세계

인구

의 증

가곡

선

1. 작물 생산V-1. 식량 자원

▪ 농업 기술의 발달이 작물 생산에 미치는 영향을 설명할 수 있다 . ▪ 질소 고정의 의미와 질소 비료의 기능을 설명할 수 있다 .

■ 토양과 작물 생산

(1) 토양의 역할① 식물을 고정시켜 준다 .② 작물의 생장에 필요한 물질 ( 무기 염류 , 질소 , 물 등 ) 을 공급한다 .

김홍도의 논갈이

1. 작물 생산V-1. 식량 자원

■ 토양과 작물 생산

(2) 퇴비

– 볏짚 , 낙엽 , 흙 등을 각종 미생물로 발효시켜 만든 천연 비료

① 토양 유해 미생물을 사멸시키고 잡초의 씨앗을 제거한다 . ② 토양 흙 사이로 물과 공기가 잘 통하게 한다 .③ 흙의 색깔을 검게 한다 . ④ 퇴비의 유기물은 토양 오염을 예방하는 효과가 있다 .

V-1. 식량 자원

■ 식물은 질소를 어떻게 이용할까 ?(1) 질소는 생물의 단백질과 핵산을 구성하는 데 필요하다 .① 식물은 공기 중의 질소를 직접 이용하지 못한다 . ② 식물과 동물은 토양에서 질산염의 형태로 질소를 흡수한다 .

(2) 질소 고정 : 토양 세균이 대기 중 질소를 식물이 이용할 수 있는 질소 화합물로 전환하는 작용

* 이온 : 전자를 잃거나 얻어서 전기를 띤 원자나 원자단

질산이온

V-1. 식량 자원

■ 질소 비료와 농업기술의 발달(1) 질소 – 대기중에 N2

① 질소는 생물의 단백질과 핵산을 구성하는 데 필요하다 .② 식물은 공기 중의 질소를 직접 이용하지 못한다 . ③ 생물체는 토양에서 질산염의 형태로 질소를 흡수한다 .

(2) 질소 고정 : 토양 세균이 대기 중 질소를 식물이 이용할 수 있는 질소 화합물인 암모니아와 질산염으로 전환하는 작용

- 토양 미생물들의 효소 Nitrogenase 의 촉매작용

■ 질소 비료

- 뿌리혹과 뿌리혹박테리아 : 질소의 고정능력이

있는 미생물인 뿌리혹박테리아는 식물의 뿌리혹에서

서식하며 식물과 공생 관계를 유지하고 있다 .

V-1. 식량 자원

V-1. 식량 자원

■ 질소 비료 ( 화학비료 )

1) 비료 : 토지의 생산성을 높이기 위해 인위적으로 합성하여

뿌려주는 영양물질이나 화학 물질 – 질소비료 ( 질소 , 인 , 칼륨 )

2) 1908 년 독일의 하버에 의하여 암모니아 합성이 성공하면

서 , 화학 비료의 대량 생산이 가능해졌다 .

V-1. 식량 자원

■ 질소 비료

(4) 화학 비료 사용① 장점 : 식물이 직접 사용 가능한 무기 화합물 ( 질산염 ,

인산염 ) 로 구성되어 있다 . → 식물의 영양 결핍 증상이 나타나면 적당한 비료를 토양에

제공하여 , 토양을 비옥하게 하면 쉽게 해결할 수 있다 . ② 단점 : 토양의 성질을 변화시키거나 토양 오염 문제를 초래할

수 있다 . – 토양의 산성화 , 식물에 대한 독성→ 토양에 남아 식물에 흡수되지 않고 강이나 하천으로 흘러 들어

부영양화와 같은 수질 오염의 원인이 되기도 한다 .

V-1. 식량 자원■ 농업 기술의 발달과 생산량의 증가

(1) 농업 기술의 발달은 농업 작물의 품질 향상과 수확량 증대로 이어졌다 .

→ 자동화된 농기구의 발달 , 새로운 관개 시설의 건설과 확충 , 화학 비료의 생산과 사용 등

(2) 농기구 발달로 노동 효율이 증가하였다 .

확인 하기1. 식물이 생장에 필요한 질소를 얻는 방법은 무엇인가 ?

2. 과학 기술의 발달이 작물 생산량 증대에 기여한 사례를 3 가지만 들어 보자 .

3. 화학 비료가 인류에게 미치는 긍정적인 영향과 부정적인 영향을 1 가지씩 써 보자 .

V-1. 식량 자원

토양속의 세균에 의해 대기중의 질소가 질소화합물로 전환되면 식물은 뿌리를 통해 흡수

비료개발 , 농기계개발 , 관개 ( 灌漑 ) 시설의 발달 ( 가뭄 홍수 방지 )

장점 : 토양에 영양분 공급해 작물 생산량 증가부정 : 무기염류 과다 증가 - 강과 호수의 부영양화 , 수질오염

2. 품종 개발을 통한 식량 증산

■ 전통적 방법에 의한 육종 ( 育種 ) • 육종이란 기존의 품종보다 품질이 향상된 새로운 품종을

개발하는 것을 말하며 , 주로 인위적인 생식적 교배로 이루어짐(1) 작물 육종① 전통적으로 교배를 통해 작물의 우수한 유전 형질을 개량하여 작물 생산량을 증가시킴② 통일벼 : 우리나라에서 육종으로 개발한 벼 품종

▪ 농작물과 가축 개량에 이용되는 육종의 원리를 설명할 수 있다 . ▪ 유전 공학 기술을 이용한 농작물과 가축 개량 원리를 설명할 수 있다 .

V-1. 식량 자원

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V-1. 식량 자원■ 전통적 방법에 의한 육종

(2) 가축 육종① 우수 형질을 가진 암수 개체를 인위적으로 교배하여 가축의

품질을 향상시키는 육종 기술 – 유전자재조합 기술과 구별됨→ 육질이 좋은 소 , 살이 많은 돼지 생산 등에 사용② 품종 개량에 시간이 오래 걸리며 , 결과의 보장이 어렵다 .③ 멸종위기종의 보존에도 이용

V-1. 식량 자원■ 유전자 재조합을 통한 품종 개발

(1) 유전자 재조합 기술① 어떤 생물의 유용한 유전자만을 취하여 재조합된 유전자를

만드는 기술

* 플라스미드 (plasmid) 세균내에서 복제됨 : 세균은 염색체와는

별도로 작은 원형의 DNA 분자를 가짐 . 거의 모든

유전자운반이 가능하고 세균 내에서 복제됨 . 유전자조작에

이용 .

V-1. 식량 자원■ 유전자 재조합을 통한 품종 개발

② 다른 생물에 재조합된 유전자를 도입하여 새로운 품종 개발

③ 유전자 재조합 기술을 사용하면 원하는 유전 형질을 가지는

신품종을 빠른 시간에 얻을 수 있으며 , 다양한 종류의 품종

개발이 가능함

V-1. 식량 자원■ 유전자 재조합을 통한 품종 개발

(2) 유전자 재조합 생물 : 유전자 재조합 기술로 생산된 작물

또는 가축

- 유전자 재조합 기술을 사용한 품종 개발은 교배가 불가능한

생물 종의 유전자를 직접 도입할 수 있는 방법이므로 교배에

의한 전통적인 육종보다 정확하고 빠름

- GMO ( genetically modified organisms )

- LMO : Living Modified Organism

- 유전자재조합 기술의 원리와 활용 -(1) 유전공학기술이 개발되기 전에는 육종학자들이 우량형질을

지닌 개체를 선발하여 그들 사이의 인공적인 교배나 교잡으로

우량형질 선발 : 교배 후 자손의 생산과 유전형질의 검증에

경비와 시간이 많이 소모됨 , 형질이 우수하지 않거나 필요한

형질이 없는 경우가 많음

- 유전공학적 프로그램으로 개선됨

(2) 식물의 광합성 효율 증진 , 비료를 덜 쓰는 작물의 개발 , 품종의 질적 향상 , 병원체와 해충에 대한 내성을 지닌 작물

개발 , 유용한 형질을 지닌 새로운 품종 개발 – 재배시의

비용절감 , 환경오염 방지

(3) 생물종의 유전적 다양성 감소 , 생물종간의 상호작용 파괴 , 생태계의 단순화 , 생태계의 교란

- 유전자재조합 기술의 원리와 활용 -

V-1. 식량 자원■ 종자 은행과 생물 종 다양성(1) 종자 은행① 종자의 중요성 : 종자는 식물의 유전자원이므로 신품종 개발 , 신약 개발 등의 원천

② 종자 은행 : 생물 종의 종자를 수집하여 보존하는 곳

(2) 생물 다양성① 생태계에 다양한 생물 종들이 생존 하는 것이며 이는 곧 다양한

유전자원의 존재를 의미함② 생물 종 다양성 보존은 무한한 생물 자원을 지키는 것이며 이는 곧 인류의 생존에 중요한 요소이다 .- 산업화로 인한 환경오염이 생태계를 파괴 : 생물종이 사라짐

V-1. 식량 자원■ 종자 은행과 생물 종 다양성• 생물다양성협약 (CBD: Convention on Biological

Diversity) • 목적 - 생물다양성의 보전 · 생물자원의 지속 가능한 이용 ·

생물자원을 이용하여 얻어지는 이익의 공정한 분배• 1992 년 〈유엔환경개발회의〉에서 채택되었다 . 1992 년 6월 리우회의에서 158 개국 대표가 서명함으로써 채택되었고 , 1993 년 12월 29 일부터 발효되었다 . 우리나라는 154번째 회원국이다 .

• 2000 년에 바이오안전성의정서 (카르타헤나 ) 채택 - 유전자변형생물체 (LMO: Living Modified Organism) 의 이용 및 관리 조치 ,

2003 년 9월부터 국제적으로 발효

V-1. 식량 자원■ 종자 은행과 생물 종 다양성• 생물다양성협약 (CBD: Convention on Biological

Diversity) 2006 년 7월 현재 미국 , 캐나다 , 아르헨티나 등의 주요 LMO 수출국을 제외한 133 개국에서 의정서를 채택하고 비준한 바 있다 . 1994 년 11월 28 일 제 1차 당사국 회의를 개최한 이후 2006 년 3월 20 일 〈제 8차 당사국 회의〉를 개최하였다 . 주요 내용은 환경영향평가의 도입을 유도하고 각종 개발사업이 발생시키는 생물에 대한 악영향을 최소화하며 , 유전자원의 이용은 상호 합의된 조건과 사전 통보된 협의에 따르며 그에 따른 기술접근과 기술이전을 공정한 조건으로 각 당사국에 제공하는 것이다 .

기술선진국이 큰 목소리를 내는 기후협약과는 달리 이

협약에서는 생물 자원이 풍부한 개발도상국이 공세적 입장을

취하고 있다 . 즉 , 브라질 · 인도 · 말레이시아 등 그 동안

생물자원을 제공해 온 개발도상국들은 생물종을 사용한

유전공학기술의 결실에 대한 공동소유권을 주장하고 있다 .

V-1. 식량 자원■ 종자 은행과 생물 종 다양성

나고야 의정서 (Nagoya Protocol) - 두번째

• 유전자원의 접근 및 이익공유에 대한 국제적인 강제 이행 사항을 규정 . 2010 년 국제생물다양성해에 제 10차 국제 생물다양성협약당사국 총회에서 채택된 의정서

• 2010 년 10월 채택된 이후 2011 년 2월 1 일부터 2012 년 2월 1 일까지 각국의 서명기간을 거쳐 50 개국이 비준서를 UN 사무총장에게 기탁하면 그 이후 90 일째 되는 날에 자동으로 발효

• 2012 년 5월 발효

V-1. 식량 자원■ 종자 은행과 생물 종 다양성

* 개 성 배추 : 광복 이후 사 라 졌 다 가 2009 년 독일로부터 종자를 반환 받아 증식에 성공

V-1. 식량 자원■ 종자 은행과 생물 종 다양성

* 생태계속에서의 먹이사슬 : 복잡할수록 생존에 유리함

- 확인 하기 -1. 육종이 식량 증산에 미친 영향은 무엇인가 ?

2. 생물 다양성 보존이 중요한 이유는 무엇인가 ?

3. 제초제 저항성 작물이 개발되어 제초제를 전보다 더 많이 사용하게 될 염려는 없을까 ?

V-1. 식량 자원

병충해에 강하고 생산량이 높은 우량품종 개발

풍부 한 유 전 자 원 , 식 량 개 발 과 신약개 발 등 의 가 능 성 , 생태계평형의 원동력 ( 환경보존 )

3. 식품 안전성

3. 식품 안전성

■ 식품 안전과 건강1) 식품의 기능 • 신체 구성 성분과 에너지원을 획득할 수 있다 . • 생체 내 생리 작용에 필요한 보조 물질들을 획득할 수 있다 .

- 식품이란 : 인간이 섭취할 수 있도록 만들어진 가공식품 , 반가공 식품 및 가공원료 전체를 뜻하며 가공에 이용되는 모든 물질들도 포함

▪ 식량 자원의 질적 향상에 기여한 과학의 원리를 설명할 수 있다 . ▪ 식품 안전성과 관련된 사회적 쟁점에 대해 과학적 이해를 바탕으로 의사 결정을 할 수 있다 .

V-1. 식량 자원

2) 식품 안전성

• 식품의 기능 상실 , 질병이나 알레르기 같은 부작용을 유발하는 물질은 식품으로서의 가치와 안전성이 없어진 것이다 .

3) 식품의 안전성을 위하여 고려되어야 할 사항① 식품의 재료에 대한 안전성 ② 식품의 조리나 가공 , 저장 및 유통의 안전성③ 식품 취급자에 대한 안전성

HACCP [Hazard Analysis and Critical Control Point] 우리나라는 1995 년 12월에 도입 , 식품위생법에서 ` 식품위해요소중점관리기준

V-1. 식량 자원

주로 사용하는 식품첨가물의 예V-1. 식량 자원

사용식품 기능 첨가물 용도

빵 , 어묵 부패방지 소르빈산칼륨 보존료

청량음료 설탕대용 단맛 사카린 , 소르비톨 감미료

건어물 맛과 향을 강화 L-글루타민산나트륨 MSG 향미증진제

아이스크림기름과 물을

균일하게 섞는다 글리세린 지방산 유화제

과자 , 과일 우유

냄새 강화 및 식욕 촉진

개미산게라닐 착향료

소시지 , 햄 색을 선명하게 함 아질산나트륨 발색제

V-1. 식량 자원■ 가공 식품과 식품 첨가물

(1) 가공 식품① 식품 첨가물 등을 사용하고 조리 가공하여 포장된 식품이다 . ② 소비자의 기호 충족 , 조리의 간편성 , 장기간 보존 및

유통이 가능

(2) 식품 첨가물① 식품의 제조 및 조리 과정 중에 고의적으로 첨가하는 화학 물질② 소량의 사용으로도 효과가 있고 , 인체에 영향을 미치지 않아야

한다 .④ 첨가물에는 보존료 , 감미료 , 조미료 , 착색제 , 표백제 등이

있다 .

V-1. 식량 자원■ 유전자 재조합 식품

(1) 유전자 재조합 식품① 유전자 재조합 생물을 원료로 사용하여 생산한 식품 ② 인체에 대한 유해성 논란 때문에 안전성에 대한 기준 마련

(2) 유전자 재조합 식품의 사용① 유용성 - 인간에게 유용한 식품을 인위적으로 대량② 우려로 제기되는 문제점• 인체에 미치는 영향과 안전성이 완전히 규명되지 않음 • 기술의 독점과 다국적 기업의 지배 가능성에 대한 우려와 비판

의견

- 확인 하기 -1. 안전한 식품의 조건은 무엇인가 ?

2. 가공 식품의 장점과 단점은 무엇인가 ?

3. 유전자 재조합 작물이 생태계와 환경에 미칠 수 있는 영향은 무엇일까 ?

4. 앞으로 어떤 유전자 재조합 작물이 개발될 수 있을까 ?

V-1. 식량 자원