핵심 해설
이 문제는 전자현미경 표본 제작 과정에서 사용되는
2차 고정 시약의 종류와 목적을 묻고 있어요. 전자현미경 검사는 일반 광학현미경과 달리 전자빔을 사용하므로, 표본이 진공 상태에서도 형태를 유지하고 전자선과의 상호작용으로 명암 대비(Contrast)를 얻을 수 있도록 특수한 고정 및 염색 과정이 필요합니다.
1차 고정은 주로
글루타르알데하이드(Glutaraldehyde)를 사용하여 단백질을 가교 결합시켜 구조를 단단히 고정합니다. 이어서 시행하는
2차 고정(Post-fixation)의 목적은 지질(Lipid) 성분을 고정하고 전자밀도(Electron Density)를 높여 명암 대비를 증가시키는 것입니다. 이때 사용되는 대표적인 시약이
핵심! 오스뮴산 사산화물(Osmium tetroxide, OsO₄)입니다.
따라서, 보기 3번이 정답입니다.
정답 근거 (Answer Rationale)
오스뮴산 사산화물(OsO₄)은 불포화 지방산의 이중결합과 반응하여 지질을 안정화시키고 고정합니다. 동시에 오스뮴(Os) 원자는 원자번호가 높아 전자를 강하게 산란(Scatter)시키므로, 오스뮴이 결합한 부위는 전자현미경상에서 어둡게(전자밀도가 높게) 보입니다. 이 원리를 이용하여 세포막, 미토콘드리아 크리스타(Cristae), 골지체 등 지질이 풍부한 세포 소기관의 관찰을 용이하게 합니다.
오답 분석 (Distractor Analysis)
①
혼동 주의! 납구연산(Lead citrate)은 고정제가 아니라
전자염색제(Electron Stain)입니다. 주로 우라닐아세테이트와 함께 사용되어 핵산과 단백질 등의 대비를 증가시키는 후염색(Post-staining) 단계에 사용됩니다.
②
글루타르알데하이드(Glutaraldehyde)는 2차 고정이 아닌
1차 고정(Primary fixation)에 사용됩니다. 단백질을 고정하는 데 탁월하지만 지질 고정 능력은 거의 없고, 자체적으로 전자밀도가 낮아 대비 효과가 거의 없습니다.
④
포름알데하이드(Formaldehyde)는 주로 광학현미경용 조직 고정에 사용되며, 전자현미경 1차 고정으로는 침투 속도가 빠르지만 단백질 가교 능력이 글루타르알데하이드보다 약해 단독으로는 잘 사용하지 않습니다. 지질 고정이나 전자밀도 증가 효과는 없습니다.
⑤
혼동 주의! 우라닐아세테이트(Uranyl acetate)는 납구연산과 마찬가지로 고정제가 아닌
전자염색제(Electron Stain)입니다. 우라닐 이온(Uranyl ion)이 인산기(Phosphate group)와 결합하여 핵산(DNA/RNA)과 인지질(Phospholipid)의 극성 부위에 선택적으로 결합하여 대비를 높입니다.
연관 개념 정리 (Related Concepts)
- 전자현미경 표본 제작 순서:
1차 고정(글루타르알데하이드) → 세척 → 2차 고정(오스뮴산 사산화물) → 세척 → 탈수(Ethanol, Propylene oxide) → 포매(Resin) → 초박절단(Ultramicrotome) → 염색(우라닐아세테이트, 납구연산)
- 오스뮴산 사산화물은 강력한 산화제이므로 피부나 점막에 닿으면 화상을 입을 수 있어 후드 안에서 조심히 다루어야 합니다.
개념 정리: 전자현미경 고정 단계별 시약 및 목적
| 고정 단계 | 주요 시약 | 주요 목적 |
|---|
| 1차 고정 (Primary Fixation) | 글루타르알데하이드 (Glutaraldehyde) | 단백질 가교 결합을 통한 세포 구조 안정화 |
| 2차 고정 (Post-fixation) | 오스뮴산 사산화물 (OsO₄) | 지질 고정 및 전자밀도 증가 (명암 대비 향상) |
한눈에 비교!: 전자현미경 염색제(Stain) vs 고정제(Fixative)
| 시약 | 역할 | 특징 |
|---|
| 오스뮴산 사산화물 | 고정제 + 염색제 | 지질 고정 및 전자밀도 증가 |
| 우라닐아세테이트 | 염색제 (후염색) | 핵산, 인지질 극성부위 염색 |
| 납구연산 | 염색제 (후염색) | 단백질, 당원(Glycogen) 염색 |
국시 빈출 포인트: 전자현미경 2차 고정 시약으로 '오스뮴산 사산화물'이 정답으로 출제되며, 지질 고정과 전자밀도 증가라는 두 가지 목적을 모두 기억해야 합니다. 오답으로 '글루타르알데하이드(1차 고정)'나 '우라닐아세테이트/납구연산(염색제)'가 자주 등장하니 반드시 구분하세요.
기출 변형 주의!: "다음 중 전자현미경 검사에서 명암 대비(Contrast)를 높이기 위해 사용되는 시약은?"이라는 질문에 오스뮴산 사산화물, 우라닐아세테이트, 납구연산 모두 정답이 될 수 있지만, "고정(Fixation)"이라는 조건이 붙으면 오스뮴산 사산화물만 정답이 됩니다.