체외수정을 기반으로 이루어지는 성게의 수정 과정은 성게 주변에서 형성되는 복잡한 난류 흐름의 영향을 받게 된다. 성게 몸체의 하류부에 형성되는 재순환 영역 (recirculation zone) 내에는 다양한 난류 와류 흐름이 존재하며, 이들은 성게 몸체에서 방출된 정자와 난자의 충돌을 일으키고 수정 과정에 지대한 영향을 미친다. 즉, 성게의 수정 과정을 이해하기 위해서는 성게 주변의 흐름에 대한 유체역학적 관점에서의 분석이 수행되어야 한다. 본 연구의 목적은 성게 몸체에 의해 발생한 난류 흐름이 성게의 체외 수정에 미치는 영향에 대해 조사하는 것이다. 이를 위해 본 연구에서는 상용 프로그램인 오픈폼 (OpenFaom)을 활용하여 수치 모의를 수행하였다. 성게 주변의 유동장은 LES (Large Eddy Simulation)을 기반으로 모의하였고, 정자와 난자의 확산 궤적은 라그랑지안 입자 추적 (Lagrangian Particle Tracking) 알고리즘을 통해 구현하였다. 총 5개의 유속 조건 (0.025 - 0.20 m/s) 에 대해 모의를 수행하였으며 정자와 난자 사이의 거리를 바탕으로 수정률을 산정하였다. 정자와 난자의 뭉쳐있거나 퍼져있는 공간적인 분포 형태는 Standardized Morisita 지수를 통해 수치적으로 표현하였으며 이들과 수정률과의 관계를 규명하였다. 연구 결과에 따르면 성게 수정은 유속 조건이 0.1 m/s일 때 가장 빈번하게 발생하였으며, 성게 수정의 성공 여부는 크게 2가지 조건에 의해 결정되었다. 첫 번째로, Standardized Morisita 지수가 높을수록 다시 말해 생식세포들이 공간적으로 뭉쳐있어야 하며 두 번째는, 생식세포들을 충돌시킬 수 있는 원동력인 작은 와류가 존재해야 한다. 와류의 크기가 너무 크게 되면 생식세포들은 충돌하지 않고 확산만 되기 때문에 오히려 수정률이 감소하였다. 영역별로 분석한 결과에 따르면, 성게 몸체에 의해 형성된 재순환 영역이 수정과정에 있어 가장 지배적인 영역임을 확인하였다.
Plasminogen activators (PAs)는 자궁분비액, 난포액, 정장물질 등을 포함한 여러 가지 세포외 분비액(extracellular fluids) 및 plasma에 풍부하게 존재하는 세포외 전구효소인 plasminogen을 plasmin으로 전환시키는 단백질분해효소이다. PAs는 섬유소용해, 배란, 착상 및 수정을 포함한 다양한 생리적인 과정에서 중요한 역할을 수행하는 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 연구는 돼지의 체외수정 과정시 정자와 난자에서의 plasminogen activators activity의 변화를 SDS-PAGE와 zymography를 이용하여 검토하였다. (중략)
Kim, Nam-Hyung;Shin, Ji-Su;Jun, Soo-Hyun;Lee, Hoon-Taek;Chung, Kil-Saeng
대한생식의학회:학술대회논문집
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대한불임학회 1999년도 제37차 춘계 학술대회
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pp.45-52
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1999
포유동물의 수정은 정자가 난자내로 침입함으로써 시작되는데 이때 정자는 부계의 유전물질 이외에도 다양한 후성적 요소들 (epigenetic factors), 즉 난활성 인자, 중심체, 부계 유래의 mitochondria 및 부계 특이 삽입 유전자 등을 난자에 전달해 준다. 하지만 수정 및 초기 배발달동안 정자에 의해 전달된 후성적 요소들의 역할과 기능적 발현 및 억제 기전에 관해서는 명확히 알려져 있지 않다. 수정보조기법인 ICSI 및 ROSI의 개발은 남성불임치료에 혁신적인 기술로 자리잡고 있을 뿐만 아니라 포유동물의 수정과정을 이해 하는데 많은 도움을 주고 있다. 본 연구실에서는 최근 몇 년간 돼지난자에 정자, 다양한 정자 구성 요소들, 정낭세포, 및 이종의 정자 등을 미세주입하여 수정을 유도한 후 핵질 및 세포질의 변화과정과 배 발달과정을 살펴 봄으로써, 수정시 정자에 의해 전달되는 후성적 요소들의 기능과 발현 기작을 규명하고자 하였다. 이러한 연구의 결과들은 체외수정, ICSI, ROSI 등의 임상치료기술의 개선에 기초자료로 활용될 수 있으리라 생각한다.
천연에서 발견되는 유색수정은 자수정, 연수정, 황수정, 청수정, 녹수정, 장미수정 등 그 색의 종류에 따라 크게 6가지로 분류되며 발색 기구에 따라 색중심(color center), 전이금속 불순물(transition metal impurity), 산란(scattering), 전하이동(charge transfer) 등 4가지로 분류된다. 이들은 천연에서 고온고압의 열수가 냉각되면서 그 안아 녹아있던 광물질이 재결정하여 생성된 것이다. 이러한 유색수정은 실험실에서도 합성되며 그 방법은 천연 수정의 생성 과정과 유사하다. 그러나 천연수정 중의 일부는 실험실에서 성장하기가 거의 불가능하기 때문에 다른 방법을 이용하여 유사한 색을 가지게 한다. 본 논문에서는 불순물 원소의 종류 및 수정 격자내의 위치, 최외각 전자의 상태에 따라 색이 달라지는 것을 고찰하고 이러한 유색수정을 합성하는 원리에 대하여 논하고자 한다.
본 연구의 목적은 서울시 소재 과학영재교육원에서 운영하는 프로그램에서 개발된 일부 모듈들에 구현되어있는 과학탐구과정 및 사고과정의 특징이 과학영재프로그램의 목적에 따른 목표를 성취할 수 있는지를 평가하고, 과학탐구과정이나 사고과정의 각 항목을 구현한 탐구의 실제를 알기 위한 것이다. 또, 본 연구의 결과를 토대로 모듈들에 대해 반성하고 개선점을 찾으려는 것이다. 연구 참여자들은 13명이며 연구 목적을 위해 첫째, 영재교육과정 및 평가에 관한 문헌을 근거로 과학영재프로그램의 목적과 목표를 설정, 둘째, 목적과 목표를 근거로 문헌에 제시된 분석틀들을 수정 개발, 셋째, 참여자들이 각자 모듈을 1개 선정하여 분석하고 이를 수정한 후 다시 분석하여 해석, 넷째, 분석결과의 해석을 토대로 반성을 하였다. 각 단계마다 각자 해결한 내용을 공개하고 모든 참여자들이 공개된 내용에 대해 비판하면서 합의하는 과정을 거쳤다. 합의 도출에 의해 첫째, 과학영재프로그램의 목적은 '탐구적 사고과정을 함양하고 지역사회에 유익한 새로운 지식을 창출한다.', 이에 대한 목표는 '자기 주도적인 탐구 계획 능력을 향상한다.'와 '숙달된 탐구 기능을 사용하여 실제문제를 해결할 수 있다.'로 설정하였다. 둘째, 분석틀은 '과학탐구과정' 과 '사고과정'의 두 범주로 구성하였으며, '과학탐구과정'에 해당하는 항목은 '사전탐구, 탐구방법, 해석적 탐구기술, 의사소통능력, 탐구평가, 과학의 본성'으로, '사고과정'에 해당하는 항목들은 '논리적 사고, 창의적 사고'로 구성하였다. 셋째, 선정된 모듈들을 분석한 결과 모듈들은 대체로 탐구방법과 해석적 탐구기술을 많이 강조하였는데, 수정된 모듈들에서는 이 두 항목이 더욱 강조되었다. 특히, 해석적 탐구기술에서 의사소통능력, 탐구평가, 과학의 본성, 창의적 사고를 강조하는 탐구의 실제가 증가하였다. 수정후 증가된 항목들은 앞에서 설정한 두 가지 목표에 도달하는데 도움이 되는 항목들이라고 합의 선정되었던 것이므로, 이에 따라 수정 전 모듈보다 수정 후 모듈이 보다 더 영재프로그램의 목표에 도달하기에 적합한 것으로 판단하였다. 넷째, 연구결과를 토대로 반성한 점은 '목표' 에 '창의적 사고'와 '과학의 본성'에 대한 강조가 부족하다는 것, '목표'에서 '실제문제를 해결'할 수 있어야 한다는 것에 비해 '모듈'에서 다루는 주제는 '실제문제'가 아니라 학문적인 질문에 치우쳐 있다는 것, '자기 주도적인 탐구 계획 능력'을 향상시키는 탐구의 실제가 대체로 적게 제시되어 있다는 것이다. 이러한 반성을 영재프로그램의 각 모듈에서 모두 구현할 수 있는 것은 아니지만 본 연구에서 설정한 목적과 목표에 따라 프로그램을 개발하는 경우 이러한 반성점을 고려하여 모듈을 개발한다면 영재프로그램 전체적으로 볼 때는 모두 구현되어 있을 것이다. 본 연구는 서울시에 소재하는 과학영재교육원들에서 개발하여 사용하는 많은 모듈 중 극히 일부를 대상으로 하였으므로 연구 결과를 모든 과학영재프로그램에 적용하기에는 한계가 있다. 그러나 본 연구처럼 프로그램이나 모듈을 평가하려는 연구자들에게 일련의 평가단계에 대한 시사점을 제공할 수 있을 것으로 생각한다.
최근 3D HDTV (3-Dimensional High Definition Television)에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 국내에서도 3D HDTV 방송 서비스를 위하여 기존의 ATSC (Advanced Television Systems Committee) 8-VSB (8-Vestigial Side Band) 시스템을 수정하려는 연구가 진행되고 있다. 그 중에서도 프레임 생성 과정에서 프레임 헤드 부분에 PN (Pseudo-Noise)심볼을 사용하는 새로운 시스템의 개념을 제안하고, 이 시스템을 수정된 ATSC 시스템이라 부를 것이다. 수정된 ATSC 시스템은 기존 ATSC 8-VSB 시스템에서 사용되던 VSB 변조방식을 사용한다. 본 논문에서는 수정된 ATSC 시스템에 적용 가능한 반송파 주파수 복구 방식을 제안한다. 제안된 반송파 주파수 복구 방식은 Fitz 알고리즘을 사용하는 거친 주파수 복구부와 간단한 PN심볼 상관 알고리즘을 사용하는 미세 주파수 복구부로 구성된다. 그리고 진폭만을 변조하여 사용하는 VSB 변조 방식의 경우 심볼 정보가 동위상 채널에만 존재하고, 직교위상 채널은 단순히 동위상 채널의 힐버트 변환된 값에 지나지 않는다. 그러므로 VSB 변조된 심볼은 QAM 변조된 심볼 처럼 일정한 배열을 가지지 않고, 반송파 주파수 옵셋에 더욱 민감하게 된다. 이를 극복하기 위하여 수신된 PN심볼에 대한 위상 보정 과정을 수행하고, 이 과정은 수정된 ATSC 시스템의 반송파 주파수 복구 시 성능을 향상 시킨다.
기존의 웹기반 가상실험 시스템은 단방향적 학습내용 제시 및 학습자의 반응이라는 구조를 가지고 있으며 실제 과학실험에서 범하기 쉬운 오류들을 학습자가 스스로 진단하고 수정할 수 있는 과정을 간과하고 있다. 또한 현재의 가상실험 사이트는 학습자의 입장에서 다양하게 사고하고 변인을 조작하며 피드백을 통한 오류를 분석, 분류 및 수정 할 수 있는 기회를 제공하지 않는 경우가 대부분이다. 이에 본 논문은 가상 실험에서 학습자들이 겪게 되는 오류발생 문제를 진단하고 분석하여 피드백과정을 거쳐 오류를 수정하고 보완하여 가상공간에서 교사와 학습자, 학습자와 학습자간의 상호작용을 통한 가상실험이 원활하게 이루어지게 하는데 목적이 있다. 본 논문에서는 웹 기반 가상실험 학습의 장점 및 그와 연관된 오류분석 및 피드백의 의미를 7차 교육과정과 관련되어 기술하였으며, 시스템을 인터페이스 프로세스, 오류체크 프로세스, 오류분석 프로세스, 오류기록 프로세스, 오류제어 프로세스, 피드백 프로세스로 구성하였다. 또한 현 교육과정 중 초등학교 4학년 과학과의 한 단원을 선택하여 시스템을 적용하였다. 먼저 국내 및 국외에서 웹기반 학습과 관련된 가상실험 사이트들이 다수 개발되고 있으나 단순한 학습내용 제시와 실험결과 위주의 평가를 중시한다는 단점이 있다. 본 시스템의 학습자는 이와는 달리 실험결과 뿐만 아니라 실험과정의 오류를 확인하고 피드백을 받아 스스로 오류를 분석, 수정하게 된다.
오늘날 `인공수정`하면 소,돼지는 일반화된 방법이 된 지 오래다. 그런데 `개의 인공수정`하면 아직도 많은 수의사나 번식가들이 회의를 가지고 있다. 필자 역시 KCRC 울산 지회로 가입하기 전까지는 그런 부류에 속했다. 그러나 KCRC의 수차례의 Canine Reproduction(AL)에 대한 세미나와 실습을 통하여 냉동 정액을 이용하여 인공수정을 할 수 있구나 하는 생각을 가지게 되었고 필자가 인공수정의 전 과정을 스르로 해 본 결과 나름대로 확신을 가질 수 있게 되었다. 물론 다음의 한 예가 인공수정에 대한 의문을 모두 제거하리라는 기대는 무리가 있겠지만 최소한 개의 인공 수정에 대한 이해의 폭은 넓히리라 확신한다.
수정에 의한 배 발생은 정자가 난자 내로 침입하여 정자와 난자의 반수체 핵질이 융합되고 이어 유사분열로 이어지는 과정에서 시작된다. 하지만 수정 및 초기 배 발생 동안 자웅 핵질과 난 세포질 구성 요소 상호간의 작용기전에 관해서는 명확히 알려져 있지 않은 부분이 많다. 수정보조기법인 세포질 내 정자 직접 주입법의 개발은 남성불임치료에 혁신적인 기술로 자리잡고 있을 뿐만 아니라 포유동물의 수정과정을 이해하는데 많은 도움을 주고 있다. 핵치환에 의한 복제동물 생산기법도 분화된 핵이 난 세포질 내에서 재 분화 (reprogramming)하여 발생하는 유일한 과정으로 세포질 구성요소들의 상호작용과 발생 조절 기능을 이해하는데 도움을 준다. 최근 몇 년간 돼지 난자 세포질에 정자 및 원형정자 직접주입, 세포질 이식, 세포질 융합 및 핵치환 한 후 난자의 발생과정을 간접 면역형광 분석법과 주사 전자현미경으로 조사하였다. 이러한 연구를 통해 체외수정, 세포질 이식 및 정자직접 주입법 등과 같은 임상치료기술 과 핵치환에 의한 복제동물생산 기법의 개선에 필요한 기초자료를 얻을 수 있었고, 포유동물 난자의 후생적 발생과정 (epigenesis)에 관해 공부할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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