생명공학기술

1. 생명공학기술 10조 200803135 전광수

2. - 목 차 - • 생명공학의 발달과정 • 생명의 본질 DNA 자기 복제 RNA 전사 및 단백질 합성

3. 생명공학의 발달과정 기원전 8000년 인간이 농작물과 가축을 경작하고 사육하기 시작함. 최초로 감자를 식용으로 경작 기원전 4000∼2000년 이집트에서 효모를 사용해 빵과 맥주의 발효 시작 수메리아, 중국, 이집트에서 치즈를 생산하고 포도주를 발효시킴. 바빌로니아인들은 몇 그루 수술 나무의 꽃가루를 가지고 선별적으로 암술 나무에 수정하여 대추야자를 생산 

5. 자연선택설의 창시자 찰스 다윈은 자연선택으로 인한 진화가 후천형질이라고 생각했으며, 그것이 어떻게 유전되었는가를 알지 못했다. 하지만 멘델의 유전법칙으로 다윈이 풀어내지 못한 진화의 유전 원인을 설명하였다.

6. 현미경의 발명(1590) 얀센 가의 아빠와 아들이 함께 만든 최초의 현미경. (1590년)세 개의 관으로 이루어진 두 개의 렌즈로 구성된 현미경으로접힌 상태에선 3배 정도 확대가 되고 관을 최대로 펴면 10배 정도로 확대된다. Hooke, 세포의 존재를 발견 - 세포 라는 용어 처음 사용

7. 후크의 코르크 관찰 1665년 • 세포라는 용어 처음 사용 • 죽은 조직의 세포벽

8. 프리드리히 미셔 • 핵산 발견(백혈구) • 세포핵 내부 물질이 산성임을 확인 후에 스위스의 의사이자 생물학자인 프리디리히미셔는 백혈구를 관찰하다가 세포 핵 내부에 산성이며 인을 함유하는 화합물을 발견하였는데 이것이 핵산입니다. 핵산은 뒤에 설명하겠지만 DNA의 구성 물질중의 하나 입니다.

9. 왓슨과크릭 이후 여러 생물학자들의 연구를 통해 DNA의 구성 물질들이 발견이 되었습니다. 다만 이 물질들이 어떻게 구성이 되어있는지를 밝혀내지 못하였는데 왓슨과크릭이DNA가 2중나선 구조임을 밝혀 내면서 DNA에 대한 본격적인 연구를 할수 있게 되었습니다. 여담으로 왓슨은 멍청함’을 질환이라고 얘기하며, ‘정말 멍청한’ 하위 10%의 사람들은 치료를 받아야 한다고 말하거나,“종간 지능의 우열을 가리는 유전자가 앞으로 10년 안에 발견될 수 있을 것”이라는 위험한 발언을 하여 논란이 된 적이 있다고 합니다.

11. 허시와체이스(1950) 유전물질은 단백질이 아닌 DNA 병원성 S형균 비병원성 유전물질이 단백질이냐 DNA냐를 두고 일어난 논쟁은 허시와체이스의 폐렴 쌍구균 실험을 통해 DNA가 유전물질임이 밝혀짐에 따라 종결된다. 실험에서 특히 중요한 과정은 열로 살균하여 죽인 병원성S형균을 살아있으되 병원성이 없는 R형균과 섞는 부분이다. 열처리를 통하여 병원성S형균의 단백질을 모두 변성시켜버리고(단백질은 열에 약함) 열에 강한 DNA만이 남게 되는데 여기에 R형균을 섞으면 본래 비병원성이었던R형균도 쥐에 주사되면 숙주를 죽인다. 이는 DNA를 매개로 S형균의 독성이 R형균으로 전이된 결과다.

12. 보이어와 코헨(1973) 아프리카 두꺼비를 이용 유전자 재조합 기술 개발

13. 오늘날의 생명공학 레드바이오테크 의료 그린 바이오테크 농업 화이트 바이오테크 산업생명공학

14. 생명의 본질 DNA의 이중나선구조를 유지해주는 화학적 힘은 수소결합. 두 가닥의 당-인산backbone에 뻗어나온 네 종류의 염기(아데닌, 구아닌, 시토신, 티민)들이 일정하게 짝을 맞춰 한 염기쌍 안에 2개의 수소결합(A=T) 및 3개의 수소결합(G≡C)을 이룬다.

15. 생명의 본질 마주보는 당-인산 두 가닥은 역평행구조를 이루며 머리부분인 5’말단과 꼬리부분인 3’말단이 마주보게 된 채로 수 많은 염기들의 수소결합으로 이어져있다. 이렇게 구성되는 DNA는 지름 2nm가량의 크기를 가진다.

16. DNA의 기능 자기복제(세포분열) 단백질합성 자기복제 = 세포분열 시 일어나는 활동. 주형DNA(이미 있던 DNA)를 바탕으로 새로운 DNA를 합성하기 DNA의 전체를 복제 단백질합성 = 유전물질인 DNA가 담고 있는 정보를 통해 생물이 살아가는데 필요한 수많은 물질들(=단백질)을 생산 DNA의 필요한 일부분의 정보를 전사 및 번역

17. DNA 자기복제(세포분열) 자기복제에 관여하는 효소들 헬리카아제– 염기들이 이루는 수소결합을 끊어내어 단일가닥으로 풀어냄(지퍼열기) 프리마제– 노출된 단일가닥에 가장 먼저 붙는 짧은 RNA가닥(=프라이머)을 붙여주는 효소 DNA중합효소3 – 프라이머에 붙어 주형가닥을 따라 염기들을 붙여나가는 효소. 새로운 가닥의 합성방향은 (5’에서 3’) DNA중합효소1 – 중합효소3이 생성한 새로운 가닥의 맨 앞부분에 있는 프라이머를 제거하고 DNA염기로 대체하는 효소 리가아제– 새로이 합성된 가닥들을 연결해주는 효소

18. DNA 자기복제 지연가닥은 주형가닥보다 짧아짐 - DNA 복제가 진행될수록, DNA길이가 짧아짐 지연가닥의 끝자락에서 오는 문제점 = 텔로미어 문제

19. RNA 전사 RNA의 구조 = 구조적으로 DNA와 유사하되 단일가닥 구조 RNA의 종류 3가지 mRNA – 전령RNA라고도 함. 원본인 DNA에 붙어 사본을 뜨는 꼴. 단, 염기 중 우라실이티민을 대신한다. rRNA – 리보솜 구성물질 tRNA – 3개의 염기를 이용해 mRNA에 상보적으로 붙어 지정된 아미노산을 붙임

21. RNA 전사 및 단백질 번역 • DNA와 mRNA간에도, mRNA와 tRNA간에도 역평행구조를 가지며 상보적 염기결합을 하며 정보를 전달한다. • 이 염기서열들은 결국 셋씩 엮여 하나의 암호처럼 전달되어 지정된 • 아미노산들을 배열시키고, 이 아미노산 서열이 단백질이 된다. 코드 전사 코돈 tRNA 안티코돈 번역 U A C C A C A A C U C G

22. RNA 전사

23. 단백질 합성 번역과정 mRNA는 핵공을 통해 핵으로부터 빠져나와 세포질의 리보솜으로 이동. mRNA의 5’말단부터 리보솜에 들어가 AUG코돈에 상응하는 염기서열의 tRNA가 붙기를 기다린다. 리보솜은 그 tRNA를 유도하여 mRNA에 접목시키는데, 이 시작하는 tRNA는 반드시 메티오닌이라는 아미노산을 염기반대쪽에 달고 다닌다. mRNA의 코돈배열을 기준으로 합성되는 폴리펩티드사슬의 아미노산서열이 결정되는데, 그 암호표는 다음 슬라이드에…….

26. 감사합니다.