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[생명공학]살충제 역할

목 차1. 에너지 생산 저해2. 신경정보전달 교란1) 아세칠콜린에스테라제(AchE)저해 살충제2) 신경전달물질 octopamine모방체(mimic)3) Chloride channels을 표적기관으로 삼는 살충제4) 전위 의존성 sodium channels에 영향을 주는 살충제5) Calcium channels을 표적기관으로 삼는 살충제6) 신경전달물질 아세칠콜린 모방체3. 물질생산 저해1) 키틴합성 저해제4. 곤충호르몬 교란1) 유약호르몬 모방체2) 탈피호르몬 합성 저해제5. 막의 무결성(integrity)1) 막의 무결성을 깨드리는 살충제6. 참고문헌살충제(insecticides)가 곤충을 죽이기 위해서는 곤충의 몸 내부로 침투 또는 흡수되어야 한다. 내부로 들어온 살충제는 곤충 체내의 특정 조직이나 기관에 도달하여 그 기능을 약화시키거나 파괴한다. 살충제가 작용하여 효과를 나타내는 부위를 작용부위(action site) 또는 표적기관(target organ)이라고 부르고, 작용부위에서 어떻게 작용하여 곤충을 방제하는가를 작용기작(mode of action)이라 한다. 작용부위가 여럿일 수도 있을 수 있고 작용기작이 명확하지 않을 수도 있기 때문에 모든 살충제에서 작용부위와 작용기작이 잘 밝혀진 것은 아니다. 그러나 작용부위와 작용기작을 이해하는 것은 새로운 농약을 개발하고 농약의 효과를 극대화하는 데에 꼭 필요하다.1. 에너지생산 저해생체가 주로 이용하는 에너지는 ATP를 가수분해할 때 방출되는 화학 에너지이다. 생체는 탄수화물, 지방, 단백질 등의 연료물질을 산화할 때 방출되는 에너지를 이용하여 직접적으로 ATP를 합성하거나 표준환원전위가 낮은 FADH2와 NADH를 합성한다. 이렇게 합성된 FADH2와 NADH는 전자전달계를 거쳐 재산화되면서 많은 양의 ATP가 생성되는데, 이 과정을 산화적 인산화(oxidative phosphorylation) 또는 호흡이라 부른다. 산화적 인산화는 전자전달과정과 ATP 합성과정이 짝으로 연결되어 있다. 에너지 대사를각하기 쉽지만 그렇지 않다. 축색돌기에서 활동전위를 전파한 후에는 차후의 정보를 전달하기 위해서 에너지를 소모하면서 막을 사이에 둔 이온의 분포와 전위차를 반드시 휴지기의 상태로 되돌려 놓아야 한다. 여기에는 세포막에 존재하는 Na+ - K+ 이온펌프(ion pump) 등의 이온펌프가 관여한다. 이러한 펌프가 작동하는 데에는 ATP가 필수적이다. 굳이 비유하자면 축색돌기는 도화선과 비슷하다. 한번 사용한 도화선은 더 이상 불을 전파할 수 없다. 우리는 이런 일은 하지 않지만, 도화선을 재사용하기 위해서는 도화선에 화약을 재충진하여야 하는 것과 마찬가지로 생체는 축색돌기를 재사용하기 위해서는 축색돌기를 원래의 휴지기 상태로 되돌려 놓아야 한다. 도미노 게임과 생체의 신경정보전달은 매우 유사한 점이 많다.도미노 게임에서는, 어떤 일정 강도 이상의 충격(nerve impulse)으로 나무판이 쓰려지면(이온의 투과도가 변해 막을 가로질려 이온의 유출입이 있고 그 결과로 활동전위가 발생함) 그 힘으로 인접한 나무판이 차례로 쓰려지고(축색돌기에서 정보의 전파), 나무판과 나무판의 간격이 멀리 떨어져 있는 구간(간극)에서는 구슬(신경전달물질)이 움직여 나무판을 넘어뜨리게 되어 있다. 도미노 게임에서는 실패할 확률도 높다. 마찬가지로 최초의 신경충격이 반드시 어떤 결과 즉 효과를 나타내는 것도 아니다. 충격이 약하면 활동전위를 유발하지 않기도 하고 활동전위가 중간에서 더 이상 전파되지 않기도 한다. 무엇보다, 도미노 게임을 다시 즐기려면 쓰려진 나무판을 다시 일으켜 세워야 하고 구슬도 제자리에 두어야 한다(ATP를 이용하여 이온 펌프로 원래의 휴지기 상태로 이온들의 농도를 되돌려 놓아야 한다). 이 일에 에너지를 많이 소모하여야 하지만 도미노 게임을 즐기려면 어쩔 수 없지 않은가? 다른점이 있다면 도미노 게임을 하다가 싫증나면 다른 일을 즐길 수 있지만, 신경세포를 휴지기 상태로 되돌려 놓지 않으면 죽을 수 밖에 없다는 점이다.1) 전위 의존성 sodium channels에합을 재빠르게 가수분해하여 acetate와 choline으로 전환시킨다. Nicotine, imidacloprid, 그리고 spinosad 등은 니코틴성 아세틸콜린 수용기를 활성화시킨다. 그러나 이들 화합물은 AchE에 의해 분해되지 않기 때문에 지속적으로 수용기를 활성화한다. 따라서 이러한 지속적 활성화로 말미암아 콜린이 관련된 연접(cholinegic synapses)이 과도하게 자극되고 과흥분(hyperexictation), 경련, 마비 등이 유발되어 결국에는 곤충이 죽는다.4) 아세칠콜린에스테라제(AchE) 저해 살충제곤충에서 중추신경계(CNS)의 주된 흥분성 신경전달물질인 아세틸콜린은 연접후 세포막에 자리잡은 수용기와 결합하여 신경정보를 전달한 후에는 연접후 신경세포의 막에 자리잡은 그리고 그 부근에 존재하는 AchE에 의해 choline과 초산으로 가수분해되어 활성을 잃는다. 아세칠콜린은, 그림 6과 7에서 보는 바와 같이, 2개의 부착부위에서 AchE와 결합한다. 이들 중 하나는 ester형성부위로 serine잔기의 –OH기와 histidine 잔기의 imidazole기가 중요한 역할을 하며, 다른 하나는 음이온부위로 glutamate잔기를 포함하고 있다. AchE의 정상적인 기질인 아세틸콜린의 ester결합은 AchE에 의해 분해되어, choline부위는 효소의 표면에서 떨어져 나가고 acetyl부위는 효소의 ester형성부위에서 효소와 ester결합을 형성한다. 아세틸기와 효소 사이의 ester결합은 ester형성부위 histidine잔기의 도움을 받아 신속히 가수분해되어 효소는 원상태로 회복된다. 즉 이 효소의 표면은 또 다른 아세틸콜린 분자를 가수분해할 수 있도록 자유로운 상태가 된다. 약 300,000 분자의 아세틸콜린이 37 oC에서 분당 한 분자의 효소에 의해 분해되는 것으로 추정되고 있다.유기인계 살충제는 천연 기질인 아세틸콜린과 구조적으로 유사한 ester화합물이다. 살충제의 인산기는 AchE의 ester부위에 끌리고, 나머지 부위50) 간에는 양의 상관관계가 성립하는 것으로 알려져 있다.한편 이와는 달리 avermectins은 그림 5에서 보는 바와 같이, 특히 곤충과 선충의 신경세포와 골격 근육세포 간극에서 glutamate 가 여닫는 염소 이온통로의 전도도(conductance)를 증가하여 전기적인 활성(electrical activity)을 차단하는 것으로 알려져 있다. 또한 이러한 효과는 GABA 수용기에서 GABA의 효과와 유사하나(그림 10), 비가역적이다. Avermectins은 염소이온통로에 대한 작용에 무차별적이어서 리간드(ligand)와 전위(voltage)로 여닫는 염소 이온통로 모두에 영향을 미친다.3. 물질생산 저해1) 키틴합성 저해제곤충의 표피층(큐티클, cuticle)은 wax, polyphenols, lipoproteins, proteins, sclerotin, cuticulin, melanin, 그리고 키틴(chitin) 등의 여러 가지 물질로 구성된 혼합물이다. 콘크리트와 FRP 등과 같이 복합 재질로 된 구조물과 같은 것이 곤충의 표피층 즉 큐티클이다. 곤충에서 큐티클은 몸을 둘려 싼 매우 단단한 물리적 구조물로, 먹이가 부족할 때에는 영양분 저장고로, 수분증발을 막아주는 보호막 등으로 여러 가지 중요한 기능을 담당한다. 농약과 관련하여 곤충의 표피는 외부이물질(xenobiotics)에 대한 일종의 방어벽으로 작용한다. 큐티클에 견고성과 유연성을 제공하는 가장 특징적인 물질은 키틴으로 전 큐티클 중량의 60 % 이상을 차지하는 경우도 있다. 키틴은 N-acetylglucosamine 단위체가 beta-1,4 결합으로 연결된 곧은 사슬형의 탄수화물 중합체로 대개 표피층 건물중의 30~50 %를 차지한다.키틴의 생합성과정은 그림 11과 같은데, diflubenzuron, teflubenzuron, 그리고 flufenoxuron 등의 acylurea계 살충제는 키틴 생합성을 저해하는 것으로 알려져 있으나 정확한 저해 기작은 아직까지 잘 알려져 있지는 않다.의 생합성 또는 대사과정을 저해함으로써 탈피(곤충생장)를 교란하는 것으로 알려져 있다.5. 막의 무결성(integrity)생체의 막(membrane)은 대개 인지질 이중층(phospholipid bilayer)으로 큰 얼개를 이루고 있다. 막의 양쪽 바깥쪽으로 인지질의 수용성기가, 안쪽으로는 인지질의 지용성기가 배향되어 있다. 이중층 막에는 주로 여러 종류의 효소를 포함한 기능성 단백질이 박혀 있고, 그 밖에도 지질, 당, 그리고 sterols 등이 그 물리화학적 특성에 따라 막의 안과 밖, 가운데에 배열되어 있는 매우 복잡한 복합구조물이다(그림 13).막은 일정 정도의 물리적 견고성(stability)과 유동성(fluidity)을 갖추고 있다. 막은 여러 종류의 체내 물질과 이온에 대하여 완전한 투과성을 띠고 있지도 않고 완전한 불투과성도 띠지 않은 반투과성(semi-permeability)을 띠고 있다. 세포와 세포 내의 소기관은 모두 막으로 둘려 싸여 있으며, 이러한 막에는 효소 등의 기능성 단백질이 위치하고 있다. 특히 2개 이상의 효소가 한 가지 일을 하는 경우에 개개의 효소는 일을 효율적으로 수행할 수 있도록 3차원 공간상에 위치하고 배열되어 있다. 막이 가지고 있는 이러한 물리화학성을 막의 완전성 또는 무결성(integrity)으로 표현한다.생체는 반응을 효율적으로 진행시키기 위해, 그리고 에너지를 생산하기 위해서는 막을 사이에 두고 물질의 농도기울기를 만들 필요가 있다. 막의 반투과성이 이 일을 담당한다. 미토콘드리아 막에 위치하는 ATPase는 막을 사이에 둔 양성자 기울기와 이로 인한 막전위(membrane potential) 차이를 이용하여 ATP를 합성한다. 이러한 물질 기울기와 전위 차이를 가능하게 하는 것은 막이다. 만약에 막을 구성하는 여러 가지 물질 생산에 이상이 있거나, 막에 농약 등의 외부 이물질(xenobiotics)이 결합하거나 하여 막의 구조와 막이 가진 성질에 이상이 유발되면, 다시 말하여 막의 무결성이 깨지면 생체에서 ss.

자연과학| 2006.04.18| 17페이지| 1,500원| 조회(920)

살충제, 곤충 저해, 대사저해

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[생명공학] 세포염색체관찰

◎ 곤충 세포주 염색체 관찰※ 2003년 11월 20일1. 실험제목→ 곤충 세포주 염색체 관찰2. 실험목적→ Colchicine 염색방법을 통해 세포의 염색체를 염색할 수 있다.3. 재 료1) Colchicine stock solution (20㎎/100㎖)- 섬유조직 내 섬유조직 억제 및 감소 역할을 한다. 이를 통해 세포막의 부분적 인 연화를 시킬수 있다.- 염색체를 배수화 시켜 만들 수 있는데, 이때의 염색체를 염색방법으로 염색할 때 가장 그 형태를 확인가능하고 이는 염색체를 풀어준다는 것을 의미한다.- 구성 : 대수증식기 cell 0.5ml + 배지 2ml + colchicine 0.35ml2) 저장액 (0.58% KCl)- 물에는 상당히 잘 녹으며, 용해도는 20℃에서 1g의 물에 34.0g이다. 알칼리·글 리세롤 등에도 녹으나, 에탄올·아세톤·에테르 등에는 잘 녹지 않는다.- 여기서는 염분이 있는 저장액을 사용해서 삼투압의 원리에 의해 세포막을 터 뜨리는 원리의 역할을 한다. 결국 0.58% KCl의 농도가 세포내의 농도보다 낮 은 원리로 세포내의 물질이 밖으로 나갈수 있고 이를 통해 염색체도 풀리는 현 상을 유도할 수 있다.- 보통 실험시 완충용액으로 주로 사용된다. 그래서 세포의 현재 상태의 최척화 시켜줄 수 있고 세포의 현재 증식기 혹은 염색체 관찰에 있어서 가장 관찰하기 쉬운 형태를 유지한 상태를 저장 하기위해 사용된다.- KCl은 단독으로는 pH 1∼2정도의 완충지대를 형성하지만 0.58%의 KCl를 멸 균수에 녹이면 세포를 저장할 수 있는 정도의 완충능을 가진 용액이 된다.3) 고정액- (Methanol : acetic acid = 60 : 20)의 비율로 혼합된 용액을 사용.- 이는 현재 저장된 세포의 상태를 고정해서 염색시 흐트러짐을 방지.- 세포막이 고정이 되어서 원래의 상태로 돌아가려는 성질을 억제시킨다.4) Giesma gel stain- 염색체를 염색할 수 있는 염색시약- Methylene blue가 첨가되어 있어서 푸른색으로 염색가능하다.- Eosin과 thiazine이 최소량으로 첨가되어 있어서 변이에 대한 염색도 가능하다.- 핵과 세포질은 염색이 되지 않으므로 현미경 상에서는 마치 하얀빛을 띄게 된 다.4. 이 론※ Genomic DNA 염색원리- 보통 DNA중 우리가 염색한 후 현미경 상에서 확인이 가능한 것이 염색체라고 부른다. 이 염색체를 염색하는 원리는 다음과 같다.1 Colchicine등의 세포막 섬유조직의 붕괴2 염이 있는 용액 상에서 세포 저장 후 삼투압 원리로 세포막을 열리게 한다.3 고정액에서 세포를 염색하기 용이하게 고정4 염색약을 이용해서 염색 후 현미경에서 관찰5. Method1) 먼저 -20℃에서 보관된 colchicine stock solution (20mg/100ml)을 준비한다.2) 대수증식기인 cell 0.5ml 과 배지 2ml, 그리고 colchicine을 0.35ml을 혼합한다.3) T-25 battle에서 4∼5시간 배양한다.4) Cell 혼합액을 pipetting 해서 15ml tube에 각 조 1ml씩 분주한다.5) 1000rpm에서 5분간 원심분리 후 상층을 피펫으로 제거한다.6) 저장액인 0.58% KCl 7ml을 넣고 pipetting한 후 실온에 15분간 둔다.7) 1000rpm에서 5분간 원심분리 후 상층을 피펫으로 제거한다.8) 고정액 (Methanol : acetic acid = 60 : 20)을 1ml 넣고 pipetting한다.9) 0.58% KCl 1ml 넣고 pipetting 한 후 다시 고정액 5ml을 넣고 pipetting 실시 한 후 15분간 실온에 둔다.10) 1000rpm에서 5분간 원심분리 후 상층을 피펫으로 제거한다.11) 다시 고정액 7ml을 넣은 후 pipetting하고 실온에 15분간 방치한다.

자연과학| 2003.12.01| 4페이지| 1,000원| 조회(1,088)

염색체, 고정액, 염색체 염색

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[생명공학] cell counting과 성장곡선 평가B괜찮아요

◎ Cell counting과 Growth curve 작성※ 2003년 10월 8일1. 실험제목→ Cell counting과 Growth curve2. 실험목적→ 생균수의 측정방법과 growth curve를 작성 할 수 있다.3. 기구 및 시약1) 기구1 Hemo-cytometer- 일정한 부피에 존재하는 세포의 수를 현미경으로 관찰- 총 세포수를 측정하는 방법- 생 세포수를 측정하기 위하여 보통 trypan blue 염색법사용- 깊이가 알려진 정해진 면적내의 세포의 수는 현미경을 통해 셀 수 있고, 그 수로부터 cell concentration을 알아낼 수 있다.{ Hemocytometer 그림- 보통 Virus Transfection 하기 하루 전에 cell을 well plate에 plating 한 다. Transfection을 위해서는 cell의 density가 culture vessel의 50 내지 70% 정도가 되어야 하므로 cell을 detach 한 후 hemocytometer를 이용하 여 cell 갯수를 counting한 후 well plate의 경우 약 2 x 105 개 정도의 cell을 plating 한다. 이 갯수는 cell line 에 따라 다소 다르므로 예비실험으로 다양 한 농도로 cell을 plating 한 뒤 다음날 현미경으로 cell density를 관찰하고 적당한 갯수를 정하여 본 실험에 사용하는 것이 바람직하다.2 24well- 일반적으로 Virus 감염 및 세포의 생존수 측정시 사용된다.- 주의해야 할 것은 옆의 다른 세포에 대한 감염주의이다.- Well 뚜껑을 덮은 뒤에는 충분히 밀봉해야 한다.{그림 Well plate3 그 밖의 다른 기구들- Cover glass- Counter 기기- Kim wipes- 모눈종이2) 시약- Trypan blue→ 수용성이고 알콜에는 불용성, 물에 녹이면 보라색을 띠는 물질이다.→ 생세포에는 염색이 되지 않는데 그 이유는 살아있는 세포는 이 trypan blue 와 같은 외부의 유해물질을 배제하는 능력을 가지고 있기 때문이다. 결국 이 성 질을 이용해서 염색되지 않은 살아있는 세포를 구별 할 수 있다.→ Bluish-gray powder의 trypan blue 가루 1%를 PBS에 녹인후 filtering 해서 사용한다.3) 배양세포- 현재까지 게배대양한 것 중 가장 상태가 좋고 양이 많은 것을 사용4. 이 론※ 생 세포수 계산법1) 세포수의 계수는 cell counter를 사용하여 행한다. 일반적으로 hemocytometer 를 사용하지만 대량으로 빠른 게수를 행할 때는 그리 적합하지는 않다. 셀 카 운터와 같이 입도분포를 측정할 수 있는 비싼 측정기는 필요하지 않고 자동 혈 구 계수장치를 개량한 것이 있는데 이는 싼 값에 충분히 사용가능하다.2) 계산 측정원리- 측정의 원리는 세포와 세포를 현탁하고 있는 용액의 전도도의 차를 검출하 여 세포수를 검출한다. 세포현탁액을 장치의 검출부에 세트하여 측정을 개시하면, 세포 현탁액은 검출기의 작은 구멍으로 흡입된다.- 세포수가 매우 많은 검체를 측정할 경우 검출부의 가는 구멍을 세포가 동시에 통과하거나, 계속하여 통과하는 일에 의해서 검출오차가 생긴다.3) 총 세포수의 계산- 측정의 폭은 보통 1㎖에 1×10²∼2×10⁴개의 범위에서 측정이 가능하다. 하지만 보통 검체의 희석은 PBS를 사용한다. Cell counter는 생세포와 사세포 를 구별하지 않고 합계하여 즉 총 세포수를 계산한다.4) 생세포수의 계산- 세포배양 실험에서는 생세포와 사세포의 판단에 대한 문제가 제기되는 일이 많 다. 하지만 생세포와 사세포의 분류는 흔히 색소배제능력을 이용한 염색방법이 가능하다. 여기서 사용된 방법은 trypan blue를 이용헌 색소배제능력을 이용 한다. 생세포는 trypan blue를 배제하는 능력이 있으나 사세포는 trypan blue 를 배제하는 능력이 없고 파란색으로 염색된다.- 생존율→ 생존율(%) = (생 세포수)/(생 세포수 + 사 세포수)⇒ 생세포수(cells/ml) = 전 세포수(cells/ml) × 생존율(%)- 주의사항→ 생존율을 측정하는 경우 주의해야 할 것은 먼저 세포를 색소에서 염색하는 정치시간을 검체와 함께 일정하게 해야한다. 그 이유는 염색시간이 지나치게 길면 본래 염색되지 않는 생세포까지도 청색으로 염색되고 지나치게 짧으면 본 래 염색되어야 할 사세포가 염색되지 않는 다는 결과를 산출하게 된다.→ 그 다음으로 주의해야 할 것은 전체 세포수가 많으면 그만큼 counting이 어 렵고 그만큼의 오차를 극복하기 힘이 든다. 결국 적절한 희석배율이 가장 중요 하고 그 희석범위도 고려해야 한다.5. Method1) 배양할 세포가 들어 있는 battle 내의 배지상태 확인 후 배지교환한다.- 여기서 새로운 배지를 넣을 때 6㎖을 넣는다. 그 이유는 전체 세포수가 많을 경우 counting 하기 어려우므로 희석 시켜서 그 희석율에 따른 세포수를 counting 해주면 된다.2) Battle 내의 배지를 충분히 pippeting 해서 바닥에 부착된 세포를 떼어내고 eppen tube에 90㎕를 옮겨 담는다.- 총 100㎕을 잡고 10%가 되게 trypan blue를 넣어 주기 때문3) Trypan blue 10㎕를 eppen tube에 분주한 후 10분간 방치한다.- 이 때 trypan blue은 죽은 세포를 염색시켜서 생세포와 죽은 세포의 구분을 쉽 게 해준다.- Trypan blue는 1% trypan 가루를 PBS에 녹여서 filtering한다.4) Hemocytometer(항상 Et-OH에 보관)를 70% Et-OH로 소독한 후 kimwipes로 닦는다.- 주의해야 할 것은 kimwipes를 꼭꼭 눌러서 닦아야 하는 것이다. 이유는 문 질러서 닦으면 hemocytometer의 중앙부가 기스가 날 수 있으며 이 때문에 현미경 상에서 눈금이 줄 구분이 가지 않을 수 도 있다.5) Cover glass를 70% Et-OH로 소독한 후 입김을 이용하거나 sample 한 방울을 떨어뜨려서 henocytometer에 중앙에 위치하도록 덮는다.6) Eppen tube의 용액이 잘 섞이도록 손으로 현탁을 해서 cover glass와 hemocytometer 사이의 홈에 주의해서 주입한다.{(그림 ) Hemocytometer의 시료점적 부위{{7) Hemocytometer를 현미경위에 올리고 세포의 수를 센다.{ (그림 ) A B{{{- 위 그림의 B와 같이 현미경 상에서 중앙의 A부분이 현미경의 렌즈 중앙에 위치해야 한다.8) 현미경 상에서 기준으로 모퉁이를 정한 후 cell counter기를 이용해서 파란색으 로 염색되지 않은 세포만 개수를 센다.- 생세포는 trypan blue를 배제하는 능력이 있으므로 염색이 되지 않는다.- counting 기준은 다음과 같이 두가지로 잡을 수 있다.{⇒{{{왼쪽의 그림과 같이 현미경 상의 테두리를 한가지 선택해서 이 테두리 , 에 걸려 있는 셀을 세고 다른 테 두리의 세포는 제외한다.9) 셀의 양에 따라 배율을 달리 한다.⇒ 아래와 같이 배율을 적절히 선택을 한다.{⇒ n × 10⁴{{{{⇒ n × 2.5 × 104{{⇒ n × 4 × 106- 이번 실험에서는 맨 윗 상태에서 60 × 104 으로 나 왔다.10) 첫 counting된 세포수를 기준으로 1×105를 맞추기 위해 6배 희석을 실시 하였 다.→ Total volume을 1㎖으로 잡으면cell은 160㎕, 배지는 845㎕로 구성이 된다.11) 24well에 위의 조성으로 1㎖ 씩 분주해서 tape로 잘 밀봉한다.12) 이후에 매일 2)∼8)까지 오염에 유의하면서 cell counting을 한다.6. Result1) 각각의 세포수와 생존율 및 생세포수- 생존율(%) = 생세포수 / (생세포수+사세포수=총세포수) × 100- 생세포수 (cell/㎖) = 총 세포수 (cell/㎖) × 생존율 (%)- 위의 두가지 식으로 각각을 구한 것을 표로 나타내면

자연과학| 2003.12.01| 7페이지| 1,000원| 조회(2,178)

cell counting, 생세포수, 성장곡선

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게놈 프로젝트의 전망과 연구현황

목 차1. 휴먼 게놈(Genome) 프로젝트란? Ⅱ2. 게놈프로젝트의 실질적인 이익 Ⅳ3. 게놈해독이 미치는 파급효과 Ⅴ4. 우리나라 게놈 연구 Ⅴ5. 일본의 연구현황 Ⅶ6. 지놈연구의 선두주자인 미국의 연구방향 Ⅸ7. 결 론8. 참고문헌1. 휴먼 게놈(Genome) 프로젝트란?'게놈'이란 한 생명체가 가지고 있는 전체 DNA를 말하는 것이며, '게놈' 이란 용어는 'gene'과 'chromosome'의 합성어인 'genome'을 독일식으로 발음한 것으로 우리 나라에서는 '유전체'라는 용어로 통일하여 사용하고 있다. 특히 휴먼 게놈 프로젝트란 사람의 게놈 전체를 낱낱이 훑어서 어떤 염색체의 어느 부위에 무슨 유전자가 있는지를 알아내려는 연구 계획이다.인체 게놈 사업은 80년대 말 미국 주도 아래 15개국의 과학자들에 의해서 시작된 초거대 과학 프로젝트이다. 인간게놈연구 초창기에는 연구 성과에 대한 선점권등의 이유로 과학자들이 연구과정이나 결과에 대해 공개하기를 꺼려했으나, 사람의 게놈이 워낙 엄청난 분량이라 서로 협력하지 않고서는 도저히 연구를 진전시키기 힘들다고 판단하여 힘을 모으기로 했다. 사업이 완성될 것으로 예상되는 2005년까지 30억 달러가 소요되는데, 달 착륙과 원자탄 계획을 능가하는 사상 최대의 프로젝트이다.미국립보건원과, 유럽, 일본등 선진국이 참여해 인체게놈사업기구 (HUGO)란 별도의 국제 학술회의가 결성되어 있다. 생물체의 유전정보는 우리에게 무엇을 안겨줄까? 인체게놈 사업의 완성은 조물주가 창조한 인체 설계도를 벽돌 한 장까지 낱낱이 규명해 냄을 의미한다. 게놈 해독을 통해 인간 유전자를 전체적으로 파악하면 이를 바탕으로 각 유전자의 작용을 알아내 결함을 수정하고 기능을 강화하는 등 다양한 생물공학적 응용이 가능해진다. 인체 게놈 연구를 통하여 얻을 수 있는 직접적인 결과는 인간과 생물의 유전 정보지만, 더욱 중요한 것은 새로운 과학의 창출이라 할 수 있다. 21세기에는 화석 연료가 고갈됨으로써 석유 산업이 마감되고 생물 산업이 들어선다2. 인간의 DNA를 이루고 있는 30억개의 화학적 염기배열을 결정3. 데이타베이스 정보의 기록4. 데이타분석의 기술상의 문제를 개발5. 프로제트에 관한 도덕적, 법률적, 사회적인 이슈(ELSI)에 대한 설명그림 . DNA microarrays 기술의 위치프로젝트의 목표를 성취하기 위해 연구가들은 인간이 아닌 생물들의 유전적인 연구를 하고 있다. 하지만 이것들은 어느정도 한꼐가 따르므로 최종적으로는 인간의 유전자를 가지고 한다. 하지만 인간의 유전자를 얻기 위해 쉬운방법들이 많으니 우려할 일은 아니다. 그러면 다른 생물들을 가지고 실험을 한다고 했는데 그중 인간의 장내에 기생하고 있는 대장균, 과일파리, 그리고 laboratory mouse를 포함하고 있다. 인간게놈프로젝트의 가장 큰 어려움은 도덕적, 법적, 사회적논점(ELSI)을 과학적으로 이해시키는데 있다고 하겠다.2. 게놈프로젝트의 실질적인 이익수 많은 DNA에 대한 지식은 새로운 혁명과도 같다. 어느날 우리에게 의학적으로 어떤 큰 재앙이 닥친다면 DNA에 대한 연구지식은 매우 가치가 있는 것이다. 세부적으로 살펴 보면, 데니스 카시의 "의학과 새로운 유전공학", "새로운 유전자테스트는 우리에게 무엇을 얘기하고 과연 무엇을 할 수 있을까?", 프랜시스 콜린의 " 미래 혁명II" 이들외에 인간의 생물학적 이해를 돕는 것을 본다면 한층 이 프로젝트의 중요성을 알 수 있을 것이다. 인간외 생물의 DNA배열에 관한 연구는 그들의 자연적 능력 말하자면 저항성, 에너지대사, 환경적청소등을 이해할 수 있다. 그 이해 뿐만아니라 인간이 지금 겪고 있는 저항적 질병, 유전적인 결핍 암 발생 등이 총체적으로 통제가 가능할 것으로 보인다. 이러한 능력은 인간이 더욱 안전하게 이 세상에서 향유할 수 있도록 하는 유일한 출구로 비추어진다.그림 . Functional Genomics의 활용3. 게놈해독이 미치는 파급효과유전정보는 유전병은 물론 질병의 예방과 치료를 위한 새로운 의약품 개발의 기초가 되기 때문에 지난 수년동안 민간ioinformatics, 생물정보학) 등에도 전략적인 집중투자를 하고 있다.4. 우리나라 게놈 연구1) 현황우리나라 게놈 연구는 지난 94년부터 5년동안 소규모로 진행했다. 처음에는 4억원씩 2년간 연구를 진행했고 그 다음은 8억원, 10억원씩 연구비가 투자되었다.99년도에 21세기 프론티어 사업으로 지정되면서 연간 1백억원씩 향후 10년간 연구가 추진될 계획이다. 하지만 이러한 연구비는 외국에 비해 적은 액수다. 결국 외국에 비해 상대적으로 적은 연구비로 어떻게 효과적으로 연구를 진행할 것인가가 관건이다.현재 유전자 기능을 밝히기 위해 국내에서 관련된 사람을 모으고 있는 단계다. 기획을 끝마치고 5월말까지 필요한 사람을 공모하고 있다. 이 사람들을 중심으로 연구를 진행할 것이다.한국인이 많이 가지고 있는 위암이나 간암 등 질환을 중심으로 그와 관련된 유전자를 찾고 그 기능을 분석한 다음 목표유전자를 만들고 이를 이용해 신의약품, 진단, 치료제까지 개발하는 것이 목표다.2) 가장 시급한 과제올해 안에 30억쌍에 달하는 DNA염기서열이 공개된다. 문제는 이렇게 공개된 자료에서 어떻게 유용한 정보를 끄집어내서 가공할 것인가 이다. 이러한 학문을 게놈정보학이라고 한다.30억쌍 염기서열 중 필요한 유전자는 10만 종류다. 이 중 90%는 기능을 모른다. 기능을 밝히기 위한 훈련된 사람들은 있다. 문제는 유용한 것을 예측해서 추려내는 게놈정보학을 할 줄 아는 사람이 없다는 것이다.생물학을 할 줄 아는 사람은 컴퓨터공학에 약하고 컴퓨터공학을 아는 사람은 생물학을 모르는 것이 현실이다. 컴퓨터와 생물학을 통합시킬 수 있는 사람들이 필요하다. 그래야 시간과 인력의 낭비 없이 사업을 추진할 수 있다.3) 선진국과의 격차를 줄일 수 있는 방법기술격차를 줄이기 위해서는 우리 사람들을 해외로 파견해 훈련시키거나 그 쪽에 있는 사람을 데려오던가 해야 한다. 외국에서 개발한 것은 최대한 빨리 배워야 한다.또 한국인의 특이한 유전자를 찾아내고 더 나아가 동양인들의 공통적인 것을 찾아낸를 위한 기본방침(1999. 1.29자 관계 5각료 회담)」에 합의하였다. 또 1999년 6월 23일 바이오산업인 회의(대표 : 歌田勝弘 (財)바이오인더스트리 협회 이사장)에서 「헬릭스 계획」을 만들어 입법부와 행정부에 제언하였다. 그 주요내용은 앞으로의 생명산업은 게놈 해석연구, 정보화 추진 등의 기반 정비와 벤처 지원, 그리고 대학으로부터의 기술이전 추진 등의 환경정비를 토대로, ① 건강사회의 실현, ② 환경조화형 산업 구조에의 전환, ③ 생명정보 활용사회 실현의 3가지 목표를 지향하는 전략이다.1999년 7월 13일 「바이오테크놀로지 산업의 창조를 위한 기본방침」에 기초하여 과학기술청, 문부성, 후생성, 농림수산성, 통상산업성이 공동으로 앞으로 5년간에 걸쳐 제휴하여 추진해야할 구체적 시책인 『바이오테크놀로지 산업의 창조를 위한 기본전략』을 수립하였다.5. 일본의 연구현황일본은 산업창조를 위한 기반정비, 기술개발의 추진과 사업화 지원의 강화, 바이오테크놀로지에 관련한 환경정비, 국민이해의 촉진의 4가지 시책에 중점을 두고 있다.1) 산업창조를 위한 기반정비① 인간 지놈해석의 가속화2001년까지 3만개의 완전한 인간 cDNA 클론의 구조해석을 완료하고 cDNA의 기능해석에 착수한다. 개체간 일정 DNA상의 1 염기 변이(Single Nucleotide Polymorphism, SNP) 즉, 게놈 다양성 해석기술의 개발을 진행함과 동시에, 일본인을 대상으로 십만여 종류의 표준 SNPs를 향후 3년 이내에 집중적으로 개발하여 이들의 표준적 다형 정보를 데이터 베이스화 한다. 또 질환관련유전자 등의 다양성 해석, 약제 반응성 관련 유전자의 해석 등을 추진한다.② 일본 산업상 중요한 생물에 대한 게놈 해석의 가속화2008년까지 벼 게놈의 全염기배열의 해독을 종료하고, 소 및 돼지에 대해 2003년까지 육질 등 유용형질에 관한 고 밀도 유전지도를 작성한다. 아울러 산업적으로 널리 이용되고 있는 미생물의 게놈 해석을 실시한다.③ 기능해석을 위한 공통기술의 개발강화단백본의 국제경쟁력 향상을 위한 「밀레니엄 프로젝트」를 마련하면서 게놈 연구를 중점국책사업의 하나로 선정하고 동 프로젝트 총 예산의 절반이 넘는 6백40억엔(약 6천400억원)을 게놈 연구에 배정했다. 이외에도 별도로 생명공학연구에 7백96억엔(약 7천9백60억원)을 투입할 정도로 집중투자하고 있다.일본정부가 추진중인 게놈 연구의 당면 목표는 일본인에게 빈번히 발생되는 5대 질환인 치매, 암, 고혈압, 당뇨병, 천식과 관련된 유전자의 기능을 밝혀 치료와 예방하는데 목적이 있다.일본의 기업들도 올해부터 본격적으로 바이오 산업에 투자하고 있다. 이미 에이즈, 비만, 심부전증용 신약을 개발한 다케다(武田)약품은 지난 3월 미국의 셀레라 지노믹스사와 응용연구를 위해 게놈의 데이터베이스 이용계약을 했다. 또 다케다약품, 산쿄, 야마노우치 등 제약회사 10여개 사는 별도로 10억엔(약 1백억원)씩을 출자하여 공동으로 게놈 연구를 시작하기로 결정했다.지난 77년부터 바이오산업을 시작한 다카라주조는 세계적 수준의 고속게놈센터인 드래건 지노믹스를 설립할 예정이다. 연구장비의 용량이나 능력은 셀레라 지노믹스의 4배 수준으로 높일 계획이며, 주요 테마는 몽골계 인종의 지놈과 인간 이외의 생물의 게놈해석이다.후지쓰(富士通)는 시스템 개발센터를 개설하여 슈퍼컴퓨터를 이용하여 게놈연구를 시작하였으며, 히타치(日立)도 미국의 미리어드(Myriad)사와 제휴하여, 질병과 관련된 단백질간의 네트워크를 찾아내는 단백질 해석사업을 시작했다.정보기술분야의 대기업들도 생명공학에 적극적이다. 지난 4월 말 소니, 올림퍼스광학, 캐논, 샤프, 후지쓰, 혼다, 니콘, 마쓰시다전기, 히타치, NEC, NTT 등 28개사가 참여해 게놈관련 기술추진회의를 발족했다. 대기업뿐만 아니라 벤처기업도 지난해말 128개로 늘어나는 등 꾸준한 증가추세를 보이고 있다. 미국의 10% 수준이지만 이중에서 인셤, 바이오벤처뱅크, 파마디자인, 월드퓨전, 바이테크놀러지 재팬 등이 상당히 주목을 받고 있다. 바이오 벤처의 지원체제도.

자연과학| 2003.03.31| 12페이지| 1,000원| 조회(641)

생명공학, 프로젝트, 유전자, 게놈

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