성장 곡선
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1. 개요
성장 곡선은 생물체의 성장 과정을 나타낸 그래프로, 일반적으로 S자 형태를 띤다. 옥수수, 죽순, 세균, 암세포, 어린이 등 다양한 생물체의 성장 과정을 설명하는 데 사용된다. 세균의 성장 곡선은 배지 내 영양 물질의 변화에 따라 달라지며, 암세포의 성장 곡선은 치료 효과와 관련이 있다. 어린이는 성장 곡선을 통해 키 성장을 평가하며, 지수 성장 기간을 거치기도 한다.
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성장 곡선 |
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2. 생물학적 성장
옥수수를 예로 들어, 씨앗이 싹이 터서 완전히 성장할 때까지의 과정을 살펴보자. 성장은 처음부터 끝까지 같은 속도로 진행되는 것이 아니라, 싹이 트기 시작할 무렵에는 천천히, 그 후에는 빠른 속도로 진행된다. 특히, 어떤 종류에서는 이 시기의 성장이 아주 빠른 속도로 진행되기도 한다.
이처럼 빠른 성장 시기가 잠시 계속된 뒤에는 속도가 점차 느려져 마침내 완전히 멎어버린다. 그러므로 성장 과정을 그래프에 나타내면 S자 곡선을 얻을 수 있는데, 이를 '성장 곡선'이라고 한다. 한편, 길이의 증가가 아닌 무게의 증가에 따른 성장 곡선도 같은 형태를 나타낸다.[1]
2. 1. 일반적인 성장 곡선
옥수수 씨앗이 싹터서 완전히 자랄 때까지의 성장 과정은 처음부터 끝까지 같은 속도로 진행되지 않는다. 싹이 트기 시작할 무렵에는 천천히, 그 후에는 빠른 속도로 진행된다. 특히, 죽순은 흙에서 머리를 내는 것과 동시에 하루 동안 60cm나 자라며, 며칠 안에 사람 키보다 더 커지기도 한다.[1] 망태버섯은 1분간에 5mm가 자라기도 하며, 밀의 수술은 1분간에 2mm가 자라기도 한다.[1]이처럼 빠른 성장 시기가 잠시 계속된 뒤에는 속도가 점차 느려져 마침내 완전히 멎어버린다.[1]
이러한 성장 과정을 그래프에 나타내면 S자 곡선을 얻을 수 있는데, 이를 '성장 곡선'이라고 한다.[1] 길이의 증가가 아닌 무게의 증가에 따른 성장 곡선도 같은 형태를 나타낸다.[1]
2. 2. 세균의 성장
Lac 오페론 문서에서 자세히 설명하는 이중 위상 성장 곡선 예시(그림 1)는 영양 물질을 포함한 배지에 존재하는 세균의 수를 8시간 동안 세포 성장 실험을 통해 측정한 것이다. 관찰된 세균 성장 패턴은 두 개의 서로 다른 당, 포도당과 젖당이 존재하기 때문에 이중 위상적이다. 세균은 포도당(1단계)을 먼저 소비하는 것을 선호하며, 포도당이 고갈된 후에 젖당(2단계)을 사용한다. 이러한 이중 위상 성장 곡선의 분자적 기반 분석은 유전자 발현을 제어하는 기본적인 메커니즘 발견으로 이어졌다.2. 3. 암세포의 성장
암 연구는 성장 곡선 분석이 중요한 역할을 하는 생물학 분야이다. 많은 종류의 암에서 종양이 화학 요법 후에 축소되는 속도는 치료 전 종양의 성장 속도와 관련이 있다. 빠르게 성장하는 종양은 일반적으로 기존 항암제가 암 세포에 미치는 독성 효과에 더 민감하다. 5-플루오로우라실 등 많은 기존 항암제는 DNA 복제를 방해하여 DNA를 복제하고 분열하려는 세포의 죽음을 유발할 수 있다. 빠르게 성장하는 종양은 더 많은 활성 분열 세포를 가지며 이러한 항암제에 노출될 때 더 많은 세포 사멸을 보인다.그림 2에 표시된 예에서 세포 성장 속도가 느려진 후 종양이 발견된다. 대부분의 암세포는 수술로 제거된다. 남은 암세포는 빠르게 증식하기 시작하고 암 화학 요법이 시작된다. 많은 종양 세포가 화학 요법에 의해 죽지만, 결국 화학 요법 약물에 내성이 있는 일부 암세포가 빠르게 성장하기 시작한다. 화학 요법은 더 이상 유용하지 않으며 중단된다.
2. 4. 어린이의 성장
키의 정상적인 성장 곡선보다 현저히 낮은 어린이는 성장 호르몬 결핍증 검사를 받을 수 있으며 호르몬 주사로 치료할 수 있다.[1]3. 지수 성장
어떤 생물학적 시스템의 성장 곡선은 지수 성장 기간을 나타낸다. 일반적으로 지수 성장 기간은 일부 속도 제한 자원의 고갈로 인해 그 기간이 제한된다.[2]
참조
[1]
웹사이트
Growth hormone deficiency - children
https://www.nlm.nih.[...]
MedlinePlus
[2]
웹사이트
Population Limiting Factors {{!}} Learn Science at Scitable
https://www.nature.c[...]
2018-09-20
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