생명 공학 및 유전 공학: 개요

생명 공학 살아있는 유기체와 생물학적 시스템을 사용하여 변형되거나 새로운 유기체 또는 유용한 제품을 만드는 생명 과학 분야입니다. 생명 공학의 주요 구성 요소는 유전 공학.

생명 공학의 대중적인 개념은 실험실 및 최첨단 실험 중 하나입니다. 하지만 생명 공학은 대부분의 사람들의 일상 생활에 훨씬 더 통합되어 있습니다. 보인다.

당신이 얻는 백신, 식료품 점에서 사는 간장, 치즈, 빵, 매일 사용하는 플라스틱 환경, 주름 방지면 의류, 기름 유출 소식 후 청소 등이 모두 생명 공학. 그들은 모두 살아있는 미생물을 "고용"하여 제품을 만듭니다.

라임 병 혈액 검사, 유방암 화학 요법 치료 또는 인슐린 주사조차도 생명 공학의 결과 일 수 있습니다.

TL; DR (너무 긴; 읽지 않음)

생명 공학은 DNA를 수정하여 살아있는 유기체의 기능이나 다른 특성을 변경하는 유전 공학 분야에 의존합니다.

이것의 초기 예는 수천년 전에 식물과 동물의 선택적 번식입니다. 오늘날 과학자들은 한 종에서 다른 종으로 DNA를 편집하거나 옮깁니다. 생명 공학은 의학, 식품 및 농업, 제조 및 바이오 연료를 포함한 다양한 산업에서 이러한 프로세스를 활용합니다.

생명 공학은 유전 공학. 현대적으로이 과정은 살아있는 유기체의 특성을 바꾸기 위해 실험실 기술을 사용하여 세포의 유전 정보를 조작합니다.

과학자들은 유기체가 환경에서 특정 물질이나 자극과 외모, 행동, 기능 또는 상호 작용하는 방식을 변경하기 위해 유전 공학을 사용할 수 있습니다. 유전 공학은 모든 살아있는 세포에서 가능합니다. 여기에는 박테리아와 같은 미생물과 식물 및 동물과 같은 다세포 유기체의 개별 세포가 포함됩니다. 심지어 인간 게놈 이러한 기술을 사용하여 편집 할 수 있습니다.

때때로 과학자들은 유전자를 직접 변경하여 세포의 유전 정보를 변경합니다. 다른 경우에는 한 유기체의 DNA 조각이 다른 유기체의 세포에 이식됩니다. 새로운 하이브리드 셀은 트랜스 제닉.

유전 공학은 초현대적 인 기술 발전처럼 보일 수 있지만 수십 년 동안 수많은 분야에서 사용되어 왔습니다. 사실 현대 유전 공학은 Charles Darwin이 처음으로 정의한 고대 인간 관행에 뿌리를두고 있습니다.

인공 선택이라고도합니다. 선택적 번식, 원하는 특성을 기반으로 식물, 동물 또는 기타 유기체에 대한 짝짓기 쌍을 의도적으로 선택하는 방법입니다. 이렇게하는 이유는 그 특성을 가진 자손을 만들고, 그 과정을 미래 세대와 반복하여 점차 인구의 특성을 강화하기 위함입니다.

인공 선택에는 현미경이나 기타 고급 실험실 장비가 필요하지 않지만 효과적인 유전 공학 형태입니다. 고대 기술로 시작되었지만 오늘날에도 인간은 여전히 ​​그것을 사용합니다.

일반적인 예는 다음과 같습니다.

• 가축 사육.
• 꽃 품종 만들기.
• 설치류 또는 영장류와 같은 동물을 사육하며 연구 연구를 위해 질병에 대한 감수성과 같은 특정 특성을 갖습니다.

유기체의 인위적 선택에 관여하는 인간의 첫 번째 알려진 예는 Canis lupus familiaris, 또는 더 일반적으로 알려진 개입니다. 약 32,000 년 전, 현재 중국인 동아시아 지역의 인간은 수렵 채집 집단에 살았습니다. 야생 늑대는 인간 집단을 따라 사냥꾼이 남긴 시체를 수집했습니다.

과학자들은 인간이 살기에 위협이되지 않는 온순한 늑대들만 허용했을 가능성이 높다고 생각합니다. 이런 식으로 늑대에서 개가 갈라지는 것은 자기 선택에 의해 시작되었습니다. 그들이 인간의 존재를 용인 할 수있게 해주는 것은 사냥꾼 수집가.

결국 인간은 의도적으로 길 들여진 다음 원하는 특성, 특히 유순함을 위해 여러 세대의 개를 사육하기 시작했습니다. 개는 인간에게 충성스럽고 보호적인 동반자가되었습니다. 수천 년 동안 인간은 털 길이와 색, 눈 크기와 주둥이 길이, 몸 크기, 성향 등과 같은 특정 특성을 위해 선별 적으로 사육했습니다.

32,000 년 전 동아시아의 야생 늑대는 32,000 년 전에 개로 분리되어 거의 350 종의 견종으로 구성되어 있습니다. 이 초기 개는 중국 토종 개라고 불리는 현대 개와 유 전적으로 가장 밀접한 관련이 있습니다.

인공 선택은 고대 인류 문화에서도 다른 방식으로 나타났습니다. 인간이 농업 사회로 이동함에 따라 점점 더 많은 식물과 동물 종과 함께 인공 선택을 활용했습니다.

그들은 대대로 번식하여 동물을 길들였으며 원하는 특성을 나타내는 자손 만 교미했습니다. 이러한 특성은 동물의 목적에 달려 있습니다. 예를 들어, 현대의 가축 말은 일반적으로 많은 문화에서 운송 수단으로 사용되며 일반적으로 불리는 동물 그룹의 일부인 팩 동물로 사용됩니다. 짐승.

따라서 말 사육자들이 찾던 특성은 유순함과 힘, 추위 나 더위에 대한 견고 함, 포로 번식 능력입니다.

고대 사회에서도 인공 선택 이외의 방식으로 유전 공학을 활용했습니다. 6,000 년 전 이집트인들은 효모를 사용하여 빵을 발효시키고 발효 효모를 사용하여 포도주와 맥주를 만들었습니다.

현대 유전 공학은 선택적 육종 대신 실험실에서 발생합니다. DNA의 한 조각에서 다른 조각으로 또는 한 유기체의 세포에서 다른 유기체로 복사 및 이동 DNA. 이것은 DNA라고 불리는 고리에 의존합니다. 플라스미드.

플라스미드 박테리아와 효모 세포에 존재하며 염색체와 분리되어 있습니다. 둘 다 DNA를 포함하고 있지만 플라스미드는 일반적으로 세포가 생존하는 데 필요하지 않습니다. 박테리아 염색체에는 수천 개의 유전자가 포함되어 있지만 플라스미드에는 한 손으로 계산할 수있는만큼의 유전자 만 포함되어 있습니다. 이를 통해 조작 및 분석이 훨씬 간단 해집니다.

1960 년대의 발견 제한 엔도 뉴 클레아 제, 또한 ~으로 알려진 제한 효소, 유전자 편집의 돌파구를 이끌었습니다. 이 효소는 사슬의 특정 위치에서 DNA를 절단합니다. 염기쌍.

염기쌍은 결합 뉴클레오타이드 DNA 가닥을 형성합니다. 박테리아의 종류에 따라 제한 효소는 다른 염기쌍 서열을 인식하고 절단하도록 전문화됩니다.

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과학자들은 제한 효소를 사용하여 플라스미드 고리 조각을 잘라낼 수 있음을 발견했습니다. 그런 다음 그들은 다른 출처에서 DNA를 도입 할 수있었습니다.

또 다른 효소는 DNA 리가 아제 누락 된 DNA 서열이 남긴 빈 틈에있는 원래 플라스미드에 외부 DNA를 부착합니다. 이 과정의 최종 결과는 외래 유전자 세그먼트가있는 플라스미드입니다. 벡터.

DNA 소스가 다른 종인 경우 새로운 플라스미드를 재조합 DNA, 또는 키메라. 플라스미드가 박테리아 세포에 재 도입되면 박테리아가 항상 그 유전 적 구성을 가지고 있었던 것처럼 새로운 유전자가 발현됩니다. 박테리아가 복제하고 증식함에 따라 유전자도 복제됩니다.

목표가 박테리아가 아닌 유기체의 세포에 새로운 DNA를 도입하는 것이라면 다른 기술이 필요합니다. 이들 중 하나는 유전자 총, 이것은 식물 또는 동물 조직에서 재조합 DNA로 코팅 된 매우 작은 중금속 원소 입자를 폭발시킵니다.

다른 두 가지 기술은 감염성 질병 과정의 힘을 활용해야합니다. 라는 박테리아 균주 Agrobacterium tumefaciens 식물을 감염시켜 식물에서 종양이 자라게합니다. 과학자들은 종양을 담당하는 플라스미드에서 질병을 일으키는 유전자를 제거합니다. Ti, 또는 종양 유도 플라스미드. 그들은 이러한 유전자를 식물로 옮기고 자하는 유전자로 대체하여 식물이 바람직한 DNA로 "감염"되도록합니다.

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바이러스는 종종 박테리아에서 인간 세포에 이르기까지 다른 세포를 침입하여 자신의 DNA를 삽입합니다. ㅏ 바이러스 벡터 과학자들이 DNA를 식물 또는 동물 세포로 옮기는 데 사용합니다. 질병을 일으키는 유전자는 제거되고 원하는 유전자로 대체되며, 여기에는 전달이 발생했음을 알리는 마커 유전자가 포함될 수 있습니다.

현대 유전자 변형의 첫 번째 사례는 Herbert Boyer와 Stanley Cohen이 한 균주에서 다른 균주로 유전자를 옮긴 1973 년이었습니다. 항생제 내성을 위해 코딩 된 유전자.

다음 해, 과학자들은 Rudolf Jaenisch와 Beatrice Mintz가 성공적으로 외래 DNA를 마우스 배아에 삽입했을 때 유전자 변형 동물의 첫 번째 사례를 만들었습니다.

과학자들은 급증하는 새로운 기술을 위해 광범위한 유기체 분야에 유전 공학을 적용하기 시작했습니다. 예를 들어, 그들은 제초제 저항성이있는 식물을 개발하여 농부들이 작물을 손상시키지 않고 잡초를 뿌릴 수 있도록했습니다.

그들은 또한 음식, 특히 야채와 과일을 수정하여 수정되지 않은 사촌보다 훨씬 더 크고 오래 지속되도록했습니다.

유전 공학은 생명 공학의 기초입니다. 생명 공학 산업은 일반적으로 인간의 필요에 따라 다른 생물 종을 사용하는 광범위한 분야이기 때문입니다.

수천 년 전부터 선택적으로 개나 특정 작물을 키우던 조상들은 생명 공학을 이용하고있었습니다. 현대의 농부와 개 사육자도 마찬가지입니다. 빵집이나 와이너리도 마찬가지입니다.

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산업 생명 공학은 연료 원으로 사용됩니다. 여기에서 "바이오 연료"라는 용어가 유래되었습니다. 미생물은 지방을 소비하여 소비 가능한 연료 공급 원인 에탄올로 전환합니다.

효소는 기존 방법보다 폐기물과 비용이 적은 화학 물질을 생산하거나 화학 부산물을 분해하여 제조 공정을 정화하는 데 사용됩니다.

줄기 세포 치료부터 개선 된 혈액 검사, 다양한 의약품에 이르기까지 생명 공학에 의해 건강 관리의 얼굴이 바뀌 었습니다. 의료 생명 공학 회사는 미생물을 사용하여 다음과 같은 새로운 약물을 만듭니다. 단일 클론 항체 (이 약물은 암을 포함한 다양한 상태를 치료하는 데 사용됩니다), 항생제, 백신 및 호르몬.

중요한 의학적 발전은 유전 공학과 미생물의 도움을 받아 합성 인슐린을 만드는 과정의 개발이었습니다. 인간 인슐린의 DNA는 인슐린이 수집되고 정제 될 때까지 인슐린을 복제하고 성장하고 생산하는 박테리아에 삽입됩니다.

1991 년 Ingo Potrykus는 농업 생명 공학 연구를 통해 베타 카로틴으로 강화 된 쌀을 개발했습니다. 비타민 A로 전환되며 비타민 A 결핍으로 인한 아동 실명이 특히 중요한 아시아 국가에서 성장하기에 이상적입니다. 문제.

과학계와 대중 사이의 오해는 유전자 변형 유기체 또는 GMO에 대한 큰 논쟁을 불러 일으켰습니다. 그런 두려움과 외침이 골든 라이스 (Golden Rice)와 같은 유전자 변형 식품은 1999 년에 아시아 농민들에게 식물을 배포 할 준비가 되었음에도 불구하고 아직 배포되지 않았습니다. 발생했습니다.