Practical Test. 1999-07-06

Laboratory 1 : Microbiology


문제(1)


실험 시험에 대한 일반적 안내


실험 시험에서는 생물 실험에 필요한 기본적인 방법, 과정, 기술을 알고 있는지, 그리고 실험 목적에 알맞게 이런 것들을 사용할 수 있는지를 질문할 것이다. 이 시험에서는 네 영역의 다른 실험에 대한 일련의 질문들이 제시될 것이다.


실험 1 : 미생물학

실험 2 : 유전학과 조직학

실험 3 : 형태학과 생리학

실험 4 : 행동


각 영역의 실험 시험에는 70분씩이 주어진다. 각 영역의 실험 시험에서는 최대 26-50점까지 얻을 수 있다. 따라서 실험 시험에서는 총 150점을 받을 수 있다. 일부 과제에서 정답과 함께 오답을 쓴 경우에는, 정답만 쓴 경우보다 더 낮은 점수를 받게 된다.


실험 1 : 미생물학에 대한 안내.


이 실험에서는 두 개의 다른 과제가 주어질 것이다. 우선 앞에 놓여 있는 두 개의 물병(물병 1과 물병 2)속에 들어 있는 내용물이 서로 어떻게 다른지 조사하고, 이런 차이가 어떻게 나타날 수 있는지에 대한 한 가지 설명을 찾으시오(질문(1)~(5)). 그리고 병 3 속에 들어 있는 효모의 농도를 계산하고, 이 농도가 다른 효모의 농도와 의미 있게 다른지 여부를 밝혀내시오(질문(6)~(9)). 당신은 현미경의 상을 잘 맞추기 위하여 도움을 청할 수도 있다. 당신은 계산기를 어떻게 사용하는지, 통계적 검사를 어떻게 수행하는지에 대한 정보는 이 안내서의 끝에서 발견할 수 있을 것이다.

당신의 실험을 시작하기 전에 질문 1에 답해야 합니다. 당신의 답을 조교에게 전달하시오. 그러면 조교는 당신에게 나머지 질문들을 제공할 것입니다.

      A. 현미경

      B. 멸균기

      C. pH검출지

      D. 가위

      E. 저울

      F. 당신 자신의 감각

      G. 줄자

      H. 외과용 칼

(1) 병 1과 병 2는 소량의 소금이 첨가된 조각난 양배추와 양파가 들어 있다. 두 병은 서로 다른 조건하에서 보관되어 왔고, 두 병 사이의 차이들은 미생물에 기인한다. 두 병이 왜 다른지에 대한 미생물적인 이유를 찾아내기 위해서 병속의 내용물을 조사하려면 아래에 열거한 기구들 가운데 어느 것이 적합한가? 적절한 것을 직접 골라 X로 표시하시오.


이제 질문 (1)에 대한 당신의 답을 조교에서 주시오. 그러면 조교는 당신에게 나머지 질문들을 주고, 당신은 자신의 탐구 활동을 시작할 수 있다.

질문 (2)~(10)


두 병 속에 들어 있는 내용물의 냄새와 pH를 조사하시오. pH를 조사할 때, 일부 용액을 뽑아내어 pH검사지에 떨어뜨리기 위해서 파스퇴르 파이펫을 사용하시오. 당신의 관찰과 일치하는 것들을 적절한 박스에 X로 표시하시오.

 

 

병 1

병 2

냄 새 :

신선한

 

 

 

강렬한 / 코를 찌르는 듯한

 

 

 

초코렛 냄새가 나는

 

 

pH :

9

 

 

 

7

 

 

 

5

 

 


(3) 각 병으로부터 한 방울의 용액을 뽑아 현미경으로 조사하시오. 현미경을 10배의 접안 렌즈와 40배의 대물 렌즈로 맞추어서 전체적으로 400배가된다. 현미경은 이미 장치가 되어 있으므로, 대물 렌즈를 변경시키지 마시오. 당신은 현미경의 상을 맞추기 위해서 도움을 청할 수 있다. 어떤 병에서 가장 많은 미생물을 발견할 수 있나요?


가장 많은 미생물이 발견되는 병을 X로 표시하시오.

      A. 병 1 안에

      B. 병 2 안에


(4) 병으로부터 채취한 용액 속에서 당신이 관찰할 수 있는 미생물들과 첨부된 그림들을 비교하시오. 두 장의 그림은 생물들을 다른 비율로 확대시켜 보여주고 있다는 것을 주목하라. 대부분의 미생물들이 들어 있는 병으로부터 채취한 용액 속에는 어떤 생물이 풍부한가? 풍부한 생물들을 X로 표시하시오.

      A.

Staphylococcus

      B.

Anabaena

      C.

Lactobacillus

      D.

Saccharomyces

      E.

Streptomyces

      F.

Micrococcus

      G.

Escherichia


(5) 병 1과 병 2의 차이에 대한 설명(들) 가운데 어느 것이 그럴듯한가? 그럴듯한 것들을 X로 표시하시오.

      A.

병들 중에 한 병 속에 있는 야채가 박테리아에 의해서 오염된 일이 있다.

      B.

병들 중에 한 병 속에 있는 야채가 발효되었다.

      C.

 

한 병은 약 2주 동안 따뜻하게(25℃) 보관되어 왔고, 다른 병은 약 +4℃와 +8℃ 사이에서 냉장보관되어 왔다.

      D.

미생물들이 한 병에서는 나타났지만 다른 병에서는 나타나지 않았다.

      E.

 

야채에 이미 존재하고 있는 미생물들이 한 병 속에서는 성장해 왔지만 다른 병에서는 그렇지 않다.

      F.

 

처음부터 한 병 속에는 다른 병보다 물이 더 많이 있었다. 그러므로 그 병 속에는 더 많은 박테리아가 있다.


이제 병 3속에 들어 있는 효모 용액으로 가보자. 당신은 세포수를 측정하는 기구인 하나의 계수기(방)를 이용하여 효모의 농도를 추정하게 된다. 세포 계수기(방)는 아래에 설명되어 있다.



세포 계수기(방)와 그 이용


세포 계수기는 사용하기 전에 처음에는 물로, 나중에는 알코올로 씻는다. 그리고 흡수지를 사용하여 조심스럽게 말린다. 덮개를 제자리에 놓는다. 이와 같은 계수기(방)와 함께 사용되는 특수한 덮개가 있다는 것을 주목하라. 그림 a(다음 쪽)에 제시된 것처럼 당신의 용액 샘플을 계수기의 측면으로부터 계수기 내부에 차게 한다. 그러면 용액은 덮개 밑으로 스며들게 된다. 이제 계수기를 현미경 밑에 장치한다.


그림 b에서 계수기 안에 격자로 표시된 2개의 면적은 각각 9㎟ 크기의 격자를 갖고 있으며 각각의 격자는 다시 크고 작은 부분으로 나누어져 있다. 그림 c는 3개의 선들로 틀을 이룬 큰 면적의 A-사각형(1㎟)과 더 작은 면적들 C, D, E, F를 갖고 있다. 그리고 C는 0.01㎟, D는 0.0025㎟, E는 0.04㎟, 그리고 F는 0.005㎟의 크기를 갖는다. 현미경의 전체 확대 비율을 400배로 하여 관찰하면 D-면적은 한 번에 그 전체 면적이 관찰될 수 있기 때문에 세포수를 계측하기에 가장 편리하다(그림 d).


그림 a. 측면에서 본 모습

           

그림 c. 격자의 부분

그림 b. 위에서 본 모습.

그림 a - c. 뷰커 세포수 계수기(방)


그림 d. 전체 확대 비율을 400배로해서 본 D-면적


 

당신은 많은 수의 D-면적들에 들어 있는 세포의 수를 센다. (실제로는 D-면적을 기준으로 많은 수의 부피들). 계수기(방)의 깊이는 0.1㎜이다.

세포의 수를 세는 동안 당신은 세포 농도에 대한 신뢰성 있는 측정을 하기 위해서 얼마나 많은 수의 D-면적들을 셀 필요가 있는지를 고려해야만 한다.


(6) 적절한 수의 D-면적들에 들어 있는 세포의 수를 세시오. 당신이 세포의 수를 측정했던 각 D-면적들에 대해서 측정된 세포의 수를 아래에 적으시오. 그리고 측정된 값들의 평균(산술 평균)을 구하시오. 측정된 D-면적들의 수뿐만 아니라 하나의 D-면적에 들어 있는 세포들의 평균값도 이 시험지의 아래에 그려져 있는 밑줄 위에 적으시오.


측정된 각각의 D-면적 내에 들어 있는 세포 수


측정된 D-면적들의 수 : ...........................................

하나의 D-면적에 들어 있는 세포들의 평균 값 : ........................................


(7) 문제 (6)에서 계산해 낸 평균값을 이용하여 세포 배양액의 농도(세포의 수/㎖)를 계산하시오

농도 :          세포 수/㎖


(8) 다음 쪽에서 t-검증과 x2-검증에 대한 설명과 계산기를 사용하는 방법에 대한 설명을 볼 수 있다. 어떤 검사 또는 검사들이 당신이 찾아낸 세포 농도가 2.0×107(세포수/㎖)보다 의미있게 더 크거나 또는 적은지를 결정하는데 적합한지 결정하시오. 올바른 답을 X로 표시하시오.


     A. t-검증

     B. x2-검증

     C. 두 검증 모두 적합하다.


(9) 당신의 추정 값이 2.0×107(세포 수/㎖)과 의미 있게 다른지 여부를 결정하기 위한 관련된 계산을 수행하시오. 당신이 계산해 낸 통계치를 아래의 적합한 난에 적으시오.

t

 

x2

 


(10) 유의도 수준으로 α<0.05를 사용할 때 당신의 결과는 2.0×107(세포수/㎖)의 농도와 의미있게 다른가? 이 질문에 대한 답이 질문 9에 대한 당신의 계산과 일치하는 경우에는 당신의 답에 대한 점수를 얻게 된다. 올바른 답을 X로 표시하시오.

      A. 네

      B. 아니오


통계학과 계산기 사용법


x2-분포와 x2-검증



x2-검증은 관찰 값의 빈도(Oi) 분포를 기대값의 빈도(Ei) 분포와 비교할 때 유용하게 사용된다. 위의 공식의 Oi와 Ei는 절대 빈도 = 개체수이다.


이론적인 유전 모델에 따라 구한 기대값 빈도와 자손의 서로 다른 표현형에서 나타난 관찰값의 빈도 사이의 적합도 검증을 하려고 한다. 기대값의 절대빈도(Ei)는 가설에 따른 상대빈도로부터 계산할 수 있다. 이 경우에 계급의 수(위 공식에서 k값)는 다른 표현형의 수를 나타낸다.


아래에 설명되어있는 t-분포와 같이, x2-분포는 확률밀도 함수이다. x2 값은 O에서부터 양의 값으로 무한대까지 분포한다. 첨부된 x2표의 오른쪽 아래에 있는 그림을 보라. t 분포에서와 같이 x2-분포는 자유도(v)에 따라 달라진다. 가장 단순한 경우에 자유도(v)는 계급수(k)보다 하나 적은 값이다.

v=k-1


x2-분포표에는 세로로 내려가면서 자유도(v)의 변화를 나타내고 가로축에는 확률(α)을 나타낸다. 그리고 각 경우에 해당하는 x2 값이 제시되어 있다. 첨부된 x2-분포표를 보라.


x2-분포는 확률 밀도 함수이기 때문에 α값은 영가설(H0)하에서 x2값이 표에 제시된 값과 같거나 더 클 확률이 된다. 이때 영가설은 H0가 사실이라고 가정함을 의미한다.

예: x2(v=5)≥1.234가 될 확률은 얼마인가? 답은 0.90~0.975이다.


영가설(H0)을 기각하는 시점은 언제나 α=0.05로 고정된다. 이때 연구자는 0.05(또는 5%) 유의도 수준에서 가설을 수락한다고 말한다. 계산된 x2값이 x2경계값보다 크면 가설은 기각된다.


x2의 계산값이 4.66이고 v=2라고 하자. α=0.05에서 x경계값(v=2)=5.991이다. x2계산값이 x2경계값보다 적기 때문에 영가설(H0)은 기각될 수 없다.



t-분포와 t-검증


t-분포는 고셋이 그의 필명인 "student"를 사용해서 처음 설명했기 때문에 종종 "student 분포"라고 언급된다. 표본의 대수 평균(m)과 실제 평균(μ)사이의 차이를 표본 평균의 표준 오차(Sm)로 나누면 t 분포가 된다. :


표본평균의 표준오차(Sm)는 다음과 같이 정의된다.

여기서 S는 표준 편차이고, n은 관찰 회수이다.


t-분포 형태는 자유도(v) 수에 따라 달라진다.

v=n-1


t-분포표에는 세로로 내려가며 자유도(v)가 배열되고, 가로축에는 확률(α)이 제시된다. 이 확률은 선택된 t-경계값의 밖으로 벗어나는 t-곡선 아래의 면적을 나타낸다. 첨부된 t-분포표의 오른쪽 아래에 있는 그림을 참조하라. 표는 t의 절대값을 나타낼 뿐이다. 곡선이 0을 중심으로 대칭형을 이루기 때문이다. α값이 절반에 기여하는 양쪽 꼬리가 있음을 유의하라.


α값은 당신이 원하는 유의도 수준에 따라 선택된다. 그에 따른 t 값은 t-경계값이라고 한다. 예를 들어 α=0.05이고 v=5이면, t 값은 2.571이 된다. 영가설(H0)은 표본 평균이 실제 평균과 유의미하게 다르지 않다는 것이다. 관찰값으로부터 계산된 t 값의 절대값이 t-경계값보다 작다면, 영가설은 기각되지 않는다.


계산기로 통계적 데이터를 구하는 방법


계산기를 통계 모드로 놓기 위해서, 다음 키를 순서대로 눌러라.

2ndF

on/c


STAT라는 말이 계산기 화면의 오른쪽 위에 나타난다. 붉은색이나 푸른색 표시(계산기에 따라 다름)가 계산기의 오른쪽에 있는 각 키에 제시되어 있다.


값을 하나씩 입력한 후 M+키(DATA를 의미한다)를 누르면서 순서대로 값을 입력하라. 이 일을 지속하면 계산기의 화면에는 입력된 데이터의 숫자(즉, n)가 나타난다. 적절한 키를 눌러서 남은 통계치를 구한다. 평균값(m)은  ̄x를 눌러서, 표준 편차(S)는 S를 눌러서 구한다.


계산기에서 on/c 키를 누르면 통계 모드에서 벗어난다. 이제 나머지 계산을 통해 표에 제시된 값과 비교하는데 필요한 값을 구할 수 있다.



student t-분포에서 경계값

ν  α

0.9

0.5

0.4

0.2

0.1

0.05

0.02

0.01

0.001

α  ν

1

0.158

1.000

1.376

3.078

6.314

12.706

31.821

63.657

636.619

1

2

0.142

0.816

1.061

1.886

2.920

4.303

6.965

9.925

31.598

2

3

0.137

0.765

0.978

1.638

2.353

3.182

4.541

5.841

12.924

3

4

0.134

0.741

0.941

1.533

2.132

2.776

3.747

4.604

8.610

4

5

0.132

0.727

0.920

1.476

2.015

2.571

3.365

4.032

6.869

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

0.131

0.718

0.906

1.440

1.943

2.447

3.143

3.707

5.959

6

7

0.130

0.711

0.896

1.415

1.895

2.365

2.998

3.499

5.408

7

8

0.130

0.706

0.889

1.397

1.860

2.306

2.896

3.355

5.041

8

9

0.129

0.703

0.883

1.383

1.833

2.262

2.821

3.250

4.781

9

10

0.129

0.700

0.879

1.372

1.812

2.228

2.764

3.169

4.587

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

0.129

0.697

0.876

1.363

1.796

2.201

2.718

3.106

4.437

11

12

0.128

0.695

0.873

1.356

1.782

2.179

2.681

3.055

4.318

12

13

0.128

0.694

0.870

1.350

1.771

2.160

2.650

3.012

4.221

13

14

0.128

0.692

0.868

1.345

1.761

2.145

2.624

2.977

4.140

14

15

0.128

0.691

0.866

1.341

1.753

2.131

2.602

2.947

4.073

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

0.128

0.690

0.865

1.337

1.746

2.120

2.583

2.921

4.015

16

17

0.128

0.689

0.863

1.333

1.740

2.110

2.567

2.898

3.965

17

18

0.127

0.688

0.862

1.330

1.734

2.101

2.552

2.878

3.922

18

19

0.127

0.688

0.861

1.328

1.729

2.093

2.539

2.861

3.883

19

20

0.127

0.687

0.860

1.325

1.725

2.086

2.528

2.845

3.850

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

0.127

0.686

0.859

1.323

1.721

2.080

2.518

2.831

3.819

21

22

0.127

0.686

0.858

1.321

1.717

2.074

2.508

2.819

3.792

22

23

0.127

0.685

0.858

1.319

1.714

2.069

2.500

2.807

3.767

23

24

0.127

0.685

0.857

1.318

1.711

2.064

2.492

2.797

3.745

24

25

0.127

0.684

0.856

1.316

1.708

2.060

2.485

2.787

3.725

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

0.127

0.684

0.856

1.315

1.706

2.056

2.479

2.779

3.707

26

27

0.127

0.684

0.855

1.314

1.703

2.052

2.473

2.771

3.690

27

28

0.127

0.683

0.855

1.313

1.701

2.048

2.467

2.763

3.674

28

29

0.127

0.683

0.854

1.311

1.699

2.045

2.462

2.756

3.659

29

30

0.127

0.683

0.854

1.310

1.697

2.042

2.457

2.750

3.646

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

40

0.126

0.681

0.851

1.303

1.684

2.021

2.423

2.704

3.551

40

60

0.126

0.679

0.848

1.296

1.671

2.000

2.390

2.660

3.460

60

120

0.126

0.677

0.845

1.289

1.658

1.980

2.358

2.617

3.373

120

0.126

0.674

0.842

1.282

1.645

1.960

2.326

2.576

3.291

                  

x2(카이 스퀘어) 분포의 경계값

ν  α

0.995

0.975

0.9

0.5

0.1

0.05

0.025

0.01

0.005

α  ν

1

0.000

0.000

0.016

0.455

2.706

3.841

5.024

6.635

7.879

1

2

0.010

0.051

0.211

1.386

4.605

5.991

7.378

9.210

10.597

2

3

0.072

0.216

0.584

2.366

6.251

7.815

9.348

11.345

12.838

3

4

0.207

0.484

1.064

3.357

7.779

9.488

11.143

13.277

14.860

4

5

0.412

0.831

1.610

4.351

9.236

11.070

12.832

15.086

16.750

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

0.676

1.237

2.204

5.348

10.645

12.592

14.449

16.812

18.548

6

7

0.989

1.690

2.833

6.346

12.017

14.067

16.013

18.475

20.278

7

8

1.344

2.180

3.490

7.344

13.362

15.507

17.535

20.090

21.955

8

9

1.735

2.700

4.168

8.343

14.684

16.919

19.023

21.666

23.589

9

10

2.156

3.247

4.865

9.342

15.987

18.307

20.483

23.209

25.188

10

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

2.603

3.816

5.578

10.341

17.275

19.675

21.920

24.725

26.757

11

12

3.074

4.404

6.304

11.340

18.549

21.023

23.337

26.217

28.300

12

13

3.565

5.009

7.042

12.340

19.812

22.362

24.736

27.688

29.819

13

14

4.075

5.629

7.790

13.339

21.064

23.685

26.119

29.141

31.319

14

15

4.601

5.262

8.547

14.339

22.307

24.996

27.488

30.578

32.801

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

16

5.142

6.908

9.312

15.338

23.542

26.296

28.845

32.000

34.267

16

17

5.697

7.564

10.085

16.338

24.769

27.587

30.191

33.409

35.718

17

18

6.265

8.231

10.865

17.338

25.989

28.869

31.526

34.805

37.156

18

19

6.844

8.907

11.651

18.338

27.204

30.144

32.852

36.191

38.582

19

20

7.434

9.591

12.443

19.337

28.412

31.410

34.170

37.566

39.997

20

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

8.034

10.283

13.240

20.337

29.615

32.670

35.479

38.932

41.401

21

22

8.643

10.982

14.042

21.337

30.813

33.924

36.781

40.289

42.796

22

23

9.260

11.688

14.848

22.337

32.007

35.172

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41.638

44.181

23

24

9.886

12.401

15.659

23.337

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39.364

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45.558

24

25

10.520

13.120

16.473

24.337

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37.652

40.646

44.314

46.928

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

11.160

13.844

17.292

25.336

35.563

38.885

41.923

45.642

48.290

26

27

11.808

14.573

18.114

26.336

36.741

40.113

43.194

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49.645

27

28

12.461

15.308

18.939

27.336

37.916

41.337

44.461

48.278

50.993

28

29

13.121

16.047

19.768

28.336

39.088

42.557

45.722

49.588

52.336

29

30

13.787

16.791

20.599

29.336

40.256

43.773

46.979

50.892

53.672

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31

14.458

17.539

21.434

30.336

41.422

44.985

48.232

52.191

55.003

31

32

15.134

18.291

22.271

31.336

42.585

46.194

49.480

53.486

56.329

32

33

15.815

19.047

23.110

32.336

43.745

47.400

50.725

54.776

57.649

33

34

16.501

19.806

23.952

33.336

44.903

48.602

51.966

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34

35

17.192

20.569

24.797

34.336

46.059

49.802

53.203

57.342

60.275

35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

17.887

21.336

25.643

35.336

47.212

50.998

54.437

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61.582

36

37

18.586

22.106

26.492

36.335

48.363

52.192

55.668

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62.884

37

38

19.289

22.878

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37.335

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38

39

19.996

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39

40

20.707

24.433

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39.335

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55.758

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66.766

40

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

41

21.421

25.215

29.907

40.335

52.949

56.942

60.561

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68.053

41

42

22.138

25.999

30.765

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54.090

58.124

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69.336

42

43

22.859

26.785

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42.335

55.230

59.304

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70.616

43

44

23.584

27.575

32.487

43.335

56.369

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71.893

44

45

24.311

28.366

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44.335

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61.656

65.410

69.957

73.166

45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

46

25.042

29.160

34.215

45.335

58.641

62.830

66.617

71.201

74.437

46

47

25.775

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35.081

46.335

59.774

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67.821

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47

48

26.511

30.755

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47.335

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65.171

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76.969

48

49

27.249

31.555

36.818

48.335

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66.339

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74.919

78.231

49

50

27.991

32.357

37.689

49.335

63.167

67.505

71.420

76.154

79.490

50