생명과학의 도구로써 생명정보 데이타 베이스의 의미와 활용: 2cDNA에서 특정 단백질 정보 탐색의 실례

김대재 ( Dae Jae Kim ) 충북대학교 과학교육연구소 2009 과학교육연구논총 Vol.24 No.2

오이(Cucumis sativus L.) 노쇠화 관련 cDNA 클론의 유전자 발현 연구

김대재 ( Dae Jae Kim ) 충북대학교 과학교육연구소 2006 과학교육연구논총 Vol.22 No.1

생명과학의 도구로써 생명정보 데이타 베이스의 의미와 활용: 1. 생명정보학 용어와 DNA 서열 검색의 기초

김대재 ( Dae Jae Kim ) 충북대학교 과학교육연구소 2008 과학교육연구논총 Vol.24 No.1

애기장대 (Arabidopsis thaliana)의 형질전환을 통한 STP1 hexose 운반자의 활동 조절에 관한 연구

김대재 ( Dae Jae Kim ) 충북대학교 과학교육연구소 2004 과학교육연구논총 Vol.20 No.2

담배 야생종의 원형질체 배양에 미치는 무기영양소의 효과

김대재(Dae Jae Kim),박민철(Min Chul Park),김상구(Sang Gu Kim) 한국식물학회 1988 Journal of Plant Biology Vol.31 No.4

Leaf mesophyll protoplast cultures from six Nicotiana species, N. debneyi, N. rustica, N. amplexicaulis, N. glauca, N. glutinosa, and N. sylvestris were carried out. When we reduced the NH_4NO_3 and Fe·EDTA concentration to 1/3(7 mM) and 1/10(10 μM) from the Murashige and Skoog medium respectively, cell division of the protoplasts was efficiently induced in four Nicotiana species, N. debneyi, N. rustica, N. amplexicaulis and N. glauca. However, other two species, N. glutinosa and N. sylvestris were failed in inducing cell division at the same culture condition. The protoclone calluses derived from four Nicotiana speices were consequently regenerated on a MS basal medium supplemented with the appropriate auxin and cytokinin.

세포내 소기관과 물질대사의 관점에서 오이 떡잎의 발달

김대재(Dae-Jae Kim) 한국생명과학회 2021 생명과학회지 Vol.31 No.8

오이 씨앗의 발아는 세포의 지방체내 저장지방의 분해 결과인 acyl-CoA의 글라이옥시좀으로 이동 후 베타 산화의 결과물인 acetyl-CoA의 글라이옥실산 회로로의 유입과 지방의 유동으로 촉발된다. Acetyl-CoA는 글라이옥실산 회로의 가동을 위한 탄소원을 제공하며 시트르산과 말산을 생성하며 글라이옥실산 회로의 작동을 유도한다. 지방 저장 종자의 발아에 있어서 글라이옥실산 회로는 필수적 요소이며, 그 결과물인 말산 및 숙신산의 미토콘드리아로의 이동은 TCA 회로의 가동과 옥살초산의 생성 및 세포질로의 유동으로 PEPCK에 의한 당신생을 가능하게 한다. 즉, 저장 지방을 원료로 여러 대사물질의 생산 및 이동과 다중의 대사경로를 통하여 발아 시 사용 가능한 에너지원인 포도당의 형태로 전환이 이루어진다. 이에 동반하여 많은 유전자의 발현 조절이 이루어지고, 세포내 소기관 특히 미소체로 대표되는 글라이옥시좀은 말산 합성효소(malate synthase)와 이소 시트르산 분해효소(isocitrate lyase)로 특화된다. 또 다른 acetyl-CoA의 유동은 carnitine을 매개로 하는 BOU (A BOUT DE SOUFFLE)의 작동이다. 이것은 카니틴의 대사와 관련하여 고등식물의 발달과 대사과정에서의 중요성이 확인된 것으로 사료된다. The germination of cucumber seeds begins with the degradation of reserved oil to fatty acids within the lipid body, which are then further metabolized to acyl-CoA. The acyl-CoA moves from the lipid body to the glyoxysome following β-oxidation for the production of acetyl-CoA. As an initial carbon source supplier, acetyl-CoA is an essential molecule in the glyoxylate cycle within the glyoxysome, which produces the metabolic intermediates of citrate and malate, among others. The glyoxylate cycle is a necessary metabolic pathway for oil seed plant germination because it produces the metabolic intermediates for the tricarboxylic acid (TCA) cycle and for gluconeogenesis, such as the oxaloacetate, which moves to the cytosol for the initiation of gluconeogenesis by phophoenolpyruvate carboxykinase (PEPCK). Following reserved oil mobilization, the production and transport of various metabolic intermediates are involved in the coordinated operation and activation of multiple metabolic pathways to supply directly usable carbohydrate in the form of glucose. Furthermore, corresponding gene expression regulation compatibly transforms the microbody to glyoxysome, which contains the organelle-specific malate synthase (MS) and isocitrate lyase (ICL) enzymes during oil seed germination. Together with glyoxylate cycle, carnitine, which mediates the supplementary route of the acetyl-CoA transport mechanism via the mitochondrial BOU (A BOUT DE SOUFFLE) system, possibly plays a secondary role in lipid metabolism for enhanced plant development.

고등학교 생명 과학 Ⅱ 교과서 '생명 공학' 단원의 탐구 활동 분석 및 대장균의 형질전환 탐구실험 도구 개발

김대재 ( Dae-jae Kim ) 충북대학교 과학교육연구소 2017 과학교육연구논총 Vol.33 No.1

이 연구는 생명 과학 II 교과서의 ‘생명 공학’ 단원에 학생들이 탐구활동에 직접 참여하는 교실과 실험실 탐구활동에 관한 것이다. 첫째, 본 연구는 현행 생명 과학 II 교과서 5종의 ‘생명 공학’ 단원의 학습과정에서 교과의 내용의 표현이 정확하지 않아 오개념이 생겨날 수 있는 내용을 조사하였다. 둘째, 다섯 종의 생명 과학 II 교과서에는 실험실 탐구활동이라 할 수 있는 주제는 하나의 교과서에 하나 밖에 없었으며, 가장 단순한 형질전환 실험 주제마저도 5종의 교과서의 탐구활동으로 포함되어 있지 않았다. 따라서 우리는 학교 현장에서 생명 과학의 탐구활동 교육 목적 달성에 얼마간 기여하고자 학생과 교사를 위한 간단하고 변형된 대장균의 형질전환에 관한 탐구활동 도구를 개발하여 제안 하고자 한다. 이 탐구활동 도구에는 원심분리기, 정밀 피펫, 항온교반기 및 항온가열기 등 같은 고도의 장비가 필요하지 않다. 반면에 상용화된 생물 시료인 대장균 및 플라스미드 DNA와 멸균처리 되어 나온 일회용 소모품인 실험용 튜브, 스포이드 및 페트리 접시 등을 준비하면 된다. 따라서 우리는 이 연구가 학교 현장에서 생명 과학을 가르치고 배우는 기초자료로 활용되기를 기대하며, 나아가 앞으로 개정을 앞둔 생명 과학 교과서의 준비에도 유용하기를 기대한다. This study focused on the 'Biotechnology1 part in current Life Science II textbooks to analyze student activities both classroom and laboratory for direct involvement in learning. First of all, we analysed the five of High school text books of Life Science II for the section of 'Biotechnology' to find out any inappropriately described context which may develop misconception to the students from learning in the classes. Secondly, not only one text book contain single subject of student involving experimental inquiry but also there was no further experimental inquiry even subject of simple genetic transformation of bacteria in all five text books. Therefore, we are suggesting an easily modified K coli transformation protocol for both instructors and students to achieve some of our purpose on Life science education at school. There is no need of hightech laboratory equipments such as centrifuge, micro-pipet, shaking incubator and heating block so on. Otherwise, we need prepare to the commercially available biological materials of E. coli and plasmid DNA, and some of sterile single usage consumables such as conical tubes, spoids and Petri-dishes in this simplified protocol. Therefore, we hope it can be useful to the High school as an initial method of Life science teaching and learning tools and for the revision of future Life science text books.

식물에서 기공 형태에 대한 오해와 진실

김대재(Dae Jae Kim),이준상(Joon Sang Lee) 한국생명과학회 2017 생명과학회지 Vol.27 No.2

공변세포는 선태류, 양치류 그리고 모든 관다발식물의 잎에서 발견되며, 공변세포벽의 특징은 식물에 따라 매우 다양하고 특수하다. 식물에서 공변세포의 형태적 특징은 단자엽식물과 쌍자엽식물에서 관찰할 수 있는 두 종류로 분류되어 왔다. 일반적으로 단자엽식물은 아령형이고 쌍자엽식물은 콩팥형으로 알고 있다. 그러나 많은 단자엽식물의 공변세포는 콩팥형이다. 벼과에 속하는 옥수수와 벼 그리고 사초과의 공변세포는 아령형이다. 아령형의 공변세포를 보이는 식물은 부세포가 있다. 쌍자엽식물의 공변세포는 대부분 콩팥형이며 부세포가 없는 것이 특징이다. 기공은 공변세포와 부세포로 구성되어 있는 것으로 알고 있으나, 대부분의 쌍자엽식물은 부세포가 없다. 이제까지 단자엽식물은 공변세포 모양이 아령형이며 쌍자엽식물은 콩팥형으로 알고 있으나, 결론적으로 공변세포의 모양은 단자엽식물과 쌍자엽식물에 의해 분류되지 않으며 대부분의 벼과와 사초과를 제외하면 단자엽식물의 공변세포도 콩팥형이다. 돌나물은 공변세포가 가늘고 긴 입술형 그리고 자주달개비의 공변세포는 완벽하게 반달형이다. 따라서 콩팥형의 경우는 식물에 따라 그 모양이 모두 다르다고 할 수 있으며, 아령형의 경우는 그 공변세포의 형태가 비교적 일정하다. The walls of guard cells have many different specialized features. Guard cells are present in leaves of bryophytes, ferns and almost all of the vascular plants. Guard cells show considerable morphological diversities. It is understood that the stomata show two types in terms of morphological characterizations of guard cells. The first type is only found in a few monocots including Poaceae and Cyperaceae. In rice and corn, guard cells have the morphological characteristics of dumbbell shape. The morphological characteristics of dumbbell shape always have subsidiary cells. The other type is found in every dicots and many monocots and they are kidney-shaped guard cells. The plants of kidney-shaped guard cells rarely have subsidiary cells except Commelina communis L. Therefore, it could be concluded that two types of the morphological characteristics of guard cells cannot divide according to monocots or dicots. Every plants in which stomatal characteristic features were all different, most of them belong to kidney-shaped guard cells. However in case of Sedum sarmentosum, guard cells were shown to be long and narrow lips type. In Tradescantia virginiana, the shape of guard cells could be called perfectly to half-moon type. Therefore, it could be concluded that kidney-shaped types are all different in some way, but dumbbell-shaped types are almost constant.

식물 유전자의 외부 자극에 대한 활성 변화 탐구

김연비 ( Youn Bee Kim ),김승연 ( Seung Youn Kim ),김재영 ( Jae Young Kim ),한재원 ( Jae Won Han ),유제민 ( Je Min Yoo ),차현정 ( Hyun Jung Cha ),김대재 ( Dae Jae Kim ) 충북대학교 과학교육연구소 2014 과학교육연구논총 Vol.29 No.2

Here we report about the stress response to the exogenous stimuli in the developing cucumber cotyledon genes. We tested about water, salts and cold-stress to the fully developed cucumber cotyledons. The genes are involved in glyoxysomal, peroxisomal, mitochondrial and cytosolic compartments; ICL, gMDH, mMDH, PCK and GLO. Its gene encoding enzymes are essential in lipid mobilization by glyoxylate cycle/gluconeogenesis (ICL, gMDH and PCK) cell respiration by TCA cycle(mMDH), extra photo-respiration in C3 plant photosynthesis(GLO). We used standard RT-PCR technology to examine the gene expression level. As the results of the examination, the gMDH, PCK and mMDH genes were repressed to water and salt-stresses at the 4 day after stress. However, GLO gene did not show any significant changes in gene expression to the water and salt-stresses. In case of cold-stress, gMDH, PCK and mMDH genes showed slight up-regulation in gene expression but not the case in the GLO gene expression as the previous two experiments. It may be explained that water and salt-stresses are the strong exogenous down-regulating stimulus to those gene which repressed ones but cold-stress may not be the same case of the gene expression in cucumber cotyledon development. However, these results are the just pre-mature one to be made final conclusion.

과학고등학교 및 중등학교 학생들의 생명 과학 탐구활동 시 안전교육에 대한 연구

차현정,김대재,Cha, Hyeon-Jeong,Kim, Dae-Jae 충북대학교 교육개발연구소 2018 한국교육논총 Vol.38 No.3

본 연구는 과학고등학교 및 중고등학교의 생명과학 탐구활동 중 안전사고를 개선 할 수 있는 방안이 무엇이 있는지 교과목상의 탐구와 자율 탐구 주제를 고려하여 안전교육 강화방안에 대해서 제안하고자 하였다. 2009 개정 교육과정을 검토하여 생명과학 교과목에서 제시하는 탐구활동과 과학고등학교에서 수행되는 자율탐구에 대한 주제를 조사하였다. 무엇보다도 안전사고 예방을 위해 기본 안전수칙 및 일반적인 주의사항에 대한 안전교육을 반복적 실시의 필요성을 제안하고자 하였다. 또한 각 탐구 주제별 유의사항을 명확하게 제시해야 할 것으로 사료된다. 또한 교육과정에서 제시하는 탐구활동과 자율탐구 주제에 따라 고려해야 하는 안전요소를 구체화하여 제공함으로써 학생들의 무지에 의한 안전사고를 겪지 않도록 해야 할 필요가 있다. 나아가 탐구 설계 및 수행 시 사전 유의사항에 발생되는 폐기물 처리에 대한 규칙을 명확히 부여하고 폐기물 처리 체계를 정비해야 할 것이다. 무엇보다도 안전과 관련된 정보를 손쉽게 접근하여 확인하도록 하고 탐구 종료 시 정리 및 사용물품의 인수인계를 확실히 함으로써 생명과학 탐구활동 시 안전사고 발생을 줄일 수 있을 것으로 사료된다. The purpose of this study is to suggest safety education on life science inquiry activity, which subjects on the exploration and autonomous research to the relevant topics, mainly done by the science high school students. Investigation was made on subjects of research activity proposed from Life science and autonomous research from science high school students by examine thoroughly 2009 revised education curriculum. To prevent school laboratory accidents, education of basic safety regulations and general precautions should be repeatedly notified by clear statements and expression to each topic. Expressing the safety factors considering the themes of autonomous inquiry and activities presented in the course of education should be done, so that students should not experience laboratory accidents by reason of ignorance. From the beginning of organization to performing research, safety rules about disposing chemicals and tools wastes occurring during research should be noticed and expressed in precautions following waste disposal system should be adopted. It is necessary to level up the accessibility of information about the laboratory safety rules to confirm to the every student, and also ensure the takeover of the clean-up and use of utilities at the time of search end in order to prevent the incidence of laboratory accidents during the thorough stages of biological inquiry activities.