본문내용
1. 미생물과 인간의 공존
1.1. 바이오 의약품
1.1.1. 단백질 의약품
단백질 의약품은 1세대 바이오 의약품으로, 유전자 재조합 또는 세포 배양을 통해 약을 만들어 생산한다. 최초로 만들어진 단백질 의약품은 대장균을 이용해 인슐린을 생산한 것이다.
대장균은 이분법으로 매우 빠르게 증식한다. 약 20분마다 한 번씩 분열하여 2배씩 늘어나는 기하급수적 증식을 하기 때문에, 대량 생산이 가능하다는 장점이 있다. 이러한 세균의 빠른 증식률은 멱함수 또는 지수함수 특성에 기인한다.
단백질 의약품은 유전자 공학 기술을 활용하여 만든다. 해당 단백질을 분비하는 세균이나 동물 세포 등을 배양하여 대량 생산할 수 있다. 이러한 단백질 의약품은 호르몬, 성장 인자, 효소 등 다양한 종류로 개발되어 왔으며, 당뇨병 치료제 인슐린이 대표적인 사례이다.
단백질 의약품은 세포 내 생합성 과정을 거쳐 생산되므로, 화학 합성 의약품에 비해 구조가 복잡하고 제조 공정이 까다롭다. 하지만 생물학적 특성이 우수하고 안전성이 높아, 많은 난치병 치료제로 활용되고 있다.
1.1.2. 항체 의약품
항체 의약품은 2세대 바이오 의약품이다. 항체 의약품은 특정 항원 단백질에 대해 높은 친화력을 가지도록 만들어진 의약품이다. 유전자 공학 기술을 통해 이러한 항체를 개발함으로써, 질병의 원인이 되는 물질만을 선택적으로 치료할 수 있게 되었다. 항체 의약품은 기존의 화학 합성 의약품에 비해 효과가 뛰어나면서도 부작용은 적은 것이 장점이다.
면역 체계는 선천성 면역과 후천성 면역으로 나뉜다. 선천성 면역은 백혈구와 같은 식세포가 담당하며, 후천성 면역은 항원을 기억하여 다음에 그 항원을 만나면 공격할 수 있게 해준다. 후천성 면역에는 세포성 면역과 체액성 면역이 있는데, 세포성 면역은 T세포가, 체액성 면역은 B세포가 각각 담당한다. 에를리히가 발견한 항원-항체 반응은 체액성 면역의 핵심 기전이다.
항체 의약품은 이러한 면역 체계를 활용하여 특정 질병의 원인 물질을 표적으로 하여 효과적으로 질병을 치료할 수 있다. 기존의 화학 합성 의약품에 비해 부작용이 적고 표적 치료가 가능하다는 점에서 큰 장점이 있다. 이러한 항체 의약품의 개발은 생명공학 기술의 발전과 더불어 질병 치료에 새로운 가능성을 열어주고 있다.
1.2. 미생물의 성장과 감염
미생물의 성장과 감염에 대한 내용은 다음과 같다.
미생물의 성장은 곧 감염을 의미한다. 병원균 감염을 일으키기 위해서는 동시에 일정 수 이상의 미생물이 있어야 한다. 예를 들어 식중독에 걸리려면 음식물 1그램당 100만 마리의 세균이 존재해야 한다. 따라서 모든 것은 양의 문제라고 할 수 있다. 송전선은 주파수가 낮지만 전력량이 크고, 휴대폰의 전파는 주파수가 높지만 에너지가 작은 것처럼, 미생물의 성장에서도 양적인 요인이 중요한 역할을 한다. 결핍이 성장을 만들고, 경쟁을 통해 개선이 일어나기 때문이다. 이처럼 병원체와 숙주 간의 끊임없는 투쟁이 생물 진화의 중요한 원동력이 되었다. 이는 "변화에 맞서 계속해서 변하지 않으면 뒤로 밀린다"는 붉은 여왕 가설에 비유할 수 있다. 결국 감염이란 병원체와 숙주가 서로 변화하며 진화하는 과정이라고 볼 수 있다."
1.3. 미생물의 유형과 특성
1.3.1. 크기와 개체수
미생물의 크기는 1~10마이크로미터 수준이다. 이는 인간의 눈으로는 관찰할 수 없는 매우 작은 크기이지만, 미생물 종류에 따라 크기의 차이가 있다. 예를 들어 세균은 대부분 1~10마이크로미터 범위이지만, 원생동물이나 곰팡이는 이보다 크다. 또한 미생물의 개체수는 환경에 따라 매우 다양하게 변화한다. 인간 몸속에만 약 100조 개의 미생물이 살고 있으며, 이 중 1%만이 배양될...
