Deepwater Horizon Oil SpillINDEX OUTLINE DEEPWATER HORIZON EXPLOSION OIL SPILL D eepwater H orizon O il Spill BP Oil Sp i ll ENVIRONMENTAL POLLUTION RESULT2010 년 4 월 22 일 발생 British Petroleum( BP ) 의 석유 시추선 Deepwater Horizon 호 폭발 4 월 22 일 침몰 , 시추 파이프로 원유가 유출 지구 역사상 유례가 없는 최악의 환경 재앙 Outline : BP Oil Spill Reference : wikipedia.orgOutline : Largest Oil Spill (Rank)Reference : wikipedia.org Outline : BP ( British Petroleum ) Deepwater Horizon One of the world’s seven supermajor oil and gas companies in LondonDeepwater Horizon Explosion Reference : CNN.comDeepwater Horizon Explosion 2 1 3 4 Explosion Dron Dome Rig Digs - MudDeepwater Horizon Explosion Top Hat Number 10 기존의 느슨한 시추구 의 cap 을 제거 , 원유 유출을 새로운 cap 쪽으로 집중시킴 . 사건 발생 3 개월만인 7 월 15 일 원유 유출 중단 Reference : philstockworldOil Spill Reference : NYTimesOil Spill Reference : NYTimesEffort to stop speading 2 1 3 4 Boom – Oil fence Dispersant Skimming Boom – Burning Reference : earthrepair , earthquake-report, bloomberg위성 사진 판독 결과 (2010. 4. 22) 5 ,000 미 연방정부 기밀보고서 (2011 년 ) 50 ,000 (max) 1,000 BP 사 추정 유출량 ( 사고 초기 ) Volume of Oil Spill (barrels / day) 1 일 평균 유출량은 35,000 배럴로 추정됨1,112,300 kL BP Oil Spill 7,000 Thou bbl (max) 12,547 kL Tae-an Oil spill 80 Thou bbl (max) V.S Volume of Oil Spill (Total)Environmental Pollution Reference : Freaking News 새 , 물고기 , 거북이 등직접적 피해 유막 (Oil film) 형성 ( 용존산소 ↓ , 어패류 영향 ) 방향족 탄화수소 생성 오일 펜스 , 화재로 인한 추가적인 오염 유발 어패류 상품가치 하락Reference : NYTimesUsing Dispersant s Dispersant : Improve the separation of particles and prevent settling or clumping. Reference : publicintelligenceEnvironmental Pollution Corexit 9500A (Nalco. Inc.) Used 700,000 Gal (2,700 kL / standard 5. 24) Reference : wikipedia.org Reference : wikipedia.org Compared with 12 other dispersants listed by the EPA, Corexit 9500 is toxic or 10 to 20 times more toxic.Oil-Degrading Bacteria Reference : Science (2011. 6. 22)Oil-Degrading Bacteria Reference : Science (2011. 6. 22)Result 시추 시설의 폭발로 11 명 사망 , 18 명이 부상 미국 정부의 압박으로 200 억 달러의 보상기금 출연 40 억 달러 벌금 ( 환경복원에 사용됨 ) 미국 – 영국 간 관계 악화 , 각 국 시위 운동 심화 2015 년 , 사고로 인한 손실 : 420 억 달러 로 추정Joe Barton , Republican politician “I apologize. I do not want to live in a country where any time a citizen or a corporation does something that is legitimately wrong”감사합니다 . .THANK YOU Reference: Terry C. Hazen, 2011, Deep-Sea Oil Plume enriches indigenous oil-degrading bacteria, Science Nytimes (interactive/2010/06/21) Wikipedia (Deepwater Horizen oil spill) ko.wikipedia (Deepwater Horizen oil spill) namu wiki (BP oil spill) KISTI Mirian (global trend briefing/ 2013/04/11) ){nameOfApplication=Show}
13장. 환경오염(1) 물 생태계에서 인의 순환과정을 설명하라. (2) Liebig의 ‘최소량의 법칙’과 연관하여 부영양화의 제한요인을 설명하라. (3) 호수의 영양상태를 총인 농도를 기준으로 설명하라. (4) 호수가 오염되어 바닥에 무산소층이 생성되면 인순환과정에 어떠한 영향을 미치게 되는가?부영양화의 제한요인으로는 탄소, 질소, 인 등이 최소화의 법칙에 따라 주요한 요인으로 나타나며, 제한요인들은 양과 비율에서 중요한 역할을 담당한다. 탄소와 질소는 제한요인으로 설정되는 경우가 드물다.인은 담수생태계에서 가장 중요한 제한요인으로, 도시하수, 합성세제에 포함된 유기인산염, 비료성분, 삼림토양, 개축의 배설물 등의 유입원을 통해 하수로 유입되며, 특히 가두리양식장에서 투입되는 사료의 양이 급격히 늘어나고 있다.측정하는 형태로는 총인과 무기인산염의 양을 표시하며, 자세히는 용존 무기인산염(DIP), 용존 유기인산염(DOP), 입자상 유기인산염(POP), 입자상 무기인산염(PIP, 인산제2철, 인산칼슘)으로 세분화한다. 총인으로 호수의 영양상태를 구분하면 빈영양은 5μg P/L, 중영양 5-30μg P/L, 부영양 30μg P/L 이상으로 나타낸다.호수에서의 DIP는 5%미만으로, 수중에서 금속이온과 반응하여 착염을 형성한다. 퇴적토에서는 물보다 1만배 높은 정도의 인을 함유한다. 이러한 지역의 환원전위가 낮아지면서 흡착된 인산염이 수층으로 용출되며, 부영양호수에서 심수층에 유기물 분해에 의하여 퇴적층은 무산소상태가 되어 황화수소가 생성되면 이들은 2가 철이온과 반응하여 불용성 황화철을 생성된다. 철이온이 소모되고, 인산염은 결합하여 가라앉을 철이온이 없으므로 그대로 용존상태로 상부 수층에 남게 된다.부영양화된 호수의 표층에서는 DIP의 농도가 생물증식에 따라 급격히 줄어들면 DIP의 수요가 공급보다 훨씬 높아서 DIP가 모자라게 된다. 생물체는 알칼리성인산염분해 효소를 분비하여 DOP또는 POP에서 DIP를 용출시켜 사용한다.5) 부영양화가 진행되면서 호수의 생 형성하여 퇴적층으로 가라앉은 후 퇴적층에서 발아하여 가스액포에 의해 다시 표수층으로 올라오는 등 순환하다가 가을철 대발생을 일으킨다. 그 뒤 방선균과 규조류의 폴발적인 증가가 뒤따른다.특히 시아노박테리아는 이질세포를 가지고 있어 공기 중 질소고정을 한다. 이러한 고정질소로 인해 유기산, 지오스민, 제외독소 등이 발생하여 악취가 일어나며, 기타 미생물에 의해 death factor와 삭시독소, 아나독소 등이 발생하여 물고기 및 가축을 폐사시키고 피부염과 장염을 유발한다.수초는 뿌리가 퇴적토에 내려 있어 무기물질을 식물체로 흡수하는 과정을 통해 무기영양소를 순환시키는 역할을 한다. 뿌리를 통해 인을 공급받음으로써 부식되면서 호수의 육지화를 촉진시킬 수 있으며, 바닥에서 무산소상태를 만들 수 있다.6) 인공합성물질(xenobiotic substance)의 생물농축(biomag- nification)을 예를 들어 설명하라.인공합성 유기화합물이ㅡ 생분해가 어려운 이유는 여러 가지가 있다. 염소 등과 같은 할로겐물질에 의한 비정상적인 치환, 고도로 농축된 방향족 고리, 거대한 분자크기 등이 난분해성 원인이 된다. 난분해성 유기화합물은 특히 생물농축현상 때문에 심각한 문제를 발생하는데, 대부분 오염물은 친지질성이므로, 세포의 지방으로 쉽게 들어간다.DDT의 생물농축현상이 대표적 예이다. 물리적인 격막에 의해 플랑크톤 속으로 소량 논도의 용존 DDT가 이동하면, 이를 포식하는 생물에서는 많은 양이 분비 또는 배설되지 않아 다음 단계의 먹이사슬에 그대로 전달된다. 동일한 현상이 더 높은 영양단계Fh 이어져, 최상위단계의 맹금류나 어류에서는 수계보다 1만배~100만배 정도 더 높은 물질이 농축된다. (수계환경 : 0.3ppb -> 물수리 : 30 ppm)7) PCB가 생태계에 미치는 영향에 대하여 설명하라.PCB는 분자당 1-10개의 염소 원자를 갖는 여러 이페닐의 혼합물이다. PCB는 폴리비닐 중합체류의 가소제, 변압기의 절연제 및 냉각제, 열교환액, 잉크, 페인트, 절연체가질 수 있으므로 난분해성이 증가하여 생분해가 아주 어렵게 된다.8) 유류오염의 기구 및 유류오염이 생태계에 미치는 영향에 대하여 설명하라.원유는 생물학적으로 분해가 가능하지만 비교적 느린 속도로 일어난다. 생산, 정제 및 처분 과정에서 매년 3백 20만톤의 원유가 매년 바다로 유출되며, 원유의 오염으로 새, 물고기, 조개 및 무척추동물의 죽음이 발생한다. 또 원유 내의 탄화수소에 의해 수 백종의 탄화수소 화합물을 만들고, 대학방향족 탄화수소(PAH)가 발암물질로 작용하여 먹이사슬을 통해 생태계를 파괴한다.원유의 생물학적 분해정도는 C10-C24의 n-알칸에서 가장 잘 일어나며, 분자량이 500-600을 초과하면 더 이상 미생물의 탄소원으로 이용하지 못한다. 실험실조건에서 광화학적 산화가 자정작용에 실질적으로 기여하며, 8시간 동안 km2당 0.2톤의 원유가 광산화작용을 분해된다. 실험실 조건에서 해수에서의 생물학적 분해율은 1m3에서 0.5-60g의 원유가 CO2로 광물화되었따.생물학적 분해를 제한하는 주요 요인으로는 원유의 난분해성, 독성, 낮은 수온, 무기 영양소(N,P)의 부족, DO의 고갈, 미생물의 적은 분포 등이 있다.9) 농약오염이 생태계에 미치는 영향과 생물정화의 가능성을 설명하라.부식화는 농약의 방향족 잔류물이 부식물과 부착하여 분해되면 다시 인공합성 물질이 되는 것을 말한다. 이럴 경우 이전에는 농약에 노출된 적이 없었던 곡물과 생물을 오염시킬 수 있으며, 부식질과 결합한 농약 잔류물은 그 농도가 너무 낮기 때문에 연구가 미미한 상태이다.10) 성층권에서의 오존의 생성과 제거과정을 설명하고, 이러한 과정에서 미생물의 역할을 설명하라.성층권에서 오존의 형성은 산소분자의 광분해에 의해서 시작된다. 단일산소는 산소분자와 반응하여 오존을 형성한다. 오존은 UV를 효과적으로 흡수하고, 지상생물을 보호한다.질산의 환원과 탈질은 질소 순환의 부분으로, 혐기성토양 및 수계환경에서 아질산염으로 환원될 수 있다. 혐기성 토양과 퇴적토 내에서 아질산염의 미생물2O는 일련의 광화학 및 화학적 반응으로 오존을 고갈시킨다.N2O + hv -> N2 + O*N2O + O* -> 2NONO는 오존과 반응한다.NO + O3 -> NO2 + O2NO2 + O -> NO + O2두 촉매반응은 성층권의 오존을 고갈시킨다.11) 산성 광산배수에 관련된 미생물의 천이를 설명하라.Sb, Co, Cr, Ni, Cd, Ti같은 다양한 중금속은 금속합금에 사용되거나 촉매제로 사용된다. 이들은 식물 및 동물과 많은 미생물에 독성을 타타나게 되는데, 미생물은 중금속과 방사성핵종의 먹이그물로의 유입에 큰 역할을 한다. 또 미생물에 의해 생성된 산 등은 토양이밪에 흡착된 금속성분을 방출, 중금속이 미생물이나 식물에 의해 흡수되어 세포내로 축적될 수 있다.지의류는 대기 분진 중의 90Sr과 137Cs과 같은 방사성핵종을 효과적으로 농축한다. 이를 순록이 먹게 되고, 최종적으로 인간에까지 이어지게 되면 뼈 조직에 이들 방사선핵종이 축적되므로 백혈병 등의 병을 유발할 수가 있다.12) 미생물에 의한 중금속의 메틸화반응이 생태계에 미치는 영향을 설명하라.미생물은 메틸기를 다양한 중금속 및 셀레늄과 비소같은 비금속에 전이할 수 있다. (예) 수은은 전자, 기계제조, 전기 분해 및 화학 촉매과정에서 광범위하게 사용되는데(수은염과 페닐수은화합물이 항균성을 가지고 있어서), 세계적으로 연간 생산 및 사용량이 1만톤으로 추산된다. 화석연료의 연소는 3천톤의 수은을 추가로 방출한다. 바다의 혐기성 퇴적토내에서의 미생물학적 메틸화반응도 상당히 일어나, 미나마타 병 등을 유발할 수도 있다. 환경에서 수은의 메틸화과정에서 메탄생성세균과 황산염 환원세균이 관여한다.셀레늄은 그 자체로 미량원소이지만, 독성이 매우 크다. 셀레늄의 메틸화는 그 독성이 감소하여 토양이나 퇴적토에서 쉽게 발생하는 해독반응을 나타낸다.비소는 독성이 높고, 생화학적 반응에서 인과 대치하여 생명활동을 방해한다. 비소는 몇 몇 곰팡이에 의해 메틸아르신, 메틸화될 수 있는데, 그 산물은 휘발성이며 매우 독제성이 없게 된다. 황화염이나 황화물을 함유하는 광석은 Thoibacillus ferroxidans를 이용하여 생물학적으로 제련할 수 있다. 미생물을 이용한 금속의 회수방법을 미생물제련(Microbial leaching)이라 부르며 최근엔 구리 또는 우라늄 광석으로 산업적으로 응용되고 있다. 또한 Ni, Cd, Zn, Sb, Mo, Pb, Sn, Te, As, Se 등도 가능성을 보인다.T.ferroxidans는 pH 2.5에서도 적응하여 2가 철이온을 산화시켜 에너지를 얻는 화학독립영양세균이다. 이들 미생물을 이용하여 유용광물을 회수할 수 있으며, 가능하다면 직접 적용하여 미생물제련을 할 수 있다. 간단한 방법으론 잘게 부순 금속함유광석의 더미에 물과 배양액을 흘려보냄으로써 황산염화합물 함유용액을 모은다. 얻은 용액으로부터 농축, 침전을 통해 금속을 회수한다.새로운 것으로는 종속영양세균, 균류를 이용하여 제련을 하려는 시도가 있다. 수용성 유기물과 중금속 결합체를 형성하여 중금속을 분리한다. 유기화합물로서 시트르산, 젖산, 펩티드 등이 있다.(타르사암과 오일 셰일)타르사암과 오일셰일은 높은 탄화수소를 저장한다. 타르사암은 점성이 높은 탄화수소혼합무로 역청으로 구성된다. 오일셰일은 역청과 석유로 구성되며 미세구조의 퇴적암층 형태이다. 이 둘의 2-30%가 경제성이 있는 유정의 함량을 가진다.셰일에서의 유류 회수기술에는 미생물 제련공정을 사용한다. 채굴하여 잘게 부수거나 현장에서 지하 폭발 후 채굴한 오일 셰일은 많은 양이 탄산염과 조금의 황철광이 함유된다. 탄산염을 산으로 용해시켜 증류 전 셰일의 양을 줄일 수 있다. 이 과정에 Thoibacilli의 활동을 이용해 산을 경제적으로 생산할 수 있다.또 Thiobacillus종은 호기성 상태에서 황산을 생성하고 Desulfovibrio 종은 황산을 환원시켜 황 원소를 재생하여 인공적인 황 순환계를 재생한다. 이러한 방법으로 오일 셰일의 미생물 추출법으로 원유회수율은 약 30% 정도 증가시킬 수 있다.2) 효모를 있다.
14. 유전자변이의 발생 메커니즘14.1. 돌연변이의 화학적 기초- microlesions : 단일염기쌍의 변화, 첨가, 결실 등의 변화- macrolesions : 큰 범위의 insertion, deletion, inversion, duplication, translocation- procaryotes에서는 단일세포여서 mutations의 phenotype의 변형이 상대적으로 크다- 자연발생적이거나 화학적인 mutagens 또는 radiation에 의해 발생하기도* Spontaneous Mutations- 외부인자의 관여없이 저절로 발생- Transition Mutation: base tautomerism으로 발생- Tautomerism : 시토신의 아미노형태는 아데닌과 결합해서 A-C form을 형성하며 티민의 엔올형태는 구아닌과 결합해서 T-G form을 형성하게 한다. 아데닌과 구아닌에서도 아미노형태, 엔올의 형태가 마찬가지로 발생- Transversion mutation: purine이 pyrimidine으로 치환되거나 pyrimidine이 purine으로 치환되는 것으로, 염기쌍을 이룰 때 구조적 문제가 있어 흔하지는 않다.- DNA 내부손상으로도 생길 수 있다. purine nucleotide가 depurination으로 base를 잃게 되면 apurinic site를 형성한다. 정상적인 base pair를 이루지 못하면서 mutation이 발생할 수 있다. apyrimidine site는 cytosine에 탈아미노 현상이 생기면서 uracil로 변하게 된다. DNA에 uricil은 제거되며 이 자리에 apyrimidine site가 형성. 이러한 base 이상이 transition type muation을 야기* induced mutations- base analog : 정상 질소염기와 유사한 구조물. 삽입된 base자리에서 pair를 이룬다.(예. 5-BU(5-bromouracil), 2-aminopurine)- DNA-modifying age* Other types of Mutation- Morphological Mutation : 미생물의 집락이나 세포형태의 변화- Conditional Mutation : 특정 환경에서만 발현되는 돌연변이(예. E.Coli의 온도민감성 조건부 치사돌연변이는 허용온도가 아닌 온도에서만 발현)- Auxotrophic Mutant : 생화학적인 변화를 일으키는 돌연변이# Auxotroph : 합성하지 못하는 화합물에 영양요구적인 돌연변이# prototroph : auxotroph의 wild type- 조절서열의 변이# Operator site의 변이는 regulation을 망가뜨려버림. 제 멋대로 억제되거나 전사# Promotor의 변이는 유전자의 전사 능력이 떨어지게 됨# rRNA와 tRNA의 돌연변이는 Protein의 합성이 불가능해서 아주 치명적이다14.2 돌연변이체의 검출과 분리- Mutation은 10의 7~11제곱 사이의 세포 가운데 하나가 발생- mutagens을 사용하면 10의 3~6제곱 사이의 세포 가운데 발생* Mutant Detection and Selection- 표현형의 변화를 관찰- replica plating : 특정한 생합성 경로의 최종생성물이 없는 상태에서의 성장능력에 따 라 돌연변이체와 야생형 균주가 구별# mutagens을 처리한 미생물을 완전배지와 Lys이 없는 배지애 배양이 때 생성된 두 배지를 비교해서 한 Lys이 없는 배지에서 발견되지 않는 군락을 가진 미생물은 Lys 영양요구주 미생물이 된다.# wild type은 자랄 수 있고, mutant는 자랄 수 없는 배양조건을 형성* Carcinogenicity Testing- Ames Test (feat. Bruse Ames) : 히스티딘 auxotroph인 Salmonella typhimurium 균주 사용. 이 균주에는 DNA수선능력을 없애서 돌연변이 발생이 그대로 나타낼 수 있음.발암 물질은 mutagens으로 작용하여 많은 돌연변이를 만듦으로 히스티딘을 biosynthesi법. 워낙 많은 자리의 손실과 돌연변이로 긴급수리를 하게 됨으로써, 수리 후에도 많은 자리에 Gap과 point mutation이 존재한다.14. 4. 유전적 다양성의 생성- 모든 돌연변이는 선택적 압력을 받게 되는데, 이것으로 돌연변이가 집단 내에서 생존할 수 있을지의 여부를 결정하게 된다.- Allele : 생존한 돌연변이체의 야생형 유전자와는 차이가 나는, 다른 형태- recombination : 하나 또는 그 이상의 핵상 분자가 재배열되거나 조합되어 새 로운 뉴클레오티드 서열을 생성하는 과정(recombinant)* Vertical Gene Transfer : 일반적인 유전자 전달. 부모 -> 자손개체* Horizontal Gene Transfer(HGT) : donor와 recipient 사이의 유전자 교환- 원학생물 내의 유전자 교환이 서식지 내 미생물군집의 특성을 변화시킴- 저항성유전자의 전달은 항생제 내성과 이러한 특성의 진화를 유도- exogenote(외부에서 유입되는 유전자)는 3가지의 방법으로 전달될 수 있다.# conjugation : 직접 전달# transformation : DNA 조각 전달# transdution : virus에 의한 DNA전달- merozygote : endogenote에 상동하는 유전자가 존재할 때, donor의 exogenote로 일시적으로 이배제가 된다.- exogenote는 merozygote에서 4가지의 경로 중 하나를 거친다.# exogenote의 삽입으로 다른 Phenotype 형성# exogenote의 독자적인 자가복제(plasmid) - 이상 stable recombinant# exogenote의 삽입이 이뤄지지 않음# Host restriction에 의해 exogenote는 파괴 - 이상 unstable recombinant* 3 ways in rocombination- homologous rocombination : DNA 분자 쌍 사이의 상호교환# double-strand break model s)를 조립하면서 DNA전달- Rolling Circle replication of plasmid 사용- J.Lederberg와 E.L.Tatum에 의해 발견, B.Davis가 증명* F+세포(F factor 있음)가 F-세포(F factor 없음)에 부착하여 F factor 복제- vector는 plasmid 사용. (F+♡ F- ▶ F+and F+)- 유전자 전달 과정에 방향성이 있다. (feat. W,Hayes)# Donor = F+, Recipient = F-* Hfr conjugation : F+는 exoganote가 plasmid인데 반해, donor Hfr cells은 염색체에 같이 연결되어 있어서, 염색체 자체의 이동- Rolling Circle replication의 시간에 따라 각기 다른 recipient를 만든다.(숙주 염색체의 이동을 통해 유전자의 위치를 가늠할 수 있는 기준이 된다.)* F' Conjugation : F plasmid는 episome이어서 염색체에 삽입되고, 스스로 나올 수 있다. 이 때, plasmid가 염색체의 일부분을 가지고 나올 수 있는데, 이를 F인자와는 다른, F' plasmid로 지칭한다.- F'는 F-만 교배만 가능- F' plasmid가 절제될 때, plasmid에 포함된 세균유전자는 같이 전달되며, 수용체 염색체에 삽입되지 않아도 발현될 수 있다. 이 때, 동일한 세균유전자가 있다면, 이 부분은 merozygote가 된다. (F'+F- -> F'+F')@ 이 부분은 그림 14.21과 14.23.의 이해 필수!14.8. 세균의 형질전환* Transformation : 배지의 naked DNA가 수용체 염색체에 삽입되어 유전되는 것- DNA조각들이 Competent cell에 접촉하면, 세포는 DNA를 흡수하고 transformation을 일으킴- 주로 S.pneumoniae (폐렴쌍구균)에서 많이 연구(feat. F.Griffith)14.9. 형질도입* Transduction : Virus(bacterio 사용하는 방법- 서열을 분석할 DNA를 주형으로 새로운 DNA를 합성하는 방법- Chain-termination DNA sequencing method라고도 불린다.- dNTPs와 ddNTPs를 이용, 자동화도 가능하다.# Sanger Method 자세히 알기!~ 단일가닥 주형 DNA를 primer, DNA polymerase, 4종류의 deoxynucleoside triphosphate(dNTPs), 4종류의 dideoxynucleoside triphosphate(ddNTPs)를 사용~ ddNTPs는 C3에 수산화기에서 O가 빠져나간 구조로, 이런 구조에서는 dNTPs의 축합반응이 일어나지 않으므로, 종결되어 버린다. 즉, ddNTPs가 달라붙으면 DNA조각이 형성된다. ddNTPs는 dNTPs와 경쟁적으로 작용하여, 결과적으로 서로 다른 길의의 DNA조각들을 형성할 수 있게 된다.~ DNA 서열분석을 수동으로 하는 경우에는 방서성 dNPT를 사용하여 각각의 반응을 폴리아크릴아미드 겔의 서로 다른 줄에 전기영동하여, 움직인 비율을 읽는다.~ 자동화 DNA 서열은 ddNTPs에 서로 다른 색의 형광염료를 표지하여, 폴리아크릴아미드겔에 전기영동하여 레이저를 조사, 겔을 빠져나온 조각들의 순서를 결정한다. 각 조각들의 형광정도를 구별하여, 각 조각의 피크가 크로마토그램을 생성한다.15.3. Whole-Genome Shotgun Sequencing* Whole-Genome Shotgun Sequencing- 1995년도 J.C.Venter와 H.Smith 연구진에 의해 발전- 4개의 단계로 나뉘어있다.# Library Construction : 초음파를 이용해 세균의 긴 염색체를 무작위적으로 잘라서 vector에 연결시킨다. vector clone의 Library를 만든다.# random sequencing : 특수한 염료로 표지된 primer를 이용하여 자동염기서열 결정기로 분석한다.# Fragment alignment and gap closure : 분석된 D 있다.
Pre-BCR / Surrogate Light Chain - Ig의 중쇄 재조합과정으로, 표면에 세포막형 μ사슬이 만들어진다. pre-B세포는 재조합을 통한 μ사슬이 제대로 만들었는지 검사한다. 아직 경쇄가 만들어지기 전이므로, 경쇄 대신 μ사슬에 구조적으로 유사한 다양한 종류의 단백을 대응시킴으로서, pre-BCR을 형성한다. Surrogate chain은 이렇게 만들어진 Ig 유사 사슬로, λ5사슬과 VpreB라는 단백질로 이루어진 유사 경쇄와 μ사슬로 이루어져있다. Surrogate chain을 인식할 수 있는 수용체에 시험적으로 결합하여 이상이 없으면, 중쇄 유전자의 재배열이 중단되며, 경쇄 유전자의 재배열이 진행된다.T cell help for B cell activation - 말초조직에서 성숙한 B세포의 항원에 의한 활성화와 분화는 항체반응을 일으킨다. 단백질 및 이외 대부분의 항체반응은 Th세포를 필요로 한다. 이것을 흉선의존적(TD)반응이라고 한다. - B세포의 항원결합은 MHC class 2나 B7 등의 발현을 증가시킨다. 이를 인지하는 Th세포에 의해 T-B conjugate를 형성하여 상호작용한다. 이런 결합체는 Th세포의 Cytokine의 분비를 활성화하고, B세포의 활성화에 영향을 준다. B세포가 활성화된 Th세포의 세포막 단백질에 의해 자극되면 증식할 수는 있지만, 이들 세포는 Cytokine이 없으면 분화하지 못한다. B세포가 활성화되면, 세포 표면에 IL-2, Il-4등의 cytokine 수용체르 발현하며, cytokine이 결합하면 B세포의 증식을 지원하, 형질세포나 기억세포로의 분화 및 Class Switch, Affinity Maturation 등을 유도. Germinal center - 3가지의 주요한 B세포의 분화과정 (Affinity Maturation, Class Switch, 형질세포와 기억세포의 형성)이 발생하는 장소이다. 특히 Affinity maturation과 기억세포 형성은 Germinal Center에서만 일어난다.
1. 세포매개와 체액 반응에서의 효과 T 세포의 역할. 항원을 인지하면 미경험 T세포는 다른 특이성을 지닌 다양한 효과 기능을 보이는 T세포들로 분화된다. 미경험 CD8 T세포는 MHC Class I 분자에 제시된 병원체의 펩티드를 인지하고 세포독성 효과 T세포로 분화되어 감염된 세포를 죽인다. CD4 T세포는 보다 다양한 레퍼토리의 효과세포로 분화된다. MHC Class II에 의해 제시된 병원체 펩티드를 인지한 다음, 서로 다른 면역학전 기능을 보이는 효과 세포를 만드는 다양한 경로로 분화된다. 이들 세포는 TH1, TH2, TH17, THF로 구별된다 세포독성 CD8 T세포는 보통 바이러스에 감염된 세포를 죽인다. 표적 병원체로는 바이러스 등이 있으며 2가지의 세포자살 기전을 통해 세포를 Apoptosis한다. CD4 TH1은 감염된 대식세포를 활성화시킨다. B세포에서 항체를 만들 수 있게 한다. 표적 병원체로는 대식세포에 존재하는 미생물과 세포외 세균을 인식한다.