고교생, 대학 실험실을 미리 체험해보다!

최근 대학들은 대학이 가지고 있는 인적·물적 인프라를 활용하여 중·고등학생들에게 유익한 프로그램을 제공하는 행사가 다양하게 준비되어 있습니다. 관심을 두고, 내게 맞는 프로그램을 찾고, 신청 시기를 기억해 두었다가 성의 있게 지원하면 중·고등학교에서 접할 수 없는 멋진 경험을 할 수 있습니다. 또한, 대학에서의 학문연구를 꿈꾸거나 자신이 흥미를 갖는 분야를 찾을 수도 있어 진로 탐색에도 큰 도움이 됩니다.

오늘은 필자가 서울대학교 농생명과학공동기기원에서 주최하는 생명 환경과학 교육센터 프로그램에 참여한 예를 소개하며 미리 가 본 대학 실험실의 체험기를 공유하고자 합니다. 이 실험 프로그램에 꼭 참가하고자 지난 방학프로그램에도 신청했지만, 추첨에서 떨어져 실망이 컸었는데 이번 학기 프로그램은 선착순이라 신청 날짜에 재빨리 신청하여 기회를 잡을 수 있었습니다.

기다리고 기다리던 실험실 체험 날, 대학 캠퍼스를 들어갈 때부터 이미 마음은 대학생이 된 듯 신이 났습니다. 실험실에 들어가 먼저 DNA에 대한 교수님의 이론 강의를 듣고 실험 방법에 대해 토의를 했습니다. 중·고등학교에서는 이미 교과서에 안내된 실험과정을 따라가며 실험결과를 확인하는 실험을 하는 것이 보통인데, 대학에서는 실험 방법이 정해졌다 하더라도 토의식으로 실험 방법을 이끌어 내고 합의하여 실험을 시작하니 실험 설계에 참여하는 뿌듯함이 느껴졌습니다.

제가 선택한 프로그램은 동식물의 DNA 추출입니다. 식물의 DNA를 추출하려면 일단 세포벽, 세포막, 핵막을 없애야 합니다. 세포벽을 없애려면 식물을 얼린 다음에 물리적으로 분쇄해야 하는데 이 때, 잘게 갈면 갈수록 DNA가 더 잘 추출된다고 합니다. 또한, 세포막과 핵막은 인지질로 이루어져 있기 때문에 계면활성제로 제거해줍니다. 우리는 토마토, 노란색 파프리카, 브로콜리를 가지고 실험을 했습니다. 일단 다 갈았으면 찌꺼기와 DNA를 분리하기 위해 거즈를 사용합니다. DNA는 물에 잘 녹고 크기가 작으므로 거즈를 통과합니다.

이제부터 대학교 실험실을 사용한다는 느낌이 들었습니다. 일단 작은 튜브로 용액을 옮길 때 스포이트를 사용하지 않고 피펫이라는 기구를 사용했습니다. 피펫이 스포이트와 다른 점은 정확한 양을 측량해서 옮길 수 있다는 것입니다. 

또한, 용액을 잘 섞기 위해서는 Vortex라는 기계를 사용합니다. 튜브를 올려놓으면 판이 떨리면서 용액이 흔들리게 하는 기계입니다. 이 상태에서는 DNA가 물에 용해되어 잘 보이지 않습니다. 그래서 무거운 것과 가벼운 것을 분리하는 기계인 원심분리기를 사용합니다. 이 기구는 빠르게 회전하면서 물질을 분리합니다. 하지만 이렇게 실험을 하면 DNA가 실타래처럼 보이지 않고 뭉쳐진 덩어리처럼 보입니다.

그래서 DNA를 잘 관찰 하려면 다른 방법을 사용합니다. DNA가 물에 용해되어 있기 때문에 DNA로부터 물을 뺏어버리면 DNA는 눈에 잘 관찰 될 것입니다. 이때 소금을 넣어 주면 DNA가 더 잘 관찰됩니다. 위 사진에서 아래 3개의 ☆가 있는 비커는 소금을 넣은 것입니다. 소금은 수용액 상태에서 Na＋이온과 Cl－이온으로 나누어지기 때문에 전체적으로 －전하를 띄는 DNA가 서로 잘 뭉칠 수 있도록 Na＋이온이 도와줍니다.

 

지금까지는 맨눈으로 DNA의 형태를 알아보는 실험이었고 다음엔 정말로 대학교에서만 할 수 있는 DNA 전기영동 실험을 했습니다.

앞서 언급했듯이 DNA는 전체적으로 음전하를 띄고 있어서 전류를 흘려주면 DNA는 ＋극 쪽으로 이동하게 됩니다. 이 실험에 사용된 gel은 DNA를 이동시키는 매질입니다. gel에 나 있는 작은 구멍에 DNA가 있는 용액을 넣고 양쪽에서 전기를 흘려주면 DNA는 점점 ＋극 쪽으로 이동합니다. 오른쪽 사진은 시간이 조금 지난 뒤의 모습입니다. 보라색과 파란색이 분리된 것을 볼 수 있습니다. 이 gel을 자외선을 방출하는 기계 위에 올려 주면 DNA의 이동이 확연히 보입니다.

 

고등학교 수준의 실험과 달리 전문적인 기계를 사용해서 색다른 경험이 되었습니다. 또한, 이론적으로 살펴보았던 실험들을 실제로 체험해보는 좋은 경험이었습니다. 이 밖에도 대학이 청소년을 위한 다양한 과학 프로그램을 운영하고 있는 곳은 많습니다. 제가 공부하고 있는 또 다른 프로그램은 대학이 아닌 과학관 실험실에서 일주일에 한 번씩 대학 교수님께 강의를 듣고 조교 선생님과 실험하는 것인데 짧게 소개하겠습니다.

저는 매주 금요일 방과 후 바로 과천과학관으로 달려가 심화탐구 물리수업을 듣는데 서울대학교 전동렬 교수님께서 열정적인 강의를 해주십니다. 고등학교에서 배우는 내용인 듯하나 분명 교수님께서 좀 더 심화한 내용을 가르쳐 주시고 다소 복잡한 수식과 계산도 즐겁게 도전을 이끌어 주십니다.

교수님 강의를 들은 후 조교 선생님의 안내를 받으며 실험을 합니다. 실험 도구나 방법이 고등학교에서 하는 것보다 정밀하거나 세련된 경우가 많아 즐겁습니다. 일요일 하루는 과학관의 전시물을 탐구합니다. 전시물에서 보여주는 과학 원리를 이해하고 좀 더 깊이 공부하며 보고서를 씁니다. 

 

고등학교 실험과정에 만족하지 못하는 친구들, 대학을 꿈꾸며 미리 경험해 보고 싶은 친구들은 가까운 대학에서 준비한 청소년 교육프로그램에 적극 참여하길 권해봅니다. 학업과 진로에 열정을 가지고 조금만 부지런하게 움직인다면 깊이 배우는 길은 언제나 여러분의 곁에 있으니까요!

/권진규 기자님의 기사 더 보기

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