathway. Depletion of VAMP721/722 levels by reducing VAMP721/ 722 gene dosage enhances flg22-induced seedling growth inhibition in spite of elevated VAMP721/722 abundance. We therefore propose that plants prioritize the deployment of the corresponding secretory pathway for defense over plant growth. Interstingly, VAMP721/722 specifically interact in vitro and in vivo with the plasma membrane syntaxin SYP132 that is required for plant growth and resistance to bacteria. This suggests that the plant growth/immunity-involved VAMP721/722 form SNARE complexes with multiple plasma membrane syntaxins to discharge cue-dependent cargo molecules.

Analysis of Phosphorylation of the BRI1/BAK1 Complex in Arabidopsis Reveals Amino Acid Residues Critical for Receptor Formation and Activation of BR Signaling

윤혜섭,Young Hee Bae,Yun Ji Lee,장수철,Seong-Ki Kim,Jianming Li,남경희 한국분자세포생물학회 2009 Molecules and cells Vol.27 No.2

The plasma membrane-localized BRASSINOSTEROID-INSENSITIVE1 (BRI1) and BRI1-ASSOCIATED KINASE1 (BAK1) are a well-known receptor pair involved in brassinosteroids (BR) signaling in Arabidposis. The formation of a receptor complex in response to BRs and the subsequent activation of cytoplasmic domain kinase activity share mechanistic characteristics with animal receptor kinases. Here, we demonstrate that BRI1 and BAK1 are BR-dependently phosphorylated, and that phosphorylated forms of the two proteins persist for different lengths of time. Mutations of either protein abolished phosphorylation of the counterpart protein, implying transphosphorylation of the receptor kinases. To investigate the specific amino acids critical for formation of the receptor complex and activation of BAK1 kinase activity, we expressed several versions of BAK1 in yeast and plants. L32E and L46E substitutions resulted in a loss of binding of BAK1 to BRI1, and threonine T455 was essential for the kinase activity of BAK1 in yeast. Transgenic bri1 mutant plants overex-pressing BAK1(L46E) displayed reduced apical dominance and seed development. In addition, transgenic wild type plants overexpressing BAK1(T455A) lost the phosphorylation activity normally exhibited in response to BL, leading to semi-dwarfism. These results suggest that BAK1 is a critical component regulating the duration of BR efficacy, even though it cannot directly bind BRs in plants.

대학의 일반생물학 수업에서 인간 진화의 내용과 의미

윤혜섭,장수철 한국교양교육학회 2021 교양교육연구 Vol.15 No.2

The purpose of this study is to unravel the implications and limits of the contents pertaining to human evolution at the level of general biology courses. Five textbooks for general biology courses were analyzed. All books describe human beings in the context of phylogenetic systematics, indicating that human beings, along with all other organisms, are also descendant from a common ancestor. Many examples found in these books indicate that human beings are members of living things, meaning that human beings share certain common features with all living things on earth. Based on various facts contained in these books, three points can be noted as follows: First, these books mentioned three common features, which are found in chapters on human evolution. These are walking upright, an increase in brain volume, and the use of tools. Second, these books showed evolutionary aspects of human beings in every chapter. So it is even possible to arrange examples from the molecular up to the ecosystem level. Third, many features of human beings can be compared to those of chimpanzees in order to distinguish our own evolutionary features. As a result, one of important aspects of human evolution seems to be related to, or at least is partially dependant upon, human culture. Based on these analyses, four points should be stressed in general biology class when it comes to human evolution. First, human evolution seems not to be a special kind of process, but a typical one, and one that is on-going. Second, apes (including chimpanzees) are not the ancestors of human beings, and therefore thirdly, this means, for example, that chimpanzees will not evolve into human beings. Fourth, human culture plays an important role in shaping human evolution. This last point seems to be special in that human culture can act as a bridge between biology and the humanities and/or social sciences. However, many biology instructors have little acquaintance with facet of the curriculum. Therefore, it should be noted that instructors for general biology classes need to comprehend and read more about human evolution in terms of human culture. 일반생물학 성격의 교과에서 인간 진화 수업이 나타내는 시사점과 한계를 탐색하기 위한 시도로서여러 일반생물학 교재가 다루고 있는 인간 진화에 대한 조사와 분석을 진행하였다. 일반생물학 교재들은매우 다양한 생물 종류들 사이에서 인간이 차지하는 위치를 나타냈다. 즉, 여러 가지 예를 통해 생물의한 구성원으로 인간은 다른 생물들과 같은 특징을 지니고 있음을 나타내고 있다. 500~600여 년 전부터일어난 인간 진화의 특징은 직립보행, 뇌 용적의 증가, 도구의 사용 등으로 요약되었다. 일반생물학교재에는 또 매 단원마다 인간에 대한 일정 정도의 내용이 포함되어 있고 이 내용의 진화적 특징들은분자에서 생태계에 이르는 여러 수준으로 정리하여 볼 수 있다. 다른 생물과의 비교와 함께, 가장인간과 가까운 침팬지와의 비교는 인간만의 특징은 생물학적인 측면뿐 아니라 문화적인 측면의 중요성을 보여주고 있다. 이러한 연구를 통해 일반생물학 수업에서 강조되어야 할 점은 첫째, 인간 진화는다른 생물들과 진화과정이 비슷하게 진행되었고 현재도 진행되고 있으며, 둘째, 침팬지 등 현존하는유인원이 인류의 조상이 아니며 셋째, 진화는 현 인간을 향해 진행되는 것이 아니고 넷째, 인간 진화에서문화는 중요한 요소임을 알 수 있었다. 특히 문화와 인간 진화의 관련성은 인문학 또는 사회과학과의접점을 제공할 수 있는 주제라고 볼 수 있는데 일반생물학 수업에서는 이에 대한 내용은 물론 관점은매우 부족한 편이다. 따라서 교강사들은 인간 진화를 소재로 하여 인문학과 사회과학의 접점으로 작용할수 있는 문화와의 관련성에 대한 관점을 이해하고 일반생물학에서 제공되는 해당 예들에 대한 의식적인접근이 필요한 것으로 판단된다.

男女高等學生의 自我槪念과 學業成就와의 關係

尹惠燮 이화여자대학교 사범대학 교육심리학과 1974 心理硏究 Vol.- No.15

첫째, 계속적인 성공경험을 한 학습자는 계속적인 실패경험을 한 학습자보다 긍정적인 자아개념을 가지고 있다. 둘째, 계속적인 실패경험을 한 학습자는 계속적인 성공경험을 한 학습자보다 부정적인 자아개념을 가지고 있다. 셋째, 학업성취와 학습자의 자아개념과의 관계는 양극단에서 더욱 의미있다.

일반생물학 수업을 위한 종의 기원 탄생에 대한 연구 -다학제적 역량 배양을 위한 생물학 수업 모색

윤혜섭,장수철 한국교양교육학회 2020 교양교육연구 Vol.14 No.2

Integration between biology and other disciplines is one of the typical features of biology. Darwinian evolution can serve as a good subject in understanding this feature. Therefore, this study focused on influences from many fields on the birth of The Origin of Species. The Origin of Species is well known to have suggested five theories in relation to changes in organisms.: Namely, evolution itself, gradualism, the theory of a common ancestor, the theory of species diversification, and natural selection. The Christian view of life, which was rooted in Plato and Aristotle, has insisted upon the “Creation Theory” of life, immutability, and teleology. Naturally, these were big obstacles for Darwin to overcome. Also, classical economics, which emphasizes the importance of individual competition, had an impact on Darwin, particularly the Principle of Population put forth by Malthus. The advances made in various scientific areas, from Newtonian mechanics to the ideas suggested by geologists such as Buffon and Lyell, also played a significant role in influencing Darwin’s ideas on evolution. Finally, Lamark’s theory on evolution, along with other contributions made by many biologists, seems to have played a beneficial part in the publication of The Origin of Species. Indeed, all of these factors played a substantial role when in came to shaping Darwin’s five theories on evolution. Many general biology textbooks contain these topics, but some of them do so to a much lesser extant than they really should. Thus, it seems necessary for us to strengthen several related points within such textbooks. For in doing so, we can have a positive impact on the development of the multidisciplinary competency of students. Moreover, such an undertaking may be useful for the refinement of general biology as a discipline within liberal education. 생물학은 다학제적 성격을 띤 과학의 한 분야이다. 다학제적 성격을 이해하기 위한 좋은 주제 중의하나가 다윈의 진화론이다. 본 연구에서는 종의 기원의 탄생에 영향을 끼친 여러 영역의 영향을살펴봄으로써 생물학의 다학제적 성격을 이해하는 데에 도움이 되는 교육 내용을 살펴보고자 하였다. 종의 기원에서 다윈은 진화, 점진론, 공통조상, 종의 증가, 자연선택 등의 다섯 가지 이론을 주장하였다. 플라톤과 아리스토텔레스의 철학에서 유래하고 강화된 기독교의 생명관은 생명의 창조와 불변성, 목적론을 주장하였는데 이는 다윈의 진화론이 극복해야 할 커다란 산이었다. 아담 스미스를 비롯한 자본주의경제학자들의 개인에 근거한 경쟁에 대한 이론과 맬서스의 인구론은 다윈의 진화론에 큰 영향력을행사하였다. 뉴턴에서 유래한 과학적 사고와 뷔퐁부터 라이엘에 이르는 당시 지질학의 발전 역시 종의기원에 커다란 영향을 끼쳤다. 또한 당시의 많은 생물학자들의 연구 결과도 종의 기원 형성에 기여하였다. 이러한 내용들은 일반생물학 교재에 망라되어 있으나 부분적으로 부족한 특징을 나타낸다. 교양으로서 생물학 교육에 다학제적 성격을 이해하는 역량을 배양하기 위해서 다윈의 진화론에 미치는 여러영역의 영향을 살펴보는 것은 분명 의미가 있지만 곳곳에 내용의 보강을 필요로 한다.

대학 교양교육 과정의 일반생물학에서 올바른 물질대사 교육을 위한 연구 :중고등학교 생명과학 교과과정과 연계를 위하여

윤혜섭,박돈하,장수철 단국대학교 교양기초교육연구소 2024 교양기초교육연구 Vol.5 No.1

본 연구는 생물학의 중요한 주제 중 하나인 물질대사와 관련된 교과과정을 돌아 보고, 이를 토대로 올바른 물질대사의 개념 전달을 위한 시사점을 제공하고자 한 다. 이를 위해 대학 교양교육 과정의 일반생물학 성격 교과목의 교재와 중학교, 고 등학교의 관련 단원을 비교 분석하였고 생명과학 Ⅰ과 생명과학 Ⅱ 수업을 다년간 수행한 교사 5명을 대상으로 심층 설문조사를 수행, 분석하였다. 대학의 일반생물 학 성격 교과목 교재는 학생들이 물질대사에 관한 체계적인 이해를 돕기 위해 개 념들이 원자와 분자, 전자에너지, 탄소 화합물, 생체 거대분자, 이화작용과 동화작 용, 에너지의 종류, 열역학 법칙, ATP, 효소, 화학 삼투, 산화환원 반응, 산화적 인 산화, 광인산화 등으로 순차적으로 배치하고 있으며 거의 모든 핵심개념에 관한 설 명을 포함한다. 그러나 중학교, 고등학교에 이르는 일련의 교과과정에서는 이러한 물질대사에 관한 개념들이 생명과학 Ⅰ 교과목에 포함하지 않는다. 따라서 이들을 포함한 생명과학 Ⅱ를 수강하지 않는 학생들은 물질대사의 핵심적이고 본격적인 교육을 받지 못할 가능성이 크다. 따라서 대학에서 학생들이 생명현상을 물질대사 라는 중요한 시각으로 이해하고, 화학과 생물학의 융합적 사고를 갖추기 위해서는 대학의 교양 생물학 수업에서 고등학교 교과과정을 감안한 수업과 수강 지도를 통 해 체계적이고 올바른 물질대사 교육을 위한 노력이 필요하다. The aim of this study is to explore the Life Science curriculum of Korean middle and high school related to metabolism, one of the important topics of biology and to suggest ways for better teaching on metabolism. For this study, we compared and analyzed the differences between university general biology textbooks and middle and high school science curriculum. A questionnaire was presented to 5 teachers who had a lot of experience in subject education such as life science I and life science II, and an analysis was performed by obtaining answers. In general biology textbooks adopted by many universities the concepts are arranged sequentially and explanations of almost all key concepts are included to help students systematically understand metabolism. However, in Korean universities, it is possible to graduate without taking any general biology-related courses, so the understanding of metabolism of many graduates can be limited to the contents of subjects up to high school. Therefore, education related to metabolism up to high school is very important. But the concepts about metabolism are scattered and there is room for misunderstanding in several concepts in the science education curriculum which covers middle and high school science textbooks. In addition most students who do not take Life Sciences II will not get the education in the core of metabolism. According to this research, it will be necessary to make more efforts for systematic and correct metabolism education to help students understand life phenomena from the perspective of metabolism and to have a convergent thinking between chemistry and biology.

일반생물학 교양 교과에서 ‘사례를 통한개념 학습’의 예로서 겸형혈구증 활용에 관한 연구

윤혜섭,박돈하,장수철 중앙대학교 다빈치미래교양연구소 2022 교양학연구 Vol.- No.19

A study has been undertaken to suggest a case which can be used for case-based learning in general biology course for non-biological major students. We chose sickle cell disease as a case for helping students’ understanding genetics concepts such as relationship of chromsomes and genes, dominant and recessive characters, law of segregation and probablity, and pleiotropy. This case also seems to be useful in understanding concepts of mutation in terms of genetics and molecular biology. The same is the case for evolution. Because the gene of this disease and genes of several other blood cell diseases seem to be selected against malaria and so they can be regarded to play roles in evolution of human beings via natural selection. Furthermore sickle cell disease seems to be also helpful to understand several content elements of circulation and immunity. And this disease case is also applicable in newly developing research field, that is, coevolution of culture and gene. Taken together, all of these results demonstrate that sickle cell disease can be used as a very appropriate case in intensive understanding of core concepts such as genetics and evolution which are suggested by 『Vision and Changes』. 교양으로서 생물학 수업에 도움을 제공하기 위한 시도로 생물학 주요 개념 이해를 위한 사례 중심학습에 유용하게 활용할 수 있는 사례를 선택하여 이에 관한 연구를 수행하였다. 구체적으로 겸형혈구증을 선택하여 염색체와 유전자의 관계, 우성과 열성, 분리의 법칙과 확률, 다면발현 등 유전학의 주요 개념을 이해하는 데에 활용될 수 있고 여러 종류의 돌연변이 특히 분자 수준의 변화에 의한 돌연변이를 이해하는 데에 활용될 수 있음을 제시하였다. 또한, 다양한 혈구 관련 질환과 함께 이 질병 역시 자연선택에 의한 인간 진화를 이해하는 데에 도움이 될 수 있음을 나타냈다. 더불어 이 질병은 동물의 순환과 면역의 한 측면을 이해하고 문화와 유전자의 공진화 개념을 이해하는 데에도 활용가치가 있을 것으로 판단한다. 요컨대, 겸형혈구증을 사례로써 활용한다면, 이렇게 다양한 여러 개념을 이해한 결과, 생물학의 핵심개념인 ‘유전’과 ‘진화’에 대한 총체적인 이해에 도움이 될 것으로 보인다.

Trafficking at the Host Cell Surface During Plant Immune Responses

윤혜섭,권지안 한국식물학회 2012 Journal of Plant Biology Vol.55 No.3

The plasma membrane (PM) of eukaryotic cells is not only an outermost covering to contain and protect inner molecules required for cell viability but also a place where communications dynamically occur with adjacent cells and environments including pathogens. However the selective permeability limits the free translocation of information across the PM between cells. Therefore, eukaryotic cells have invented an elaborate machinery to safely export and import proteins and small molecules within a membranewrapped container called a vesicle. Upon infection, a host plant cell also actively interacts with a phytopathogen to achieve its goal, defense to frustrate the pathogen attempt. To understand communications between pathogens and plants,hence this review is mainly focused on molecular transport events that occur

애기장대 굴중성 반응에 있어서 식물호르몬과 AtEXPA3 유전자의 역할

Hye-Sup Yun(윤혜섭),Yew Lee(이유),Seong-Ki Kim(김성기) 한국생명과학회 2011 생명과학회지 Vol.21 No.7

본 연구에서는 식물뿌리의 굴중성 반응에 있어서 식물호르몬과 AtEXPA3 유전자와의 관계를 밝히고자 하였다. AtEXPA3 유전자의 RT-PCR을 통한 발현분석 결과 잎, 근출엽, 뿌리 꽃 등 생장이 활발한 조직에서 발현률이 높게 나타났으며, 굴중성 자극과 BRs, IAA에 의해서도 발현이 증가되었다. 또한 ethylene 생합성 저해제인 AVG를 처리하면 굴중성 반응이 현저히 억제되었는데 이는 ethylene 그 자체도 BR과 IAA처럼 굴중성을 촉진시키는 활성을 갖고 있음을 의미한다. 한편 호르몬을 처리하지 않은 AtEXPA3 RNAi mutant에서 굴중성 반응이 억제되는 현상은 애기장대 뿌리의 생장에 관여하는 AtEXPA3의 조절 인자로 BRs, auxin, ethylene 등의 식물호르몬이 관여하고 있음을 나타낸다. 아울러 BRs signaling mutant에서 변화된 굴중성(bri1-301, bak1에서 감소, BRI-GFP에서 증가) 반응의 감소와 증가는 굴중성 반응이 BRs의 신호전달 과정을 통하여 일어남을 의미한다. 결론적으로 애기장대 뿌리의 굴중성 반응은 식물호르몬에 의한 AtEXPA3 유전자의 발현 증가의 결과로 인해 애기장대 뿌리의 생장이 촉진되어 나타나는 결과라 하겠다. We focused on relationship between phytohormones and AtEXPA3 gene in gravitropic response of A. thaliana. RT-PCR analysis shows that AtEXPA3 was highly expressed in actively developing tissues such as leaf, rosette, root and flower tissues. AtEXPA3 gene expression was enhanced by gravistimulation, BR and IAA. Furthermore, decreased gravitropism was observed when treatment of AVG, an ethylene biosynthetic inhibitor, suggesting that ethylene has a gravistimulating effect itself as well as BRs and IAA. Inhibition of gravitropism in AtEXPA3 RNAi mutant suggests that BR, auxin and ethylene are playing roles as regulators of AtEXPA3. In addition, altered gravitropism in BRs signaling mutant (decreased in bri1-301, bak1, and increased BRI-GFP) indicated that BRs signaling mediated the gravitropism. In conclusion, gravitropic responses of Arabidopsis root resulting from root growth were mediated by increased expression of AtEXPA3 gene, which is stimulated by phytohormones.