고1 과학 탐구주제 선정

1. 식품 가공 과정에서 세포 내 정보 흐름의 영향

1.1 효소 작용에 영향을 미치는 요인 탐구효소의 최적 온도 및 pH 범위 조절이 식품 가공에 미치는 영향 연구특정 식품 가공 과정 (예: 멸균, 냉동, 건조)이 효소 활성에 미치는 영향 분석

1.2 유전자 발현 조절을 통한 식품 품질 향상유전자 조작 기술을 이용한 영양 성분 강화 또는 알레르겐 감소 연구RNA 간섭 기술을 이용한 식품 부패 방지 또는 식품 안전성 증진 연구

1.3 세포막 투과성 조절을 통한 기능성 식품 개발나노 기술을 이용한 세포막 투과성 조절 방법 개발 및 기능성 식품 개발 연구식물 세포 배양 기술을 이용한 영양 성분 함량이 높은 기능성 식품 개발 연구

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2. 식품 안전과 관련된 세포 내 정보 흐름 연구

2.1 식중독 세균의 세포 내 정보 흐름 분석식중독 세균의 유전자 발현 패턴 분석을 통한 새로운 치료법 개발 연구식중독 세균의 세포 신호 전달 경로 분석을 통한 예방 및 관리 전략 개발 연구

2.2 식품 오염 물질의 세포 내 영향 메커니즘 규명식품 오염 물질이 세포 내 정보 흐름에 미치는 영향 분석 및 해독 방법 연구식품 오염 물질의 세포 독성 메커니즘 연구 및 안전성 평가 기준 개발 연구

2.3 식품 첨가물의 세포 내 안전성 평가세포 배양 모델을 이용한 식품 첨가물의 세포 독성 및 유전독성 평가 연구인공 장기 모델을 이용한 식품 첨가물의 장기간 안전성 평가 연구

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3. 식품 공학 분야의 첨단 기술 개발3.1 세포 신호 전달 경로 조절 기술 개발식품 품질 향상 또는 식품 부패 방지를 위한 세포 신호 전달 경로 조절 기술 개발 연구맞춤형 영양제 개발을 위한 개인별 세포 신호 전달 경로 분석 연구

3.2 유전자 편집 기술을 이용한 식품 개발유전자 편집 기술을 이용한 영양 성분 강화 또는 질병 예방 기능을 가진 식품 개발 연구유전자 편집 기술의 윤리적 문제 및 안전성 평가 연구

3.3 인공 세포 개발인공 세포를 이용한 동물성 식품 대체품 개발 연구인공 세포를 이용한 맞춤형 영양제 개발

생명과학과 유전학 관련 주제 예시입니다.

1. 인간유전체는 사람마다 대략 30억개의 염기서열 정보가 있습니다. 이러한 인간유전체와 질병과의 관련성을 확인하는 것은 미래 정밀의료에서 중요합니다.

현재 유전자 돌연변이 검사는 암의 정확한 진단보다는 주로 암의 위험 예측이나, 약물 치료 결정, 암의 형태 분류 등에 활용됩니다.

예를 들어, 대장암 관련 유전자는 APC 유전자입니다.

또한, 유전적 돌연변이에 따라서 약물에 대한 반응이 차이가 납니다. 이에 대한 대표적인 유전자는 CYP2C9과 CYP2D6 입니다.

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2. 식욕과 비만 유전자로 FTO 유전자 잘 알려져 있습니다. 다만, 선천적으로 안 좋은 돌연변이가 있더라도 후천적인 노력으로 극복 가능합니다. 예를 들어 비만 유전자 변이가 있어도 운동 또는 식이습관 개선으로 극복 가능.

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3. 3개의 염기가 하나의 코돈codon입니다. 하나의 코돈은 하나의 아미노산으로 번역됩니다. 코돈의 정보에 따라서 가각 20개 아미노산으로 해독됩니다. 만약 돌연변이로 코돈 정보가 바뀌면 해독되는 아미노산도 바뀝니다.

아미노산 여러 개가 결합하면 단백질이 됩니다.

즉, DNA 염기서열에 따라서 다양한 단백질이 만들어집니다. 단백질의 3차원 구조를 연구하는 분야가 프로테오믹스입니다. 예를 들어, 낫형적혈구빈혈증에서 헤모글로빈 구조의 변화 등.

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4. 노화와 관련해서 텔로미어(telomere) 주제를 다루어도 좋겠습니다. 이것을 연구한 학자가 최근 노벨생리의학상 수상도 했습니다.

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추가적인 내용은 아래 책에 있습니다.

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고교 생명과학 연계되고 쉽게 쓰인 아래의 2022년 출간된 <유전자를 알면 장수한다> 추천합니다. 영화, 뉴스와 함께 유전자를 설명하여 이해하기 좋습니다. 인간유전체는 사람마다 대략 30억개의 염기서열 정보가 있습니다. 이러한 인간유전체와 빅데이터를 컴퓨터로 분석하여 질병과의 관련성을 확인하는 것은 미래 정밀의료에서 매우 중요합니다.

아래 책의 목차에 있는 영화들은 과학, 건강, 질병 관련 영화들이에요. 영화가 대부분 청소년 관람가로 선정되어서 좋습니다. 또한, 경찰수사와 관련 있는 유전자 지문도 다룹니다.

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https://naver.me/5aqg5oSQ

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유전자를 알면 장수한다 목차

Chapter 1 인간유전체와 질병의 범위

1. 인간유전체 사업과 정밀의료: 영화 〈아일랜드〉

2. 외계인의 DNA는? 영화 〈베놈 venom 2018〉, 〈이티 E.T. 1982〉

3. 흡연과 유전자: 영화 〈다키스트 아워 Darkest Hour. 2017〉

4. 낭포성섬유증과 프랜시스 콜린스 박사: 영화 〈파이브 피트〉

5. 만성 질병과 질병의 범위: 영화 〈조 블랙의 사랑〉

Chapter 2 유전자와 돌연변이

6. 유전자 암호: 영화 〈뷰티풀 마인드〉

7. 돌연변이: 영화 〈엑스맨 퍼스트 클래스〉

8. 유전자 지문: 영화 〈컨빅션〉

9. 유전자형과 표현형: 영화 〈살인의 추억〉

10. 왜 사람들의 모습은 다 다른가? 영화 〈위대한 쇼맨〉

11. 쌍둥이와 후성유전학: 영화 〈트윈스터즈〉

12. 유전체 각인: 영화 〈트와일라잇 브레이킹던〉

Chapter 3 단일유전자 질병과 인구 집단 유전학

13. 단일유전자 질환의 가계도: 영화 〈미라클 벨리에〉

14. 상염색체 우성유전: 영화 〈리메모리_기억추출〉

15. 상염색체 열성 유전: 영화 〈미드나잇 선〉

16. 유전자와 발생: 영화 〈원더〉

17. X 염색체 유전과 인종 간 유전적 차이: 영화 〈미스 리틀 선샤인〉

18. 이형접합자 우세: 영화 〈나는 전설이다〉

Chapter 4 다인자 질환의 유전과 유전자 찾기

19. 유전자를 알면 장수한다: 영화 〈인크레더블2〉

20. 쌍둥이와 유전율 연구: 영화 〈페어런트 트랩〉

21. 유전-환경 상호작용 질병의 예: 영화 〈우리형〉

22. 다인자 선천성 심장 질환: 영화 〈디스 크레이지 하트〉, 〈미나리〉

23. 비만과 유전자: 영화 〈길버트 그레이프〉

24. 비만유전자 운동으로 극복? 영화 〈아이 필 프리티〉

Chapter 5 감수분열과 염색체

25. 세포주기와 세포분열: 영화 〈잭〉

26. 염색체의 텔로미어와 노화: 영화 〈인 타임〉

27. 형제자매가 같은 유전자를 가지지 않는 이유는? 영화 〈어바웃 타임〉

28. 멘델의 분리 법칙과 염색체 수의 이상: 영화 〈챔피언스〉

29. 모노조미monosomy로 생각해보는 아버지: 영화 〈뮤직 네버 스탑〉

30. 성염색체: 영화 〈빌리 진 킹: 세기의 대결〉

Chapter 6 정밀의료와 공중보건 유전체

31. 조발성 알츠하이머병: 영화 〈스틸 엘리스〉

32. 후기발병 알츠하이머병: 영화 〈더 파더〉

33. 동성애와 유전자: 영화 〈보헤미안 랩소디〉

34. 체외수정과 백혈병: 영화 〈마이 시스터즈 키퍼〉

35. 맞춤 의료와 공중보건 유전체: 영화 〈가타카〉