아주대학교 생물학실험2 물벼룩의 심장박동 관찰 결과보고서
1. 실험 목적 - 신경전달물질 등의 화학적 메신저에 의한 신체의 조절현상과 온도 조건, 약물에 의한 심장박동수의 변화를 물벼룩을 대상으로 관찰한다. 2. 실험 이론 1) 물벼룩 : 민물에 사는 아주 작은 갑각류로, 몸길이는 0.2~1.8mm 이다. 머리는 너비가 넓고 반원 모양으로 등쪽에 붙어 있고 갑각은 배쪽에 붙어 있으며, 두 장의 껍질은 대개 반투명하다. 혈액/순환계는 개방 순환계로, 혈관 없이 오로지 심장과 혈액만 있다. 갑각이 투명하기 때문에 현미경으로 잘 관찰하면 심장이 뛰는 모습을 볼 수 있고, 몸집이 작기 때문에 심장이 빨리 뛴다. 2) 자율신경계 : 말초신경계통에 속하는 신경계로 평활근과 심근, 외분비샘과 일부 내분비샘을 통제하여 동물 내부의 환경을 일정하게 유지하는 역할을 한다. 자율신경이란 이름은 대뇌의 직접적인 지배를 받지 않는다는 의미로 붙여진 것이나 실제는 시상하부와 그 밖의 여러 중추신경의 지배를 받아 어느 정도 의식적인 조절이 가능하다. 자율신경계는 교감신경계와 부교감신경계로 분류되며 두 종류의 신경은 서로 길항작용을 한다. 3) 길항작용 : 생물체 내의 현상에서 두 개의 요인이 동시에 작용할 때 서로 그 효과를 상쇄하는 것. 이렇게 함으로써 몸의 항상성을 유지하는 생물체 내의 상쇄작용이다. 길항작용의 예로서는 자율신경계를 이루는 교감신경과 부교감신경이 있다. 교감신경은 절전 뉴런에서 아세틸콜린, 절후뉴런에서 노르에피네프린이 분비되며, 부교감신경은 절전뉴런, 절후뉴런 모두 아세틸콜린을 분비하여 신체를 조절한다. 4) 항상성 : 변수들을 조절하여 내부 환경을 안정적이고 상대적으로 일정하게 유지하려는 계의 특성. 5) 교감신경 : 부교감신경과 함께 자율신경계를 이루는 원심성 말초신경. 부교감신경과 길항작용의 관계에 있어 교감신경이 흥분하면 맥박 증가, 혈압 상승, 소화 억제 등 몸이 위험한 상황에 대처할 수 있는 긴장된 상태가 된다. 척수에 가까운 뉴런을 절전뉴런, 기관에 가까운 뉴런을 절후뉴런이라 하며 절전뉴런은 주로 아세틸콜린을, 절후뉴런은 주로 노르에피네프린을 신경전달물질로 이용한다. 교감신경이 흥분하면 맥박이 증가한다. 6) 부교감신경 : 교감신경과 함께 자율신경계를 이루는 원심성 말초신경계이다. 부교감 신경은 교감신경과는 길항작용의 관계에 있다. 부교감 신경이 흥분하면 맥박 감소, 혈압 감소, 소화 촉진 등 몸이 편안한 상태가 된다. 부교감신경은 절전뉴런과 절후뉴런 모두에서 아세틸콜린을 방출한다. 부교감신경이 흥분하면 맥박이 감소한다. 7) 카페인 : 메틸크산틴 계열의 중추신경계통 각성제로, 자율신경계의 특정 부위를 자극한다. 혈류역학 적인 변화를 일으켜 일시적 혈압상승, 빈맥을 일으킨다. 8) 니코틴 : 니코틴은 니코틴아세틸콜린 수용체에 작용하는데 특히 신경절형 니코틴 수용체와 중추신경형 니코틴 수용체에 작용한다. 니코틴은 부신수질에 작용하여 교감신경계를 활성화하고, 에피네프린의 방출을 유도한다. 3. 실험 방법 실험재료 : 물벼룩, 홀 슬라이드 글라스, 카운터기, 일회용 스포이트, 광학현미경(x40), 0.01% 아세틸콜린, 0.01% 에피네프린, 0.01% 니코틴, 일반 커피(카페인), 디카페인 커피 1) 온도에 따른 변화 ① 물벼룩을 스포이드를 이용하여 약간의 액체배지와 함께 홀 슬라이드 글라스에 옮긴다. (3set 를 준비) ② 광학현미경(x40)을 이용해 물벼룩의 심장의 위치를 확인한다. ③ 각각의 물벼룩을 15 초 동안 카운터기를 이용하여 심장박동수를 측정한다. (15 초 측정 후, 이를 1 분으로 환산) ④ 물벼룩이 들어있던 튜브의 액체배지를 슬라이드 글라스 위의 물벼룩에게 한 방울씩 떨어뜨린 후 각각 4℃(또는 얼음물 이용), 실온, 37℃ 조건에 3~5 분간 방치한다. ⑤ 물벼룩의 심장박동수를 다시 측정하여 실험 전 심장 박동수와 비교한다. 2) 호르몬, 화학물질 첨가에 따른 변화 ① 각각의 온도조건 실험에 사용한 물벼룩을 실온에서 5 분 이상 방치하여 심장박동수를 회복되도록 한다. (물벼룩 재사용시) ② 새로운 물벼룩 2 마리를 각각의 홀 슬라이드 글라스에
