3. 물과 소독 ▪ 물이 생명 현상에 기여하는 의미를 물의 화학적 성질과 관련지어 설명 할 수 있다. ▪ 물의 소독, 살균, 세제의 사용이 인간의 수명 증가와 인류의 건강 증진 에 기여하게 된 과정을 설명할 수 있다. V-2. 과학 기술과 건강 ■ (1) 우리나라 물 부족국가 (2) 화성에서 얼음 발견 – 피닉스호 물과 생명체의 가능성 메테인 발견 - 미생물의 작용 NASA 작년 ‘ 화성 과학실험실 ’ 발사 ‘ Curiosity ’

3. 물과 소독 V-2. 과학 기술과 건강 ■ 물의 성질 (1) 물의 분자 구조와 화학적 성질 – 극성이 큼, 분자 간 수소 결합, 여러 물질을 잘 녹이는 용매 역할, 끓는점 높음, 표면장력이 큼 (2) 생명 유지에 필요한 물의 특성 ① 용매로서의 특성 → 체액 구성에 적합 ② 비열, 기화열이 큼 → 체온 유지에 적합 ③ 부착력과 응집력이 높음 → 운반기능

■ 수질 관리 (1) 강, 호수 등은 물의 정수 과정을 거친 후, 수돗물로 제공 → 상수도원 ( 강, 호수 등 ) 에는 인체에 해로운 물질들이 녹아 있을 수 있음 → 인간이 이용할 수 있는 담수 0.014% (2) 정수 과정 : 침전, 여과, 소독 취수장 → 침사지 → 약품탱크 → 혼화지 → 응집지 → 침전지 → 여과 지 → 염소투입실 → 정수지 V-2. 과학 기술과 건강

■ 소독과 위생 (1) 소독 : 소독제를 이용하여 병원성 미생물의 증식을 막는 과정 → 병원성 미생물의 인체 감염 예방 (2) 소독제 : 미생물을 사멸시키기 위하여 사용되는 화학 물질 (3) 소독제 사용 시 고려해야 할 사항 살균력이 높아야 한다. 안전성이 높고, 부식성과 표백성이 없어야 한다. 사용법이 간편하고 가격이 저렴해야 한다. V-2. 과학 기술과 건강

■ 물의 소독과 세제 (1) 물의 염소 소독 – 효과가 지속적임 염소 ( Cl 2 ) 기체는 물과 반응하여 산화력이 강한 하이포염소산 ( HClO ) 을 생성 Cl 2 (g)+ H 2 O (l)→ HClO (aq)+ HCl (aq) 하이포염소산은 쉽게 분해되면서 산화력이 강한 산소 생성 ( 염산 - 유기물분해 ) → 살균, 표백 작용 ( 염산 - 유기물분해 ) 콜레라, 장티푸스, 이질과 같은 수인성 질병 예방 냄새가 나고 발암물질 생성가능성 - 단점 V-2. 과학 기술과 건강

■ 물의 소독과 세제 (2) 물의 오존 O 3 소독 산화력이 강한 오존 사용 소독효과가 큼 유해부산물 생성되지 않고 냄새 없음 잔류효과가 적고 비용 많음 – 단점 (3) 자외선 살균 – 미생물의 세포벽을 손상시킴, 많은 비용 V-2. 과학 기술과 건강

■ 물의 소독과 세제 (4) 세제 : 비누와 합성세제 - 계면 활성제로 구성 계면 활성제의 작용 원리 ① 때와 친한 친유성기와 물과 친한 친수성기로 구성 ② 때와 결합한 후 공모양의 미셀을 형성 ③ 같은 원리로 살균 작용 비누의 단점 개선 ( 앙금생성, 동물성섬유는 세탁불가, 염기성 ), 합성세제 – 비누의 단점 개선 ( 앙금생성, 동물성섬유는 세탁불가, 염기성 ), 모든 물에서 세척력이 좋음, 다양한 종류의 섬유 세탁 가능, 중성 V-2. 과학 기술과 건강 미셀미셀

확인 하기 1. 물 관리가 보건, 위생과 직결되는 이유는 무엇인가 ? 2. 정수 과정을 간략하게 써보자. 3. 병원성 미생물의 증식을 막을 수 있는 방법은 무엇인가 ? V-2. 과학 기술과 건강

V. 인류의 건강과 과학 기술 Ⅴ - 3. 첨단 과학과 질병 치료 1. 과학적 진단

▪ 물리적 진단 기구의 원리와 화학적 진단의 원리를 설명할 수 있다. ▪ 사전 진단이 질병 예방에 중요한 이유를 설명할 수 있다. V-3. 첨단 과학과 질병 치료 ■ 물리적 진단 기구 (1) 물리적 진단의 목적과 의의 인체 내부 상태를 외과적 수술에 의한 절제 없이 관찰하여 질병의 원인을 밝히고 치료에 보탬이 되는 자료 제공

V-3. 첨단 과학과 질병 치료 ■ 물리적 진단 기구 (2) 물리적 진단 기구의 종류 ① 체온계 : 적외선 체온계 ② 청진기 : 몸 안에서 나는 소리로 질병을 진단하는 기구 심장박동음, 호흡소리, 장의 소리, 혈관음 등 ③ 혈압계 : 혈압을 측정하는 기구

혈압계의 원리

■ 물리적 진단 기구 ④ 내시경 : 렌즈가 설치된 가늘고 긴 관을 체내로 삽입하여 인체 내부를 직접 관찰하는 기구 – 가시광선 이용 광섬유 ( 전반사 ) V-3. 첨단 과학과 질병 치료

■ 물리적 진단 기구 ⑤ X 선 : 물질의 밀도에 따라 투과 정도가 다른 X 선의 특성을 이용 하여 인체 내부 상태를 관찰할 수 있는 기구 ⑥ 초음파 진단기 : 초음파의 반사, 도플러 효과 ( 움직이는 기관 ) 를 이용한 진단 기구, 인체에 해가 없음

■ 물리적 진단 기구 ⑦ CT( 단층 ) 촬영 장치 : X- 선 장치에 컴퓨터를 조합시켜 인체 정 보를 2 차원 평면에 보여 주는 영상 진단 기구, 밀도가 비슷 한 장기의 촬영 ⑧ MRI 영상 : 자기장 내에서 인체 내의 원자핵이 방출한 전자기파 를 공명 흡수하여 컴퓨터로 영상화한 진단 기구, 인체에 무 해, CT 에 비해 분명한 영상 V-3. 첨단 과학과 질병 치료

■ 물리적 진단 기구 ⑨ 심전계 : 심장이 박동할 때 일어나는 전기적 변화를 기록하는 장치

V-3. 첨단 과학과 질병 치료 ■ 화학적 진단 원리 (1) 화학적 진단의 목적과 의의 ① 혈액과 대 ∙ 소변 및 타액을 이용한다. ② 질병을 조기에 발견하고 원인을 파악하는 데 도움이 된다. (2) 화학적 진단의 종류 : 혈액 검사, 소변 검사

V-3. 첨단 과학과 질병 치료 ■ 화학적 진단 원리 (3) 바이오 칩 ① 특수 처리된 유리 또는 실리콘 등의 재질로 된 작은 기판 위에 유 전자 또는 단백질 등을 고밀도로 배열 ② 유전자의 발현, 유전자 결합, 유전자 돌연변이, 단백질 분포 등의 분석에 응용될 수 있는 새로운 유전자 분석 방법 (4) 조직검사 – 생검 체내조직을 채취한 후 현미경으로 세포를 관찰하는 방법

■ 조기 진단의 중요성 (1) 조기 진단 ① 초기에 질병을 발견할 수 있고, 빠른 치료 기회를 제공 ② 빠른 치료는 질병 치료의 성공 여부 결정 ③ 감염성 질병의 조기 발견은 대중의 건강과 밀접한 관계 (2) 건강 검진 ① 개인의 체격 조건, 건강 상태, 혈통에 의한 유전적 체질 등 다양한 방법으로 여러 요소 검진 ② 개인의 질병 발생을 예방하거나 조기 발견을 위한 자료로 활용 하여 치료의 발판 마련 V-3. 첨단 과학과 질병 치료

확인 하기 1. CT 와 MRI 의 차이는 무엇인가 ? 2. 소변 검사를 통해 알 수 있는 질병의 종류에는 어떤 것들 이 있는가 ? 3. 질병 진단 외에 바이오 칩의 용도를 생각하여 써 보자. V-3. 첨단 과학과 질병 치료 CT – 방사선 (X ray) 이용, 단면 MRI - 자기장과 고주파 이용, 종횡단면 3 차원 입체영상 유전자 검색 및 판별 - 과학수사 범인 여부 판단 병원균 검출 및 치료 물질 탐색 – 진단시약 개발

2. 과학적 치료 ■ 현대 의약품의 개발 - 모르핀, 아스피린, 페니실린 등 (1) 천연 의약품 – 양귀비열매 ( 모르핀 ), 주목 ( 탁솔 ), 버드나무껍질 ( 살리실산 ) ① 천연 의약품 : 동식물, 광물 등 자연물을 약간 가공한 의약품 ② 천연 의약품의 문제점 : 보관, 운반, 계절과 지역에 따른 공급 문 제 ▪ 천연 의약품과 합성 의약품의 중요성을 이해한다. ▪ 생물 다양성이 의약품 개발에 미치는 영향을 이해한다. V-3. 첨단 과학과 질병 치료

2. 과학적 치료 ■ 현대 의약품의 개발 (2) 합성 의약품의 개발 ① 질병 치료에 화학 물질이 사용됨 ② 아스피린의 합성 : 버드나무껍질에서 추출한 살리실산 과 아세트산 합성 ③ 항생제의 개발 : 플레밍이 푸른곰팡이에서 추출하여 세 균의 세포벽 합성을 저해하는 페니실린 개발 V-3. 첨단 과학과 질병 치료

■ 신약 개발과 생물 다양성 (1) 신약 개발의 중요성 : 병원체는 계속 진화하므로 새로운 질병이 꾸준히 출현하고 있어 신약 개발 역시 계속되어야 함 (2) 신약을 개발하는 과정에 수반되는 공통적인 단계 ① 치료 질환의 선정과 신약 후보 물질의 탐색 ② 후보 물질의 추출과 정제, 가공, 시험 생산 ③ 동물 실험을 통하여 안전성과 효능 검증 ④ 지원자를 대상으로 임상 시험 실시, 결과에 따라 사용 허가 ⑤ 판매 승인 후에도 지속적인 안전성 평가 시행 (3) 신약 개발의 원천이 되는 생물 다양성의 보존은 중요하다. V-3. 첨단 과학과 질병 치료

■ 백신 개발 (1) 백신 개발은 질병 예방과 치료 목적 (2) 인류 건강에 기여한 백신의 예 - 제너의 천연두 백신 - 파스퇴르의 탄저균 백신 - 솔크와 사빈의 소아마비 백신 - 현재 AIDS 백신 개발 중 V-3. 첨단 과학과 질병 치료

■ 미래의 치료법 (1) 줄기 세포를 이용한 치료법 ① 배아 줄기 세포 : 배아에서 추출한 것으로 무한 재생 능력과 전 분화능이 있는 만능 세포, 생명 윤리에 위배 ② 성체 줄기 세포 : 성체의 골수나 피부에서 채취한 것으로 배아 줄기 세포에 비해 재생력과 분화능에 한계가 있음 ③ 뇌졸중, 알츠하이머병과 같은 퇴행성 신경 질환이나 당뇨, 심혈 관계 질환 등에 사용될 수 있을 것으로 본다. V-3. 첨단 과학과 질병 치료

■ 미래의 치료법 (2) 유전자 치료 : 이상 유전자를 정상 유전자로 교체하거나 치료 용 유전자 삽입 – 운반체인 바이러스의 안전성 문제, 치료용 유전자가 특정부위에 삽입되지 못하는 문제점 V-3. 첨단 과학과 질병 치료

확인 하기 1. 모르핀, 페니실린, 아스피린은 각각 어떤 생물로부터 얻은 것인가 ? 2. 생물 다양성이 신약 개발에 미치는 영향은 무엇인가 ? 3. 배아 줄기 세포를 질병 치료에 이용할 때 발생할 수 있 는 윤리적 문제는 무엇인가 ? V-3. 첨단 과학과 질병 치료

3. 생명을 위협하는 암 ■ 암세포와 종양 (1) 암 세포 분열 주기 조절에 이상이 생겨 비정상적으로 증식한 세포 집 단 종양은 개체의 생명에 위험을 초래하지 않는 양성 종양과 생명을 위협하는 악성 종양으로 구분, 악성 종양이 암 ▪ 암의 발생 원인을 유전적 ∙ 환경적 요인과 관련지어 설명할 수 있 다. ▪ 암의 진단과 치료에 활용되는 신약의 원리를 설명할 수 있다. V-3. 첨단 과학과 질병 치료

■ 암세포와 종양 (2) 암 세포의 공통된 특징 ① 정상적으로 분화하지 못한다. ② 핵이 비정상적으로 크고 분열 속도가 빠르다. ③ 암세포는 혈관 형성을 유도하며, 전이를 일으킨다. V-3. 첨단 과학과 질병 치료

■ 암의 발생 원인 (1) DNA 돌연변이에 의한 유전적 요소 세포의 증식과 사멸에 관련된 유전자 손상 DNA 를 치유 또는 복구 하는 유전자 (2) 환경적 요소 유전자 손상을 일으킬 수 있는 발암 물질 예 ) 발암성 화학 물질, 방사선이나 X 선과 같은 물리적 인자 V-3. 첨단 과학과 질병 치료

■ 암의 진단 (1) 상용 예검 : 암의 발생 부위, 종류에 따라 간편한 검사가 가능 예 ) 유방 X 선 검사, 결장암을 위한 혈변 검사와 내시경, 백혈병 진 단을 위한 혈액 검사, 방광암 진단을 위한 소변 검사 (2) 종양 표지자 검사 : 암세포가 혈액으로 암세포에 특이적 단백질 방출 - 종양 항원과 항체를 이용한 혈액 검사법 (3) 유전학적 검사 : 원종양 유전자와 종양 억제 유전자의 유전학적 돌연변이에 대한 검사 - 발병전 가능성 진단, 수술 후 잔여 암세 포확인 (4) 물리적 진단 기구에 의한 조기 진단 : 현대에는 물리적 진단 기구 가 발달하여 초기 암 발생 등을 조기에 진단하고 있다. V-3. 첨단 과학과 질병 치료 세포주기를 조절하는 유전자

■ 암의 진단 (4) 물리적 진단 기구에 의한 조기 진단 : 현대에는 물리적 진단 기 구가 발달하여 초기 암 발생 등을 조기에 진단 – CT, MRI, PET 초음파 등 ( 침생검 ) V-3. 첨단 과학과 질병 치료

■ 암의 치료 (1) 외과적 수술에 의한 종양 제거 ① 외과적 수술 후에 방사선, 화학 요법을 병행 ② 현대에는 외과적 수술 없이, 내시경 또는 초음파 등 사용 (2) 방사선 요법과 화학 요법 ① 방사선은 분열하는 암세포의 자살을 유도하여 암을 제거 → 정상 세포의 분열에도 피해 ② 화학적 요법은 몸 안에 퍼진 암 세포를 면역학적 항원 항체 반응 을 이용하여 제거하는 방법 → 정상 세포에도 동일한 영향을 주게 되어 구토, 탈모 등의 부작용 유발 V-3. 첨단 과학과 질병 치료

■ 암을 치료하는 여러 가지 방법 V-3. 첨단 과학과 질병 치료

■ 암의 예방 현재 알려진 연구 결과에 의하면, 생활 습관과 식이요법으로 암 발생 위험을 감소시킴 (1) 생활 습관 ① 발암 물질에의 노출 최소화 ② 규칙적인 운동 (2) 식이요법 ① 지방 섭취를 낮추고, 섬유질 식품을 충분히 섭취하며, 적정한 체중을 유지 ② 소금에 절이거나 훈제 또는 아질산염이 처리된 음식의 소비를 줄이고, 비타민 A 와 C 가 풍부한 식품의 섭취량을 늘림 V-3. 첨단 과학과 질병 치료

확인 하기 1. 암을 진단하는 방법에는 어떤 것들이 있는가 ? 2. 암을 치료하는 3 가지 방법을 간략하게 설명해 보자. 3. 암을 예방하기 위해 우리가 할 수 있는 일은 무엇인가 ? V-3. 첨단 과학과 질병 치료