v. 생명기술

-1. 생활과 생명기술     -2. 생명기술의 활용

30837 최지원 (3학년 2학기 기말고사_기술정리)

□ 생명기술의 의미와 특성

-정의: 생명기술(Biotechnology=BT)

동물, 식물, 미생물, 바이러스 등이 지닌 생명 현상에 대한    이해를 바탕으로, 이를 조절하거나 탐구하여 실생활에 응용   하는 기술.

-특성

□기술과 지식의 집약

□고부가가치의 창출이 가능

□공해를 일으키지 않음.

□환경 친화적인 에너지 생산~삶의 질 향상

-생명기술의 필요성: 치료제 개발, 식량문제 해결,

수질 정화, 에너지 부족 문제 해결

□생명기술의 발달

-B.C.1700년: 고대 이집트에서 효모(유산균)을 활용

발효 기술의 이용

-1590년: 현미경 발명(안센)

-1665년: 코르크 조직으로부터 최초로 세포발견(훅)

-1859년: 다윈의 자연의 선택에 의한 진화설

-1865년: 완두콩을 이용한 멘델의 유전법칙

-1928년: 최초의 항생제 페니실린 발견(플레밍)

-1953년: DNA 이중 나선구조 규명(왓슨과 크릭)

-1973년: 유전자 재조합 기술개발(보이어)

-1983년: DNA 증폭 기술&PCR 발명(멀리스)

(PCR: 소량의 DNA를 증폭시켜 많은 양을 얻어냄)

-1990년: 인간 게놈 프로젝트 시작(HGP)

-1996년: 최초의 체세포 복제양 돌리 탄생

-2000년: 인간 게놈프로젝트 초안 발표

□생명 기술의 원리

*유전자 재조합(인위적으로 유전자를 조작하는 기술)

: 특정 유전자를 추출하여 다른 생물체의 유전자에 주입하고    나서 증식시켜 새로운 특성의 유전자를 만드는 기술.

ps. 추출된 유전자를 보관하거나 증식시킬 때에는

플라스미드를 사용함!!!!

-특징

□원하는 유전자를 짧은 시간 안에 대량생산 가능

□여러 생물체의 좋은 특징만 합쳐진 새로운 생물체 생성

-쓰임

□인슐린, 인터페론 등 항바이러스 의약품 대량 생산

□환경오염 물질 제거 기능을 가진 미생물 생산

□유전자 변형 생물체(GMO)생산

□유전자 치료

30837 최지원_ [Choi's dream letter.] I have a dream□

*세포융합

:서로 다른 형질을 지닌 두 개 이상의 세포를 하나로 합쳐서 두 세포의 장점을 모두 갖는 하나의 세포로 만드는 기술.

(1)식물세포 융합

세포벽이 존재하므로 효소를 이용하여 제거□폴리에틸렌글리콜을 이용하여 세포 융합□영양배지로 옮겨 세포벽 재생□배양하여 완전한 식물체가 되도록 키움

eg.포마토(토마토+감자), 무추(무+배추), 가자(가지+감자),

마고추(마늘+고추)....등

(2)동물세포 융합

eg.시험관아기, 단일클론 항체..등

-특징

□식물에서는 상당한 진전을 보였으나 동물에서는 성과x

□식용적인 작물로는 한계가 있음.

□생식능력이 거의 없음(노새, 라이거)

□이 기술로 만들어진 잡종세포□유용한 특성을 모두 가짐

□항체를 만드는데 응용

*조직배양

:생물체를 구성하는 세포나 조직의 일부를 떼어내어 무균실에서 배양하여 유전형질이 같은 개체의 수를 증가시키는 기술.

당근의 뿌리를 자른다.□당근을 잘게 잘라낸다.□당근의 조직이 불규칙한 덩어리 모양의 조직인 캘러스가 된다.(영양배지에서 키움)□캘러스에서 세포를 분리하여 배양□캘러스를 꺼내어 여러 조각으로 나눔□배지에 나누어 배양□키우기

ps.캘러스: 조직배양기술을 이용하여 만들어진 세포 덩어리

-특징: 하나의 세포로부터 유전 형질이 같은 개체를 다량으로 얻을 수 있음.

□우수한 품종의 생물을 짧은 시간 안에 대량 생산

□바이러스에 감염되지 않은 작물의 모종 생산

□품종개령 또는 희귀 품종의 번식에 이용

*핵치환(=핵이식)

:핵을 제거한 난자에 다른 세포의 핵을 넣어서 유전 정보가 같은 생명체를 만드는 기술(=복제)

-생식세포: 유전정보를 다음세대로 전달하는 세포

-체세포: 생식세포를 제외한 동물을 구성하는 모든 세포

전기자극

□우수한 품종의 가축, 멸종위기의 생물과 동일한 유전자를     지닌 복제된 생물을 만들 수 있음.

□우수한 형질을 가진 생물 번식

□멸종 위기의 생물 보존

□생물 의약품 생산

□이식 및 연구용 장기 생산

□생명기술의 이용분야와 문제점

*생명기술의 이용분야

(1)농업 및 수산업 분야

□고부가 가치의 제품 생산

□수확량 증대(유전자 변형 식품GMO)

□희귀 생물의 보존

□우량 품종의 생산

(2)보건, 의료 및 의약품 분야

-인간의 건강을 증진하는데 이용

-유전자를 조작하고 미생물을 이용하여 진단

-치료제, 바이오 장기 등을 개발함으로서 질병을 예방&치료

□진단 시약 및 백신 개발

□치료제 개발 및 대량 생산

□바이오 장기 개발

□다른 기술과 접목(DNA칩)

□DNA칩: 수 많은 유전자를 빠르고 정확하게 분석가능.

유전자 변형에 의해 생기는 유전병뿐만 아니라 각종 질병을   진단하는데 쓰임.

-줄기세포: 근육, 뼈, 뇌 등 신체의 어떤 기관으로도 분화할 수 있는 만능 세포. 훼손된 조직을 대체할 수 있는 세포나 조직을 다량으로 얻을 수 있음~어려운 질병 극복.

(3)공업, 에너지 자원, 환경 분야

□바이오 매스 에너지 개발

□친환경 소재 개발: 생분해성 플라스틱

□오염 물질 제거  □친환경 농업 기술 개발

□생명기술의 이용에 따른 문제와 대책

생태계의 질서가 파괴, 인간의 존엄성 훼손

(1)유전자 변형 생물체에 의한 생태계 파괴

인위적으로 생명체의 유전자 조작~생태계 혼란

(2)복제 생물의 출현과 인간 배아 복제의 윤리적 문제

생명의 존엄성 훼손

(3)개인의 유전정보 유출문제

개인의 유전정보 공개~무질서한 사용

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□채소를 이용해 DNA 검출

소금+주방세제□물에 거품이 생기지 않도록 녹임□브로콜리를 갈음□용액을 붓고 10분간 기다림□작은 컵에 혼합액을 붓고 걸러냄□혼합액 2배정도의 분량의 에탄올을 부음

□바이오 사회: 생명기술+정보통신의 결합=인간 생활의 전반에 생명기술 제품 및 서비스가 일상화 된 사회.

-바이오 사회의 모습

□새로운 가치관이 기반이 된 사회

□건강한 삶

□풍요로운 사회

□쾌적한 사회

□신산업 창출

□생명기술로 식량문제를 해결하다.

1. 농업 분야

과거의 생명기술(육종기술)	현재의 농업 생명 기술
원하는 품종이 나올 때까지 교배와 선별을 반복하는 방식. 시간이 오래 걸리고 비용이 많이 듬.(단점)	유전자 재조합으로 품종의 단점을 보오나하여 새로운 품종을 만들어 냄. 짧은 시간 안에 우수한 품질을 가진 품종을 대량생산.(장점)

(1)새로운 품종의 육성

*유전자 재조합: 서로 다른 작물이 지닌 유전 물질의 장점만을 결합하여 보다 우수한 품종을 짧은 시간 안에 만들어 냄.

*세포융합: 새로운 품종은 한정 된 토지에서 여러 종류의 농산물을 만들어 냄. 단위 면적당 생산량을 늘릴 수 있고 대량 생산이 가능.

(2)무균 품종의 대량 생산

*조직배양: 하나의 세포에서 유전적 조성이 같은 개체를 대량으로 쉽게 얻을 수 있음. 조직배양은 주로 씨앗을 받기 어렵거나 번식이 힘든 식물의 번식을 위해 사용됨. 난의 번식, 인공 산삼의 재배, 농산물의 무균품종 등을 생산

-생명기술에 의한 새로운 작품들

□새로운 품종과 고품질의 작물 개발

□식물 공장을 통한 작물의 대량 생산: 수명이 김, 색깔 多, 광합성에 사용하는 빛과 동일, 소비 전력 小~에너지 효율 大□고품질 작물의 대량생산

2. 축산업 분야

:교배 및 인공수정을 이용하여 우수한 가축을 개발.

-생명 복제: 핵이식, 핵치환~복제 미니 돼지

-기능이 향상 된 가축의 생산: 슈퍼 한우

-친환경 항생제 개발: 백신을 맞는 한우

#희귀동물의 보존: 늑대

3. 수산업 분야

-새로운 품종의 생산: 슈퍼 미꾸라지

-인공수정: 대구의 인공수정

-양식어종의 다양화: 참치 양식장

4.식품분야

(1)발효기술: 인류는 6000년 전부터 효모□맥주, 젖산균□치즈, 초산균□치즈를 만듬.

-발효식품: 미생물의 작용으로 식품의 성분이 분해되고 새롭   게 합성되어 독특한 맛과 향을 가진 식품. 영양가&저장성 大

eg.□와인(미네랄, 폴리페롤 풍부)

□김치(혈중 콜레스테롤 저해, 암예방)

□요구르트(장내 유해균 억압)

□된장(간기능 회복+해족작용 효과)

□치즈(체지방 분해 성분+알코올 분해성분)

□청국장(면역 증강 효과)

(2)기능성 식품

:인간의 질병을 예방하거나 진행을 더디게 하여 몸의 건강을 증진하는 기능이 있는 식품 성분, 또는 그러한 성분을 포함하는 식품을 의미.

□식이섬유가 풍부한 기능성 식품

:식이섬유는 정장작용, 콜레스테롤 저하 등의 작용

□키토산이 함유된 기능성 식품

:갑각류에 들어 잇는 키토산은 콜레스테롤 저하 작용을 함.

□DHA가 함유된 기능성 식품

:뇌 기능 개선작용

□타우린이 함유된 기능성 식품

: 간 기능 개선 작용

□자일리톨이 함유 된 기능성 식품

: 단풍나무에 들어 있는 자일리톨~충치발생 억제 작용

#plus! 김치로 만든 기능성 식품

유산균은 위염의 원인균인 헬리코박터 파일로리와 식중독의 원인균인 리스테리아 등의 유해 세균을 억제하고 제거하는 기능을 가짐. 세균의 이질과 비브리오에 대해서도 높은 향균력을 가짐.

□생명기술로 질병과 장애를 극복하다.

1. 유전자 정보를 이용한 진단

-DNA 칩: 인간의 수많은 유전자 조각을 우표 크기의 기관에            고밀도로 담아 유전자 분석을 쉽고 빠르게 할 수             있도록 만든 장치.

-DNA 지문: 특수한 제한효소로 조각 낸 유전자를 분자량의             크기에 따라 배열하여 바코드의 형태로 나타낸 것.

계속해서 반복되는 메시지를 담은 짧은 DNA 조각으로 구성되며 반복되는 정도와 위치는 사람마다 다름.

개인 신분 확인과 유전병 진단에 이용.

2.유전자 정보를 이용한 치료

(1)유전자 치료

특정 질병에 관련된 유전자를 정상 유전자로 바꾸거나 비정상 유전자의 활성을 억제하는 방법으로 병을 치료하는 것.

(2)바이오 장기 개발

*바이오 장기: 인간 이외의 동물의 장기, 생명 기술을 토대로                하여 만들어 내는 기계장치와 같이 인간의 신                체 장기를 대신 할 구 있는 것을 의미.

고분자나 금속을 재료로 한 인공장기는 인체 면역 체계와 부적합하여 많은 부작용이 있음.□문제 해결을 위해 형질 전환 동물이나 줄기세포를 이용한 이종 장기 개발.

3. 의약품의 개발

(1)의약품의 대량생산: 인슐린 인터페론(유전자 재조합)

(2)형질 전환 동물을 이용한 질병 예방

*형질전환 동물: 외부로부터 주어진 다른 종의 유전자에 의하여 유전적 성질이 변한 동물.(락토페린 유전자를 가짐.)

30837 최지원_ [Choi's dream letter.] I have a dream□

(3)백신 개발

*백신: 생체에 투약하는 항원. 감염증을 일으키는 미생물에           대하여 인공적으로 면역이 생기도록 함.

-생백신: 투여량이 매우 적어 몸에 큰 문제를 일으키진

않지만 면역력이 떨어진 사람은 병어 걸릴 수도 있음.

-사백신: 불활성화 과정을 거쳐 균이나 바이러스를 죽게 한            백신. 안전하지만 생백신보다 면역반응을 일으키는           데 오랜 시간이 걸리고 반응성도 약함.

□생명기술로 환경 문제를 극복하다.

1.친환경으로의 전환

(1)바이오 매스 에너지 개발

*바이오 매스 에너지: 식물, 가축의 분뇨, 음식물 쓰레기 등에                       포함 된 석유 성분을 추출하거나 발효                       시켜 연료로 만든 에너지.

장점	단점
원료 고갈의 위험이 낮음. 재생가능. 저장을 할 수 있고, 이용과 개발에서 비용이 적게 들며 환경 파괴가 적음.	생물학적 공정이 복잡하여 또 다른 환경 파괴를 가져올 수 있음.

(2)친환경 재료의 개발

□생분해성 플라스틱: 땅 속의 박테리아, 곰팡이 등의 미생물에 의해 물과 이산화탄소, 메탄으로 분해되는 플라스틱.

기존 플라스틱보다 제조비용이 많이 들어 상용화x

□생분해성 섬유: 토양에 묻으면 30일 이후 90% 이상 분해되어 환경오염의 걱정x

2. 환경 복원

현재에는 유전 공학적인 기술을 이용하여 자연적으로 존재하는 식물보다 유독물질을 많이, 빨리 흡수하고 그들의 독성에 잘 견디는 식물을 개발하기 위한 연구가 진행되고 있다.

식물이나 미생물을 이용하는 환경 정화 방법은 기존 환경 정화방법과 비교하면 비용절감 효과도 있어 개발이 적극적으로 장려되고 있다.

□식물의 증식기술이란...?

씨로 번식	씨를 받아서 번식 시키는 방법
잎꽃이	잎을 따서 번식 시키는 방법
삽목	가지를 잘라서 번식시키는 방법
개체 나누기	모종에서 어린 개체를 분리하고 적당히 말린 후 다시 심어 번식시키는 방법