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1.세포발견

세포발견은 생물이 어떻게 이루어져 있는지 궁금하였단 로버트 훅에 의해 최초로 현미경을 통하여 발견되게 되었다.

이후 1675년에 네덜란드의 안톤 판 레이우엔훅에 의하여 만들어진 고배율 현미경에 의하여 미생물이 발견되게 되었다.

로버트 훅,안톤 판 레이우엔훅에 의하여 발견된 세포는 이 이후의 생물학 역사의 아주 중요한 전환점이 되게 된다.

2.유전 법칙 발견

1863년 아직 사람들이 사람의 발생원리아 유전 법칙을 몰랐던 당시,오스트리아의 과학자였던 그레고어 멘델은 부모의 특징이 어떻게 자손에게 전달되는가를 알고싶어했습니다.

멘델은 이를 알기 위하여 완두콩 식물을 통해 유전 실험을 하였습니다.멘델은 수많은 완두콩 실험을 통하여 유전 법칙을 발견하였으며,이는 현대의 유전학 발달에 크게 기여하게 되었습니다.

3. 페니실린

1928년 영국에서 과학자였던 알렉산더 플레밍이 최초로 페니실린을 발견하였습니다.플레밍은 페니실린이 추출하고 정제가 어려웠던 탓에 실제로 약으로 쓰지는 못하였습니다.

하지만 이후 수많은 연구를 통하여 페니실린의 연구가 더욱 진행되며,발효와 약으로서의 기능이 더욱 연구되어 서서히 병을 치료하는데 사용되었으며,현대까지 전염병에 걸린 수많은 사람들의 생명을 살리는데 큰 도움을 주게 되었습니다.

4.복제양 돌리

1996년,월머트와 키스 캠벨이 핵을 이식하여 복제하는 기술인 핵 치환 기술을 통하여 인공생물인 복제양 돌리의 탄생을 성공시켰습니다.이러한 성공은 동믈 복제 기술을 이용하여 우수품종인 가축의 대량생산과 멸종동물 종의 복제가 가능하다는 장점들이 생겨났지만,인간의 복제에 활용될 수 있다는 섬뜩한 단점이 있다는 생명윤리 문제로 인하여 개발이 많은 나라들에게 엄격히 제한되게 되었습니다

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최종내용

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안녕하십니까. 저희는 2모둠입니다. 저희의 주제는 생명기술의 활용 분야 입니다.

1. 생명정화기술의 정의와 원리. 생물정화기술이란 미생물, 곰팡이등의 생물을 이용해환경오염물질을 분해하거나 제거하여 오염된 환경을 정화하는 기술을 뜻하며 독성 화학물질을 사용하지 않는 친환경적 방법이고, 저렴하지만 시간이 오래 걸립니다

2. 보건,의료 분야에서의 생명기술 활용. 보건,의료 분야에서의 생명 기술에는 바이오 의약품 개발, 바이오 장기 개발, 그리고 줄기세포의 재생의학 등이 있으며 사람들은 더 나은 환경에서 약을 복용하고 체계적인 의학 세계를 경험하고 싶어하는 욕구가 있기 때문에 생명 기술이 발전하였다. 현재 이 기술의 전망은 매우 밝으며 현재도 여려가지 의학품 개발이 진행중이다.

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안녕하세요 농축산 식품 분야 발표를 맡게 된 1모둠입니다.

먼저, 생명 기술의 활용 분야에 대해 소개하겠습니다.
생명 기술은 우리의 삶과 매우 밀접하게 관련되어 있습니다.
우리가 먹는 음식과 입는 옷, 그리고 건강과 환경까지 다양한 분야에서 활용되고 있습니다.

그리고 농업·축산·식품 분야입니다.
생명 기술을 이용해 유전자를 변형한 농산물이나 동물을 개발할 수 있습니다.
예를 들어, 비타민 A가 풍부한 황금 쌀이나, 해충에 잘 견디는 옥수수, 쉽게 무르지 않는 토마토가 있습니다.
또한 유전자를 바꿔서 성장 속도를 빠르게 한 물고기처럼,
육질이나 크기를 개선한 유전자 변형 동물도 만들어지고 있습니다.

다음은 식물 공장입니다.
식물 공장은 빛, 온도, 습도 같은 환경 조건을 인공적으로 조절해 식물을 재배하는 새로운 농업 기술입니다.
이 방법은 기후 변화의 영향을 적게 받으며, 안정적으로 식품을 생산할 수 있는 장점이 있습니다.

마지막으로 발효 식품 분야입니다.
유산균이나 효모 같은 미생물을 이용해 김치, 된장, 치즈, 버터, 요구르트 등 다양한 식품을 만들 수 있습니다.
이런 발효 식품은 맛을 좋게 할 뿐 아니라, 우리의 건강에도 도움을 줍니다.

이처럼 생명 기술은 식량 문제 해결과 건강 증진, 그리고 환경 보전에 이르기까지
우리 생활 전반에 널리 활용되고 있습니다.
앞으로도 생명 기술은 더욱 발전해 인류의 삶을 풍요롭게 만들 것입니다.

감사합니다.

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생명기술의 영향
생명기술(Biotechnology)은 21세기를 주도할 핵심 기술 중 하나로, 의료, 식량, 환경, 산업 등 광범위한 분야에 혁명적인 영향을 미치고 있으며, 그 전망은 매우 밝습니다. 그러나 기술 발전과 함께 윤리적, 사회적 과제 또한 대두되고 있습니다.

줄기세포의 정의
줄기세포(stem cell)는 아직 분화(differentiation)하지 않아 다른 세포로 분화할 수 있는 세포를 말한다.

줄기세포의 특징
​1. 자가 복제 능력
​줄기세포는 미분화 상태를 유지하면서 세포 분열을 통해 자신과 똑같은 줄기세포를 무한정 또는 장기간 만들어낼 수 있는 능력입니다.

​2. 분화 능력
​줄기세포는 적절한 신호(성장 인자, 미세 환경 등)가 주어질 때, 특정 기능을 수행하는 특수화된 성체 세포로 변화할 수 있는 능력입니다.

생명기술의 영향

1.체세포 복제
핵을제거한 난자에 환자의 체세포를 추출한 핵을 이식해 얻은 배아로부터 줄기세포를 추출하는 것입니다

2.암 생존률 향상
조기에 암을 발견하면 치료 성공률이 대폭 증가하고 수술이나 방사선 치료만으로도 완치 가능성이 높아집니다

3.유전자 칩
유전자 칩은 유리 슬라이드나 실리콘 칩 위에 수천 또는 수만 개의 특정 DNA 조각을 고밀도로 배열한 것 입니다

생명기술의 전망
​생명기술은 21세기 핵심 산업이자 인류의 난제를 해결할 열쇠로 주목받고 있으며, 특히 디지털 기술과의 융합을 통해 혁신이 가속화될 전망입니다.

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유전자변형이란 인위적으로 유전자를 재조합하거나 유전자를 구성하는 핵산을 세포 또는 세포내 소기관으로 직접 주입하는 기술, 분류학에 의한 과의 범위를 넘는 세포융합기술 등 현대생명공학기술을 이용 또는 활용하여 농산물·축산물·수산물·미생물의 유전자를 변형시킨 것을 말합니다.
유전자변형기술을 활용하여 만든 생물체를 유전자변형생물체(GMO, Genetically Modified Organism)라고 합니다. GMO에는 유전자변형 농산물, 유전자변형 미생물, 유전자변형 동물 등이 있으며, 인슐린을 생산하는 세균, 인간의 질환을 연구하기 위한 모델 동물 등 다양한 분야에 유전자변형 기술이 적용되고 있습니다.

그중에서 유전자 변형 농산물이란 유전자변형 농산물·축산물·수산물·미생물을 원재료로 하거나 또는 이용하여 제조·가공된 식품, 건강기능식품, 식품첨가물을 말합니다.

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특징

1.생명 기반 응용

-생명기술은 살아 있는 생명체(미생물, 식물, 동물, 인체 등)를 직접 이용하거나, 그 기능을 모방한 로봇 등까지 포함하는 넓은 범위의 기술이다.

-전통적으로는 발효, 품종 개량, 육종 등에 활용되었으며, 현대에는 유전자 조작, 복제, 바이오의약품 생산 등으로 발전했다.

2.다양한 분야 적용

-농업(식량 생산, GMO, 종자 개량), 의약(바이오의약품, 유전자치료, 장기 생산), 환경(폐기물 처리, 바이오에너지), 식품(발효, 기능성 식품) 등 다양한 산업에 적적된다.

3.부가가치 친환경적

-환경성생명기술은 생산 공정에서 에너지를 적게 사용하고, 오염물질 발생이 적어 친환경적이다.

-원료나 시설 비용이 적고, 생산되는 제품의 가치가 높아 고부가가치 산업으로 평가받는다.

4.분야 융합

-생명기술은 생물학, 화학, 물리학, 컴퓨터공학 등 다양한 학문과 융합하여 발전하고있다.

-최근에는 정보통신, 나노기술 등과 결합해 더욱 혁신적인 응용이 이루어지고있다.

사례

1. 의료 분야: 생명기술은 의료 분야에서 다양하게 활용. 유전자 치료, 유전자 진단, 조직 배양, 인공 장기, 약물 개발 등에 적용되어 질병 치료와 예방, 치료법 개선에 기여.

​

2. 농업 분야: 생명기술은 농업 분야에서도 사용되어 작물 유전자 조작, 유전자 돌연변이 개선, 유전자 관리를 통한 작물 생산량 향상, 골분해 곤충 및 야생동물 퇴치를 위한 생물적 방제 등에 활용.

​

3. 환경 보호: 생명기술은 환경 보호 분야에도 큰 역할을 합니다. 대기 오염물질 및 바이오매스의 분해, 바이오매스 연료 생산, 미생물 및 식물을 이용한 폐수 처리 등에 사용되어 환경 오염 방지와 자원 관리에 기여.

​

미래 사례

​

1. 유전자 편집 기술의 발전: CRISPR-Cas9와 같은 유전자 편집 기술은 현재 많은 관심을 받고 있고, 암, 유전성 질환 등의 유전적인 원인 수정, 신약 개발 등에 대한 연구가 활발하게 이루어질 것으로 예상.

​

2. 인간 개조: 생명기술의 발전으로 인간의 유전자를 조작하여 특정한 능력을 가지게 하는 개조가 가능. 예를 들어, 인간의 뇌 발달을 향상시키거나, 면역체계를 강화하는 등의 개조가 가능.

​

3. 식량 문제 해결: 인구 증가로 인해 식량 부족 문제가 심각해지고 있는데, 생명기술을 통해 더 효율적인 작물 개량 및 가공 기술을 개발하여 식량 부족 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대.

​

4. 치료형 건강 관리: 개인의 유전체 정보를 활용하여 맞춤형 치료와 예방을 제공하는 치료형 건강 관리 시스템이 개발될 것으로 예상. 이를 통해 질병을 조기에 발견하고 예방할 수 있으며, 개인의 생활습관과 유전적 특성을 고려한 맞춤형 치료 방법을 제공.

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3학년 2반 김성현, 노건우, 성민규, 소건영, 손정무, 신건후

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3학년 2반 김성현, 노건우, 성민규, 소건영, 손정무, 신건후

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1. 농•축산, 식품분야의 생명기술의 정의

생물체의 유전, 성장, 대사 등의 특성을 이용해

식품의 생산성 및 품질 향상, 환경 친화적인 방법 개설, 식품 기능 안전성 등을 높이는 기술

2. 유전자 변형 농산물

인공적으로 유전자를 변형해서 새로운 특성을

갖도록 만든 농산물

장점:생산량 증가, 특정 영양소 강화로 인한

영양강화, 식량보급을 하여 식량문제 해결

단점:인체 유해성에 대한 정확한 증명 부족,

유전자 변형 생물체가 다른 생물체와 교배하여

예상치 못한 변종으로 인한 생태계교란

3.유전자 변형동물

현대 생명기술을 활용해 특정 유전자를 조작하. 여 특정 임무를 수행할 수 있게 한 동물

활용분야로는 질병퇴치 및 예방, 의학연구 및

신약 개발, 멸종 동물 복원 연구 등이 있다.

장점:특정 질병에 대한 저항성을 가져 건강한

건강한 동물 생산 가능, 적은 토지에서도

많은 양의 식품 생산 가능

단점:유전자 변형 동물이 자연으로 나가 생태계. 교란, 유전자 변형 기술의 윤리적 문제존재

4.식물 농장

완전 인공광형

자연광이 밀폐된 공간에서 주로

인공조명을 이용해 식물을 재배함

장점:연중 안정적인 생산 가능,

병해충으로 부터 자유로워 농약 사용X

단점:높은 초기 비용, 전력 소비량 많음

태양광 이용형

온실에서 자연광 이용, 필요에 따라 인공조명

사용

장점:운영비용 비교적 저렴

단점:외부 기온의 영향을 받아

완벽한 환경제어X

5.발효식품

유산균 효모 등 미생물의 발효 작용을 이용하여

만든 식품

장점:소화촉진, 장건강 증진, 영양소 흡수 촉진

단점:과도한 염분 함량, 알레르기 반응, 보관상 태로 인한 쉬운 변질

발효식품의 예)고추장, 막걸리, 김치

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사진 출력 부탁드립니다 

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사진 출력 부탁드립니다 

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2모둠 2차시 배준석, 김견혁, 변우재, 박성빈, 박서진, 김관우

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2모둠 2차시 배준석, 김견혁, 변우재, 박성빈, 박서진, 김관우

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4모둠 윤성원 윤지완 최주원 유승민 조민우 황태웅

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4모둠 윤성원 윤지완 최주원 유승민 조민우 황태웅

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1조 2차시 생명 기술의 활용 분야

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1조 2차시 생명 기술의 활용 분야

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2차시 설윤환 소민섭 양찬웅 이민규 이준우 이지훈

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2차시 설윤환 소민섭 양찬웅 이민규 이준우 이지훈

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1.유전자 변형 농산물

개념:생명 기술인 유전자 재조합을 이용하여 기존의 생명체에 존재하지 않던 새로운 특성을 가지는 농산물이다.

예: 콩, 옥수수, 토마토 등이 있다.

장점:유통기한이 길어 식품 낭비 감소, 영양가가 높음,그리고, 작물의 생산량 증가,병해충/질병 저항성이 있어서 농약의 사용이 줄어 환경 오염을 예방

단점: 생태계 균형 혼란, 식품에 대한 장기적인 소비에 대한 연구가 부족해 건강에 안 좋음

2.유전자 변형 동물

개념:현재 생명공학 기술을 이용해 특정 기능을 하도록 유전자를 조작한 동물.

종류:이러한 기술으로 육질의 크기를 개선한 가축,유전자 변형 어류,장기 이식용 동물등이 있다.

장점:이러한 기술로 식량자원 확대,멸종 동물의 복원,의학연구등

단점:하지만 변형 동물이 생태계 교란종,생물 다양성이 감소함

예:성장 속도가 빠른 슈퍼 연어,성장이 빠르고 특정 질병에 저항성을 높은 돼지와 소를 이용한 슈퍼돼지,슈퍼소가 있습니다. 멸종 동물 복원으로는 다이어 울프가 있습니다.

3.식물공장

개념:빛 온도등 다양한 환경조건을 인간이 개입해서 관리하고 기계가 자동으로 4계절동안 길러주는것종종류: 식물공장의 종류에는 태양광,폐쇄형등

원리:먼저 환경을 제어해 자라기좋은 조건으로 만듭니다. 그다음 영양분을 활용해서 기르고,자동으로 수입하고 판다.

장점:해충이 적어 안정성이있고 외부의 환경을 받지않아 안정적인 생산이가능하다.그라고 자원도 아낄수있다.

단점: 초기비용이 많이들어부담되고 자연광에서 자라지않고 인공으로 자라 맛이 부족하다는점도있다

활용 예시:미국에선,물없이 공중에서 양분을뿌려 물을 절약한방법도있고 ,국내에선 스마트로 딸기를 생산하는등이있다.

4.발효 식품

개념:발효식품은 원재료에 미생물이 번식하여 그 성분이 변화한 식품

방법:알콜발효, 젖산발효, 초산발효, 아미노산발효 등

장점: 발효 식품은 소화 촉진 및 영양소 흡수를 증진하고 유익균 및 효소를 생성, 기존의 음식의 비타민에 발효가 되면 몇배에서 수십배로 증가하여 건강에 이롭고, 면역력이 증가,중금속 배출.면역력이 강화되고 체내 항산 화력이 증가되어 건강한 몸을 유지.

단점:유해 물질의 생성의 가능성이 있고, 나트륨의 과다 섭취. 또한 발효 과정이 부적절하면 부패가 되어 건강에 해로움.

종류:발효 식품의 종류는 장류,김치류,식초류,주류,발효유 등

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사진 출력 부탁드립미다

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사진 출력 부탁드립미다

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3D 바이오 프린팅 세포가 사람들 '바이오 잉크'를 이용하여 살아있는 조직을 만들고 모델의 구조와 기능을 모방하는 3D 구조를 생성하는 최첨단 솔루션. 1) 활용 사례

1. 자기 몸 세포로 3D 프린팅한 귀 이식 성공

2. 장기이식

2)장점

1 .맞춤형 제작 환자의 신체구조에 정확히 맞는 장기 제작 가능

2.면역 거부 반응 감소 환자 자신의 세가를 사용하여 거부 반응을 최소화 합니다.

3.장기이식 대기 시간 단축 : 장기 기증자의 부족 문제 해결 가능

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합성의약품은 아스피린(해열, 진통, 소염), 타이레놀(해열, 진통), 아목시실린(항생제) 등/ 바이오의약품은 인슐린(당뇨병 치료), 허셉틴(유방암 치료), 아바스틴(항암제) 등에 쓰입니다.

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생명공학은 의학 발전에도 널리 쓰이고 있으며,

특히 유전자 조작이나 세포 활용 기술을 통해 기존 의약품의 한계를 극복하고 있다.

합성의학품

설명
자연에 존재하는 성분이나 인공 화학 물질을 화학 반응으로 조합해 만든 약품.
주로 화학 실험실이나 공장에서 대량으로 생산된다.

예시
버드나무 껍질에서 얻은 살리실산을 인공적으로 변형시켜
위 자극을 줄이고 해열 및 진통 효과를 강화한 아스피린

장단점

장점: 값이 저렴하고, 제조 속도가 빠르며 대량 공급이 가능함
단점: 체질에 따라 부작용이나 내성이 생길 수 있음

바이오의약품

설명
동물 세포, 미생물, 단백질 등 생명체의 구성 요소를 원료로 이용해 만든 의약품.
유전자 재조합 기술이나 세포 배양 기술을 활용하여 치료 효과를 높인다.

예시
사람이나 척추동물의 면역세포에서 분리한 단백질(인터페론)을 이용해
항암제나 바이러스 치료제로 개발한 의약품

장단점
장점: 희귀 질환이나 복잡한 질병 치료에 효과적이며, 부작용이 비교적 적음
단점: 생산 과정이 까다롭고, 온도·환경 변화에 약해 보관이 어려움

기존의 바이오의학품 오리지널을 참고하여
성분과 효과가 거의 같도록 만든 유사 생물의약품이다.
특허가 끝난 바이오의약품을 기반으로 만들어 가격을 낮추면서도 비슷한 치료 효과를 낸다.

예시
인체 인슐린을 생명공학적으로 만든 오리지널 의약품 ‘란투스’를 모방해
거의 동일한 기능을 하는 바이오시밀러 인슐린을 개발하여
당뇨병 환자의 치료에 활용

장단점
장점: 기존 바이오의약품보다 가격이 저렴하고,
비슷한 효능을 보여 의료비 절감 효과가 큼
단점: 원조 의약품과 완전히 동일하지 않기 때문에
효과나 안정성에 약간의 차이가 생길 수 있음

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1모둠 강대건,김태운,구대건,박승민,박건우

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1모둠 강대건,김태운,구대건,박승민,박건우

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1.발효 기술 이용

기원전 1700년 경 고대 이집트의 사람들은 미생물을 이용해 포도주, 빵, 치즈등을 만듬. 미생물의 존재는 알지 못했지만 경험적으로 발효 기술을 사용함.

2.세포 발견

17세기 로버트 훅이 자신이 만든 혐미경으로 코르크를 관찰하다 최초로 세포를 발견. 이는 생명체의 기본 단위가 세포라는 세포 이론의 시발점이 됨

3.백신 개발

18세기 후반 천연두를 막기 위해 소의 고름을 채취하여 어린 아이들의 팔에 주입 한 것이 최초의 백신이다.

4.페니실린은 1928년 영국의 미생물학자 알렉산더 플레밍이 우연히 발견한 최초의 항생제이다.페니실린의 발견은 항생제 시대의 시작을 알리며,세균 감염 질환의 치료와 사망률 감소에 크케 기여했다

5.인간 게놈 프로젝트

인간의 약 30억개의 dna의 염기서열의 전체를 해독하여 유전자 지도를 만듬. 질병의 원인을 밝히고 의학을 개발하는데 기초가 됨.

6.복제 양 돌리

1996년 양을 복제하는데에 성공함. 다 자란 포유류는 복제 할 수 없다는 상식이 깨짐. 인간 복제의 현실화 가능성이 생김

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1.유전자 변형 동식물(GMO) 은 현대 생물 공학기술을 이용하여 새롭게 조합된 유전물질을 포함하고 있는 생물체를 뜻한다. 유전자 변형 식물의 장점은 생산성 향상과 유전자 보호이다. 그리고 유전자 변형 동물의 장점은 인구건강과 질병 연구등이 있다. 단점으로는 예상하지 못한 질병이나 유전자 돌연변이가 발생할수 있다. 예시로는 실험용 쥐, 황금쌀 제초제 저항성 옥수수 등이 있다.

2.식물공장은 스마트팜 기술을 활용하여 식물의 재배와 관리 효율성를 극대화한 기술이다. 장점으로는 날씨와 외부온도에 영향을 덜 받고 계획적이고 안정적인 재배가 가능 하다. 단점으로는 도입 비용이 많이 들고 재배 작물이 한정 되어있다. 식물공장의 예시로는 미국의 에어로팜 일본의 스프레드등이 있다.

3.발효식품은 곰팡이 세균 료모등 미생물의 작용으로 유기물이 분해되어 새로운 성분이 만들어진 식품이다. 발효 식품의 장점으로는 소화가 촉진 되고 맛과 풍미가 향상 된다. 그리고 영양 성분이 강화되고 면연력이 증진된다. 발효식품의 예시로는 김치,된장,고추장,낫토등이 있다.

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1. 바이오 의약품

생물의 조직 등 생물의 구성 요소를

원료로 이용하는 의약품

원리 : 다른 생물체에서 유래한 물질을

원료로 만들었다

특징 : 호과가 좋고 합성 의약품보다 부작용이 적다

예) 바이러스 백신,유전자 치료제

2. 합성 의약품

특정한 물질을 화학적 합성을 통해

다른 의약품 등으로

가공해내는 기술

원리 : 화학물질의 합성

특징 : 분자 구조가 단순해 특징을 분석하기 쉽다

예) 아르피린

3. 바이오 시밀러

바이오 의약품을 복제한 의약품

원리 : 오리지널과 유사한 단백질을 생산하는

세포주를 개발함

특징 : 원래의 의약품 대비 가곡이 저렴

예) 인슐린을 복제한 인술린 바이오 시밀러

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2모둠 박지호 뽑아주새요

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2모둠 박지호 뽑아주새요

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3조 주정영 손시영 여종훈 조한울 이시현 정성윤

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3조 주정영 손시영 여종훈 조한울 이시현 정성윤

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발효는 미생물(세균, 효모, 곰팡이 등)의 대사작용을 이용해 물질을 번화시키는 과정이다

예를 들어, 포도당을 효모가 분해해 알코올과 이산화탑소로 바꾸는 것이 대표적인 발효다

발효=미생물의 힘을 빌린 생명공학 기술

따라서 "발효공학"은 생명공학의 전통적이면서도 핵심적인 하위 본야다.

**미생물공학 (Microbial Engineering)**

->발효공학 (Fermentation Technology)** 여기 포함!

식품발효 (김치, 된장, 치즈 등)

의약 발효 (항생제, 비타민 등)

에너지발효 (바이오에탄올등)

정리하자면.

발효공학은 미생물공학의 한분야

미생물공학은 생명공학의 주요 축중하나

즉. 발효는 전통적인 "바이오 기술"의 대표적인 예시라고 할 수 있다

향후 A 시대에 발효 생명공학의 미래가치는 어떨까

"A 시대에 발효 생명공학의 미래 가치"는 현재 매우 높게 평가받고 있는 분야다.

그 이유는 A와 발효 기술이 서로를 보완하면서 혁신적인 바이오 산업으로 발전하고 있기 때문이다

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생명기술의 영향

의료 및 건강 증진:

질병의 빠르고 정확한 진단 및 치료가 가능.

유전적 결함을 가진 질병을 진단,치료하는 데 기여하며, 난치병 치료제 개발의 가능성높임.

인간의 평균 수명을 연장,건강한 삶을 가능.

식량 문제 해결

병충해에 강하거나 영양가가 높은 유전자 변형 작물 개발을 통해 농업 생산성향상.

농업 생산성을 높여 식량 문제를 해결하는 데 기여.

발효식품의 맛과 영양가를 높이는 등 식품 개발 에도 활요 .

환경 문제 해결 및 에너지 생산

환경 오염 물질을 정화, 바이오매스(나무, 음식물 쓰레기 등)를 에너지로 전환하는 등 환경 보호에 기여.

친환경적인 가축 생산 증진에도 기여,

생명기술의 전망

맞춤형 의학 발전

개인의 유전체 정보에 기반한 맞춤형 치료,예방이 가능.

유전체 편집 기술의 확대:

유전적 질병 치료에 혁신을 가져올 수 있는 유전자 편집 기술의 활용이 확대.

합성생물학의 부상:

합성생물학 기술은 바이오 기술 발전을 이끄는 핵심 동력 중 하나,

미래 바이오 경제를 주도할 것으로 예측.

농업의 첨단화:

스마트팜, 고부가가치 작물 등 첨단 기술과 결합하여 농업이 미래 유망 산업으로 발전.

새로운 산업 성장:

생명기술은 의약, 식품, 환경, 에너지 등 다양한 분야를 포괄하는 생물산업을 주도하며, 21세기를 이끌어갈 핵심 산업 중 하나.

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바이오 장기(bioartificial organ)란 인체 내에서 일어나는 생리적인 기능을 대체하거나 보완하기 위해 인공적으로 제작된 장기를 말합니다. 일반적으로 혈액 투석, 인공 심장 및 임플란트 등의 응용 분야에서 사용될 수 있습니다.

​

바이오 장기는 일반 장기 이식과는 다르게 기존의 생체 재료를 사용하지 않고 인공 재료와 세포 등의 생체 물질을 활용하여 만들어집니다. 이러한 바이오 장기는 신체의 구조와 기능에 맞게 디자인되어 신체 내에서 작동할 수 있으며, 장기의 특성과 기능을 최대한 유사하게 재현하여 인체에 안전하게 사용될 수 있습니다.

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유전자 변형 동물이란 유전자변형생물체의 국가간 이동 등에 관한 법률(이하 'LMO')'과 '바이오안전성의정서'에서 현대생명공학기술을 이용하여 새롭게 조합된 유전물질을 포함하고 있는 생물체로 정의하고 있다.

장점:유전자 변형 동물 연구는 인간 건강과 질병 연구, 유전적 질병의 이해, 신약 개발 등 다양한 분야에서 중요한 응용 가치를 지니고 있습니다. 이를 통해 더 나은 의학 발전과 환자들의 삶의 질 향상에 기여할 수 있다.또 육질의 크기를 개선하거나 장기 이식용 동물이 있다. 예를 들어, 알츠하이머병이나 파킨슨병과 같은 신경계 질환을 연구하기 위해 유전자 변형 쥐 모델을 사용할 수 있습니다.한 연구에 따르면, 유전자 변형된 쥐들은 일반 쥐들에 비해 암 발병률이 30% 감소했다.

단점:예상하지 못한 질병이나 유전자 돌연변이가 발생할 수 있습니다.유전자 변형된 양들을 대상으로 한 실험에서는 일부 동물들이 소화 문제를 겪는 것으로 나타났다.

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나노기술의 발전과 위험 관리

나노기술은 초기부터 기술 위험에 대비하는 제도를 갖춘 분야였습니다. 2000년대 초반, 나노기술은 '미래의 만능 기술'이라는 기대와 함께, SF적인 위험 시나리오도 등장했습니다. 예를 들어, 나노 로봇이 자기복제를 하며 세상을 삼키는 ‘그레이 구’ 이야기처럼 기술의 잠재적인 위험이 큰 관심을 끌었습니다. 이런 우려는 나노기술의 위험을 검토하고 관리해야 한다는 인식을 확산시켰습니다.

그 영향으로 나노기술에 대한 물질 안전 관리 제도가 마련되었습니다. 예를 들어, 미국은 나노기술의 윤리적, 법적, 사회적 문제를 연구하며 지원했고, 한국은 '나노기술촉진법'을 통해 나노기술 영향평가 규정을 두었습니다. 또한 세계 각국은 나노기술의 대중 수용을 위한 다양한 교육과 문화 사업을 전개했습니다. 이러한 활동들은 나노기술이 큰 문제 없이 발전하고 확산하는 데 기여한 바 있습니다.

최근에는 나노기술이 단일 기술을 넘어서 바이오, 의약, 인공지능, 에너지 기술 등과 융합되어 혁신을 이루는 기술 플랫폼으로 발전했습니다. 이에 따라 나노기술의 안전성에 대한 신뢰를 새롭게 쌓아야 할 필요성이 커졌습니다. 예를 들어, 나노의약품은 체내에 축적된 나노입자의 장기적 영향을 고려하고, 의료용 나노센서로 수집된 건강 데이터의 개인정보 보호 방안도 검토해야 합니다. 이런 문제들은 '책임 있는 연구와 혁신'(RRI)과 깊은 관련이 있습니다.

나노기술 영향평가는 이러한 문제를 미리 검토하고 대응할 수 있는 유용한 방법이지만, 2005년 이후로 제대로 이루어지지 않았습니다. 그러나 2025년은 제6기 나노기술종합발전계획(2026~2035)을 준비하는 시기이므로, 나노융합기술의 특성을 반영한 나노기술 영향평가를 다시 시작할 적기입니다.

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장점: 기술 안전성 향상과 사회적 신뢰 구축

나노기술의 위험을 사전에 평가하고 대응하는 제도는 기술의 안전성을 보장하며, 사회에서 신뢰를 쌓는 데 중요한 역할을 합니다.

단점: 기술 발전의 지연과 비용 증가

나노기술의 안전성 확보를 위한 평가와 규제는 추가적인 시간과 비용을 요구할 수 있으며, 빠르게 발전하는 기술에 맞춰가기 어려운 경우가 많습니다.

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예시: 나노기술을 활용한 의약품 개발

나노기술은 의약품 전달 시스템에 혁신을 일으킬 수 있습니다. 예를 들어, 나노입자를 이용한 약물 전달 기술은 약물이 정확하게 목표 부위에 전달되도록 도와줍니다. 하지만, 나노입자가 체내에 축적될 경우 장기적인 건강에 미치는 영향이 아직 명확하지 않기 때문에, 이를 사전에 평가하고 연구하는 것이 중요합니다. 이러한 연구와 영향평가는 의약품의 안전성을 높여 대중의 신뢰를 얻는 데 중요한 역할을 합니다.

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의료용 나노 로봇(Medical Nanorobots)"은 나노미터(nm, 1nm = 10⁻⁹m) 크기의 로봇으로, 인체 내부에서 질병을 진단하거나 치료하는 데 사용되도록 설계된 미래 지향적 기술입니다. 이들은 아직 연구 및 실험 단계에 있는 경우가 많지만, 몇몇 초기 기술은 실제 의료 응용에 가까워지고 있습니다.

의료용 나노 로봇의 정의

크기: 수십~수백 나노미터 (인체 세포보다 작음)

기능: 질병 진단, 약물 전달, 세포 복구, 병원균 제거 등

재료: 탄소(그래핀), 금속(금, 은), DNA 구조체 등

주요 활용 분야

1. 정밀 약물 전달 (Drug Delivery)

특정 부위(예: 암세포)만 선택적으로 타격

건강한 세포 손상을 최소화

예: 종양 부위에만 항암제를 전달하는 나노 입자

2. 질병 조기 진단

혈액 내 바이오마커를 탐지

암, 감염병, 당뇨 등 조기 진단 가능

3. 혈관 청소

나노 로봇이 혈관 내 플라크(지방 침전물)를 제거하여 동맥경화 치료

4. 세포 수준 수리

손상된 DNA 복구

죽은 세포 제거

예: 자가면역 질환이나 신경 퇴행성 질환 치료 가능성

5. 감염 제거

박테리아, 바이러스 등을 탐지하고 물리적/화학적으로 파괴

현재 연구 및 사례

사례설명DNA 오리가미 로봇DNA를 접어 만든 나노 구조물로, 특정 자극(예: pH)에서 약물을 방출Magnetically Controlled Nanobots자기장을 이용해 혈관 속을 이동하며 종양 위치로 유도Xenobots개구리 줄기세포로 만든 살아있는 나노 생체 로봇 – 자가 복제 실험 성공

미래 전망

2030년대에는 일부 형태의 의료용 나노 로봇이 실용화될 가능성이 있음

암, 알츠하이머, 심혈관질환 등 난치병 치료에 중요한 돌파구가 될 수 있음

정밀의학(Precision Medicine)과 결합하여 개인 맞춤 치료 실현

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바이오의약품이란 사람이나 다른 생물체에서 유래된 것을 원료로 삼아 제조한 의약품을 말

합니다. 생물체에서 유래한 것을 원료로 하기 때문에 독성이 낮고, 부작용이 적으며, 희귀성·난치성 질환등 특정 질병을 표적 치료하는데 효과적이라는 장점이 있습니다.  바이오시밀러는 오리지널 약을 기준으로 생각하면 된다오리지널 약이란 특정 질환에 있어 특정 성분으로 가장 처음 개발된 약이다 예) 바이오시밀러인 화이자

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근대 이전: 발효 기술 등 경험적인 지식을 바탕으로 한 기술이 주로 활용되었다.

근대 이후: 현미경 발명: 세포와 미생물 연구가 활발해지는 계기가 되었다.

백신 개발: 천연두 백신이 개발되어 질병 예방이 가능해졌다.

유전 법칙 발견: 멘델이 유전 법칙을 발견하여 유전학의 기초를 마련했다.

DNA 이중나선 구조 규명: 왓슨과 크릭에 의해 DNA 구조가 밝혀져 유전 정보 연구가 가능해졌다.

페니실린 발견: 세균성 질병 치료에 큰 기여를 했다.

현대: 유전자 재조합 기술 개발: 유전자를 인위적으로 조작할 수 있게 되었다.

동물 복제 기술 개발: 복제 기술의 가능성을 보여주었다.

인간 게놈 프로젝트 완성: 인간 유전체 지도가 완성되었다.

인공 지능(AI) 및 로봇 기술 융합: AI를 활용한 신약 개발, 맞춤형 치료 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.

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영국의 이언 월머트와 키스 켐벨은 양의 난자를 얻어 핵을 제거 한 뒤 다른 양의 젖샘 세포를 추출해 세포의 성장 주기를 맞추고 전기 충격을 가해 핵과 난자를 융합 하는 것을 성공했다. 결국 1996년 7월 5일 처음 핵을 얻은 양과 똑같은 양인 복제 양 돌리가 태어났다. 이전부터 포유류의 복제는 일어나고 있었지만 다 자라난 포유류를 복제 한 적은 한번도 없었는데, 돌리의 탄생으로 다 자란 포유류는 복제할 수 없다는 상식이 깨지게 되었고, 인간의 복제가 현실로 나타날 수 있는 가능성이 생기게 되었다.

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유전자 치료가 최근 의료계에서 강력히 주목받는 이유는 단순한 증상 완화가 아닌 질병의 근본 원인을 직접 교정할 수 있기 때문입니다. 특히 암, 희귀질환, 유전질환 등 기존 치료법으로는 한계가 있었던 분야에서 새로운 희망을 제시하고 있기 때문에 기존에 치료할 수 없던 질병도 치료할 수 있도록 기술이 발달하고 있다는 것을 보여줍니다.

유전자 치료의 기본 원리
• 결함 유전자 교정 또는 대체
• 잘못된 유전자를 정상 유전자로 바꾸거나, 결핍된 유전자를 보충합니다.
• 유전자 전달 시스템 사용
• 주로 바이러스 벡터(예: 렌티바이러스, 아데노바이러스)를 이용해 유전자를 세포에 전달합니다.
• 최근에는 비바이러스 벡터(지질 나노입자 등)도 개발되어 안전성과 효율성이 향상되고 있어요.
• 표적 세포에 유전자 삽입
• 치료 유전자는 주로 골수세포, 근육세포, 간세포 등에 삽입되어 기능을 수행합니다.
• 유전자 편집 기술 활용
• CRISPR-Cas9, TALEN, ZFN 등으로 DNA를 정밀하게 절단·수정해 유전적 결함을 교정합니다.

대표적인 유전자 치료 예시

중증 복합 면역결핍증 (SCID) - 결함 유전자 보완 - 바이러스 벡터 기반 유전자 삽입 / 척수성 근위축증 (SMA) - SMN1 유전자 보충 - AAV 벡터 기반 유전자 전달 / 암 (백혈병, 림프종 등) - CAR-T 세포 치료: T세포 유전자 조작유전자 편집 + 면역세포 강화 - / 헌팅턴병 - 돌연변이 유전자 억제 - RNA 간섭 및 CRISPR 기술 / 망막질환 (LCA)- RPE65 유전자 보충 - FDA 승인 치료제: Luxturna

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합성 의약품과 바이오 의약품의 원리

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보건 의료 분야에서의 생명 기술 활용은 여러 가지가 있다. 그 중 일부(ex: 바이오 의약품)는 유전자 재조합 기술을 통해 장점을 극대화하고 단점을 극복한다.

-합성 의약품: 특정한 물질을 화학적 합성을 통해 다른 의약품 등으로 가공해내는 기술

예시: 천연 물질인 살리실산을 가공하여 부작용을 줄이고 해열제, 진통제 등의 역할을 하게 만든 아스피린

장단점: 대량 생산이 가능하지만, 일부는 극심한 부작용을 가짐

-바이오 의약품: 생물의 조직 등 생물의 구성 요소를 원료로 이용하는 의약품

예시: 척추동물의 면역세포에 있는 단백질을 활용하여 항암제 등의 역할을 하도록 만든 인터페론

장단점: 희귀 질환 치료에 탁월하지만 결과물의 유지 및 관리가 까다로움

-바이오 시밀러: 바이오 의약품을 복제한 의약품

예시: 유방암 치료에 쓰이는 허쥬마

장단점: 원래의 의약품 대비 50% 정도 저렴하지만, 복잡한 기술을 사용하기에 품질 관리가 어려움

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<3D 바이오 프린팅>

-3D 바이오 프린팅 기술은 다양한 세포 유형, 바이오잉크, 성장인자를 포함한 생물학적 물질을 층별로 증착하여 3D 세포 모델의 구조와 기능을 모방하는 3D 구조를 생성하는 최첨단 솔루션이다.

예시/사례)장기및 조직 재생및 이식,의료기기및 모형제작

<의료용 나노 로봇>

-나노크기의 로봇이 우리몸을 돌아다니면서혈관을 청소하거나,해로운 박테리아나 바이러스등을 찾아낸다.

-의료용 나노로봇은 인간을 대상으로 진단, 치료 등을 행한다는 점에서 생명윤리, 공학윤리, 철학적 이론 등이 적용될 수 있는 부분이지만 나노기술이 가지고 있는 특성과 기술 혁신을 넘어서 인간 삶과 사회의 변화를 근본적으로 바꿀 수 있다는 점에서 나노기술에 대한 새로운 윤리 모델로서의 나노윤리에 대한 논의와 성찰이 필요하다는 계기를 만들어주고 있다.

예시/사례)나노로못이 혈관을따라 아픈곳을 찾아낸다.

<유전자칩>

-유전자칩이란 DNA 검출용 소자 즉 유리 또는 반도체 등의 기반 위에 세포내의 단백질에 대응하는 '프로브'라는 DNA를 고정한 것이다.

DNA는 아데닌, 티민, 구아닌, 시토신의 염기로 구성된다. 세포에서 끄집어낸 단백질에 대응하는 메신저 RNA로부터 DNA를 작성하여 칩 위의 프로브와 반응시킨다.
DNA는 2가닥으로 이루어지는 성질을 가지고 있기 때문에, 칩 위에 있는 프로브의 염기 배열에 대응한 염기 배열을 지니는 DNA가 결합된다. 어느 프로브에 어느 정도 결합할지를 측정하면 유전자의 발현 유무나 정도 등을 분석할 수 있다.

예시/사례)당뇨,치매등 병을 사전에 알 수 있다.

<줄기세포>

-줄기세포는 배아 또는 성체에 있는, 여러 종류의 조직으로 분화할 수 있는 미분화 세포다. 실제로 태생기 전능세포를 지칭한다. 줄기 세포는 주로 초기 분열 단계의 배아로부터 채취된다.

예시/사례)로페스의사가 줄기세포를이용하여 뇌질환환자완치를 성공시켰다.

​1. 3D 바이오프린팅

​장점: 환자 맞춤형 인공 조직/장기 제작 및 면역 거부 반응 최소화.

​단점: 복잡한 혈관 구조 구현 및 바이오잉크 개발이 난제.

​전망: 재생 의학과 장기 이식 부족 문제 해결에 기여하는 핵심 기술로 성장.

​2. 의료용 나노로봇

​장점: 특정 부위에 대한 초정밀 진단 및 표적 치료, 최소 침습적 시술.

​단점: 체내 제어, 동력 공급, 안전성 및 배출 문제 해결 필요.

​전망: 난치병 치료와 미래 정밀 치료의 패러다임을 바꿀 잠재력.

​3. 유전자칩 (DNA칩)

​장점: 수많은 유전자 정보를 신속하고 대량으로 분석, 맞춤 의학의 기반 제공.

​단점: 단백질 기능 분석 한계, 고가 장비 및 전문적인 데이터 분석 요구.

​전망: 개인 맞춤 의학의 실현을 가속화하며 질병 조기 진단에 광범위하게 활용.

​4. 줄기세포

​장점: 손상된 조직을 재생시키는 능력, 성체 줄기세포는 면역 거부가 적음.

​단점: 배아줄기세포의 윤리적 문제 및 암 형성 위험, 성체 세포의 낮은 분화 능력.

​전망: 재생 의학의 중심 축이며, 난치병 치료의 새로운 길을 여는 분야.

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GMO(유전자재조합생물, Genetically Modified Organism)는 생명공학 기술을 이용해 기존 생물의 유전자에 새로운 유전자를 삽입해, 자연적으로 발생하지 않는 특성을 갖도록 만든 생물체를 의미합니다.
주로 농산물, 축산물, 수산물, 미생물 등에서 활용되며, 우리나라에서는 안전성 심사를 거쳐 승인된 GMO만 식품으로 유통이 허용됩니다.

기술적 원리: 기존에는 교배나 돌연변이를 통해 얻기 어려웠던 특정 형질을, 몇 년 내에 원하는 유전자를 삽입해 단기간에 구현할 수 있습니다.
활용 분야: 농작물(콩, 옥수수, 면화 등)뿐 아니라 의학·산업용 미생물 등 다양한 분야에서 사용됩니다.
국내 유통 기준: 안전성 평가와 승인을 받은 GMO만 국내 유통이 가능하며, 식품·가공식품·첨가물 등은 표시제도가 적용됩니다

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바이오의약품 vs 합성의약품

바이오의약품은 생물학적 원료로 세포 배양 등 복잡한 공정을 통해 생산되며, 주로 단백질이나 항체 형태로 면역 반응을 유도합니다. 반면, 합성의약품은 화학적 합성 과정을 거쳐 화학 분자가 작용하는 방식입니다. 바이오의약품은 고비용, 복잡한 개발 과정이 필요하고, 온도에 민감해 냉장 보관이 필요합니다. 합성의약품은 상대적으로 저렴하고 보관이 용이합니다. 바이오의약품은 주로 호르몬, 항암제 등에 사용되고, 합성의약품은 아스피린, 항생제 등에서 사용됩니다

바이오의약품 vs 바이오시밀리

바이오의약품은 생물학적 원료로 제조된 의약품으로, 특정 질병을 치료하는 데 사용되는 복합적인 단백질이나 항체 제제입니다. 바이오시밀러는 기존의 바이오의약품과 구조와 효능이 매우 유사한 복제약으로, 원본 제품이 특허 만료 후 제조됩니다. 바이오시밀러는 원본 제품과 비교하여 효능, 안정성, 품질 등이 비슷하다고 입증되지만, 완전히 동일한 제품은 아닙니다. 바이오시밀러는 가격이 저렴해 경제적 부담을 줄이는 효과가 있습니다. 바이오의약품은 새로운 혁신 치료제를 포함하는 반면, 바이오시밀러는 기존 제품의 복제약으로 시장에 출시됩니다. 바이오시밀러는 개발 비용이 낮지만, 엄격한 규제 절차를 거쳐야 한다

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바이오 의약품은 화학적으로 합성되어 만들어진

합성 의약품과 달리 사람이나 다른 생물에서 유래한

것을 원료로 삼아 만든 의약품을 가르킨다.

그 예로는 성장 호르몬과 바이러스 백신등이 있다.

높은 효과와 적은 부작용이 장점이지만

값비싼 비용과 높은 개발 난이도가 단점이다.

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식물농장 스마트팜은 기본적으로 스마트팜 기술을 활용하여 식물의 재배와 관리 효율성을 극대화한 농업 시스템입니다. 전통적인 농업 방식에서 벗어나, 최신 기술을 이용해 자동화된 환경 제어와 실시간 데이터 모니터링을 통해 작물 생산을 최적화하는 방식이죠. 이런 시스템은 특히 도심 속에서, 혹은 제한된 공간에서 효율적으로 농업을 할 수 있는 방법으로 주목받고 있습니다.

•식물농장 스마트팜의 핵심 요소들

1. 환경 모니터링

2. 자동화된 물 공급 시스템

3. LED 조명 시스템

•스마트팜의 장점

1. 공간 활용 극대화

2. 정밀 농업 실현

3. 병해충 관리 및 예방

스마트팜의 단점

1. 초기 투자 비용이 높음

2. 기술적인 의존도

3. 유지보수와 관리 비용

4.농업인력의 일자리 감소 우려

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페니실린은 1928년 영국의 미생물학자 알렉산더 플레밍이 우연히 발견한 최초의 항생제로, 세균 감염 치료에 혁명을 일으킨 인류 의학사의 중요한 사건입니다.플레밍은 포도상구균을 배양하던 실험실 접시를 뚜껑을 열어둔 채 휴가를 다녀온 뒤, 접시 위에 푸른곰팡이(페니실리움 노타툼)가 자라고 그 주변의 세균이 죽은 것을 발견했습니다.그는 곰팡이가 세균의 성장을 억제하는 물질을 분비한다는 사실을 확인하고, 이 물질을 ‘페니실린’이라 명명했습니다.

플레밍은 페니실린의 항균 작용을 여러 실험을 통해 확인했으나, 정제 및 대량생산에 어려움을 겪어 연구를 중단했습니다.1940년대 초, 동물 실험과 임상시험을 통해 페니실린의 효과가 입증되었고, 1945년 플로리, 체인, 플레밍은 노벨 생리의학상을 공동 수상했습니다.페니실린의 발견은 항생제 시대의 시작을 알리며, 세균 감염 질환의 치료와 사망률 감소에 크게 기여했습니다. 이처럼 페니실린의 발견은 우연과 과학적 호기심, 그리고 여러 연구자들의 협력이 결합된 결과로, 인류의 건강과 의학 발전에 큰 전환점을 마련했습니다.

페니실린 사용 예시

1. 폐렴(Pneumonia)

원인균: Streptococcus pneumoniae (폐렴구균)

치료 방식: 페니실린은 폐렴구균의 세포벽 합성을 방해하여 세균을 죽입니다.

결과: 항생제 이전에는 폐렴의 사망률이 80% 이상이었지만,
페니실린 치료로 사망률이 10% 미만으로 감소했습니다.

2. 성병 — 매독(Syphilis)

원인균: Treponema pallidum

특징: 인류 최초로 매독 치료에 효과적인 약이 페니실린이었습니다.

효과: 1940년대부터 지금까지 매독 1차 치료제로 쓰입니다.
1회 혹은 단기 주사로 완치가 가능할 정도로 효과적입니다.

3. 패혈증(Sepsis)

원인균: 다양한 세균 감염 (특히 Streptococcus, Staphylococcus 등)

설명: 혈류 감염으로 전신 염증 반응이 일어나 생명을 위협하는 질환.

페니실린 역할: 세균 증식을 억제하여 감염을 빠르게 억눌러
생존율을 크게 향상시켰습니다.

4. 중이염(Otitis media)

원인균: Streptococcus pneumoniae, Haemophilus influenzae 등

설명: 소아에게 흔한 귀 감염으로, 이전에는 난청이나 합병증을 유발했음.

페니실린 사용: 경구용 페니실린(아목시실린 등)으로 치료 가능.

5. 치과 감염(Dental infections)

원인균: 구강 내 세균 (Streptococcus mutans, S. viridans 등)

설명: 치아 뿌리 감염이나 잇몸 염증(치근단 농양 등)에 사용.

예시: 발치 전 감염 예방용으로 **아목시실린(amoxicillin)**을 사용하기도 함.

6. 피부 감염(Skin infections)

예시 질환: 농가진(impetigo), 봉와직염(cellulitis), 종기(boil) 등

설명: 상처나 피부에 세균이 감염되면 페니실린계 항생제를 사용해 치료.

7. 제2차 세계대전 중의 사례

상황: 전쟁 중 부상자들의 상처가 감염되면 패혈증으로 쉽게 사망했습니다.

페니실린 사용: 부상자에게 투여하여 감염을 억제,
수백만 명의 생명을 구했다고 평가받습니다.

예시: 노르망디 상륙작전(1944) 당시 미군이 대량 투여.

8. 변형된 페니실린(합성/개량 예시)

페니실린은 이후 다양한 유도체로 발전했습니다.

유도체 특징 용도 아목시실린 (Amoxicillin) 경구 흡수율 높음 기관지염, 중이염 옥사실린 (Oxacillin) 내성균(Staphylococcus aureus)에 효과 병원감염 피페라실린 (Piperacillin) 광범위 항균 작용 패혈증, 복강 감염

페니실린의 장점:강력한 향균력,인체독성낮음,사망률 감소

페니실린의 단점:내성균 발생,알레르기 발생,불안정한성질

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•예시

유전자 변형 농산물의 대표적인 예로는 황금쌀, 제초제 저항성 옥수수, 그리고 해충 저항성 면화가 있다. 황금쌀은 비타민 A 결핍 문제를 해결하기 위해 베타카로틴을 생산하도록 유전자가 변형된 쌀이고, 제초제 저항성 옥수수는 특정 제초제를 뿌려도 죽지 않도록 만들어져 농약 사용을 편리하게 해준다. 해충 저항성 면화는 해충이 먹지 못하도록 특정 단백질을 만들어내서 농약 사용을 줄이는 역할을 한다.

•장점

유전자 변형 농산물의 가장 큰 장점은 생산성 향상과 유전자 보호이다. 또, 특정 영양소가 부족한 지역에는 황금쌀처럼 영양을 강화한 작물을 통해 건강 문제를 개선할 수 있다. 뿐만 아니라 가뭄이나 염분에 강한 작물을 개발하면 기후변화에 대응하는 농업도 가능해진다

•전망

앞으로 GMO는 식량 문제, 기후 변화 대응, 그리고 맞춤형 영양 공급 측면에서 점점 더 중요해질 것이다. 기술이 발전할수록 더욱 정교하고 안전한 GMO 작물이 개발될 것으로 기대된다. 다만, 소비자들의 인식 개선과 규제 체계 정비도 병행되어야 해서 사회적 합의 과정이 중요해질 것이다.

•실제 기사

최근 뉴스에서는 미국과 중국에서 GMO 작물의 상용화가 확대되고 있다는 기사를 볼 수 있다. 특히, 미국 농무부(USDA)가 새로운 내한성 옥수수 품종에 대해 상업적 재배 허가를 내렸다는 소식이 있었다. 이 옥수수는 추운 기후에서도 잘 자라 생산성을 높이는 데 기여할 것으로 기대되고 있다. 국제기구에서는 GMO 기술을 통해 개발도상국의 식량 안보 문제를 해결하는 데 집중하고 있다는 내용도 자주 보인다.

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생물정화기법이란 미생물의 생분해 능력을 높여 오염물질을 제거하는 기술로 생물활성화기법과 생물 접종법이 있다. 생물활성화기법은 자연환경에 존재하는 기름분해 미생물의 자연정화능력을 극대화하기 위해 질소, 인 등 무기 영양물질을 첨가하는 방법이고 생물접종법은 영양물질과 함께 유류분해 능력이 뛰어난 균주를 추가로 접종해 분해속도를 높이는 방법이다.

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1. 세포발견

17세기 중반, 영국의 과학자 로버트 훅은 자신이 직접 만든 현미경으로 코르크 조각을 관찰하다가, 벌집 모양의 작은 칸들이 규칙적으로 배열된 구조를 발견하였다. 그는 그 구조가 수도원의 작은 방을 닮았다고 생각하여 라틴어로 ‘작은 방’을 뜻하는 ‘셀(cell)’이라는 이름을 붙였다. 훅이 본 것은 실제로는 죽은 식물 세포의 세포벽이었지만, 이 발견은 생명체의 기본 단위가 세포라는 사실을 밝혀내는 세포 이론의 출발점이 되었다. 이후 네덜란드의 과학자 안톤 판 레이우엔훅이 훨씬 정밀한 현미경을 개발하여 세균, 정자, 적혈구 등 살아 있는 세포를 관찰하면서 생명 과학 연구는 한층 더 발전하게 되었다.

2. 백신개발

이처럼 현미경 발달을 통해 눈에 보이지 않던 미세한 생명체의 존재가 드러나자, 사람들은 병의 원인과 생명 현상에 대한 탐구를 본격적으로 시작하게 되었다. 18세기 후반에는 감염병으로 고통받던 사람들을 구하기 위한 연구가 활발히 이루어졌고, 그 결과 영국의 의사 에드워드 제너가 인류 최초의 백신을 개발하였다. 당시 유럽에서는

천연두라는 전염병이 많은 사람의 목숨을 앗아가고 있었는데, 제너는 소에게 생기는 가벼운 질병인 우두에 걸린 사람은 천연두에 걸리지 않는다는 사실을 알아냈다. 그는 소에게서 채취한 우두 고름을 어린이의 팔에 주입하는 실험을 통해, 천연두에 대한 면역이 생긴다는 것을 확인하였다. 이로써 인류 최초의 예방접종, 즉 백신이 탄생하였고, 그 덕분에 수많은 사람이 전염병으로부터 보호받을 수 있게 되었다. 제너의 백신 개발은 이후 여러 과학자들이 다양한 질병의 백신을 연구하고 개발하는 계기를 마련하였으며, 현대 면역학의 기초를 세운 중요한 사건이었다.

3. 페니실린 발견

시간이 흘러 20세기 초, 의학계에서는 여전히 세균 감염으로 사망하는 사람이 많았다. 그러나 1928년, 또 한 번 인류의 생명을 구한 놀라운 발견이 이루어졌다. 영국의 미생물학자 알렉산더 플레밍은 실험실에서 세균을 배양하던 중, 우연히 한 배양접시에 자란 푸른곰팡이 주변에서 세균이 자라지 못하는 현상을 발견하였다. 그는 그 곰팡이가 세균의 성장을 억제하는 물질을 만들어낸다는 사실을 알아내고, 그 물질을 ‘페니실린'이라 명명하였다. 페니실린은 인류 역사상 최초의 항생제로서, 세균 감염으로 사망하던 사람들을 효과적으로 치료할 수 있는 혁명적인 약이었다. 이후 과학자 하워드 플로리와 에른스트 체인이 페니실린을 정제하고 대량 생산에 성공하면서, 제2차 세계대전 중 많은 군인과 민간인의 생명을 구하게 되었다. 이들은 1945년 노벨 생리의학상을 공동으로 수상하며, 인류 건강에 지대한 공헌을 남겼다.

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발효 식품은 곰팡이, 세균, 효모 등 미생물의 작용으로 유기물이 분해되어 새로운 성분이 만들어진 식품입니다. 발효 과정을 통해 단백질은 아미노산으로, 전분은 포도당으로 분해되어 소화가 용이해지고, 구수한 맛과 감칠맛이 더해지며, 유기산 등이 생성되어 김치처럼 식중독균 성장을 억제하는 등 건강에도 유익한 영향을 줍니다. 김치, 된장, 청국장, 막걸리, 요거트 등이 대표적인 발효 식품이며, 세계적으로도 널리 섭취되고 있습니다.

발효 식품의 특징 및 이점

소화 촉진:

복잡한 유기물(단백질, 전분)이 미생물에 의해 소화되기 쉬운 작은 분자(아미노산, 포도당)로 분해됩니다.

맛과 풍미 향상:

아미노산, 포도당, 지방산 등이 생성되어 맛과 풍미가 좋아집니다.

영양 성분 강화:

발효 과정에서 비타민 생성이 증가하거나 유익한 물질이 생성됩니다.

면역력 증진:

유익균이 장내 유익균을 늘리고, 면역 세포의 훈련을 돕습니다.

식품 보존성 향상:

유기산 등 생성된 성분이 다른 병원균의 성장을 억제합니다.

대표적인 발효 식품

한국 발효 식품: 김치, 된장, 간장, 고추장, 젓갈, 청국장.

세계 발효 식품: 낫토(일본), 요거트와 치즈(유럽), 올리브 오일(스페인) 등.

기타 발효 식품: 막걸리와 같은 주류, 빵, 식초 등.

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바이오프린팅 인공장기 응용기술센터는 포스텍 내 부설 연구소로, 산업통상자원부의 지원을 받아 설립된 센터입니다. 이 센터는 스마트특성화 기반구축사업의 일환으로 2022년부터 2024년까지 3년 동안 진행된 프로젝트의 결과로 탄생했습니다. 주요 목표는 바이오프린팅 기술을 활용하여 이식 가능한 바이오 인공 조직을 제작하고, 이를 임상시험에 활용할 수 있는 공공 인프라를 구축하는 것입니다. 이를 통해, 바이오프린팅에 필요한 고가의 장비와 기술을 개별 기업들이 부담 없이 활용할 수 있는 환경을 제공합니다.

주요 장비 및 인프라

센터는 바이오프린팅에 필요한 물성 평가 시스템, 세포 배양 장치, 프린터 장비 등 다양한 장비를 갖추고 있습니다. 이를 통해 바이오프린팅이 이루어지는 전 과정—기술적 준비, 프린팅 후 제품 평가 등—을 지원하고 있습니다. 이러한 장비들은 바이오프린팅 기술을 상용화하려는 기업들이 초기 투자 비용 부담을 덜고, 효율적인 연구개발을 할 수 있게 돕습니다.

예시

인공 간 제작: 이 센터는 바이오프린팅 기술을 활용해 인공 간 조직을 프린팅하는 연구를 진행하고 있습니다. 세포를 배양하고, 이를 바이오프린터로 정밀하게 프린팅하여, 실험적으로 이식 가능한 간 조직을 만드는 것이 목표입니다. 이 과정에서 물리적, 화학적 특성을 평가하는 시스템을 통해 품질을 확인하고, 최종적으로 사람에게 이식 가능한 수준까지 발전시키는 방향으로 연구가 진행됩니다.

장점

비용 효율성: 바이오프린팅 장비는 매우 고가입니다. 그러나 바이오프린팅 인공장기 응용기술센터는 이 장비들을 여러 연구 기관과 기업들이 공유할 수 있도록 하여, 개별 기업들이 장비를 구매하고 유지하는 데 드는 막대한 비용 부담을 줄여줍니다. 이를 통해, 다양한 연구팀이 더 효율적으로 협력하고, 빠르게 기술을 발전시킬 수 있는 환경을 제공합니다.

단점

초기 투자와 유지비용: 바이오프린팅 기술은 매우 정교하고 특수화된 기술이기 때문에, 초기 구축에 드는 비용이 크며, 장비의 유지비용도 상당히 높습니다. 또한, 최신 상태의 장비와 기술을 계속해서 유지하려면 지속적인 투자가 필요하고, 이는 센터 운영에 있어 재정적 부담을 줄 수 있습니다.

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바이오프린팅 인공장기 응용기술센터는 바이오프린팅 기술의 상용화와 발전을 촉진하는 중요한 연구 환경을 제공하고 있습니다. 장점으로는 비용 효율성 덕분에 연구자들이 고가의 장비를 부담 없이 사용할 수 있다는 점이 있지만, 단점으로는 초기 구축과 지속적인 유지보수에 드는 비용 부담이 존재한다는 점도 함께 고려해야 합니다.

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생명 기술은 인류가 오래전부터 생활 속에서 생명체를 이용하면서 발전해 온 기술이다. 고대 이집트에서는 이미 포도주와 빵, 치즈 등을 만들기 위해 미생물을 이용한 발효 기술을 사용하였다. 이러한 기술은 생명체의 특성을 이용한 인류 최초의 생명 기술로, 경험과 관찰을 통해 전해 내려왔다. 당시 사람들은 미생물의 존재를 알지 못했지만, 자연스럽게 생명 현상을 이용하여 식품을 가공하고 보존하는 방법을 터득하였다. 17세기에 들어서면서 생명 기술의 발전은 큰 전환점을 맞이하였다. 현미경이 발명되면서 사람들은 눈으로 볼 수 없던 미세한 생명체의 세계를 관찰할 수 있게 되었기 때문이다. 1665년 로버트 훅은 현미경으로 코르크 조각을 관찰하다가 작은 방 모양의 구조를 발견하고 이를 ‘세포(cell)’라 이름 붙였다. 이어서 안톤 판 레이우엔훅은 자신이 직접 만든 현미경으로 세균과 같은 미생물을 관찰하며 생명체의 근본 단위에 대한 이해를 넓혀 나갔다. 이 시기의 현미경 발명은 생명 과학 발전의 기초가 되었다. 19세기에 이르러 생명 현상을 과학적으로 이해하려는 노력이 활발해졌다. 루이 파스퇴르는 발효가 미생물의 작용에 의해 일어난다는 사실을 밝혀냈으며, 이 연구를 통해 백신 개발과 멸균법이 발전하게 되었다. 그의 연구는 생명체의 활동이 인간의 생활에 직접적인 영향을 준다는 것을 증명한 중요한 성과였다. 한편 오스트리아의 수도사 그레고어 멘델은 완두콩을 이용한 실험을 통해 유전의 기본 법칙을 발견하였다. 멘델의 연구는 후에 현대 유전학의 기초가 되어 생명 기술이 과학적으로 발전하는 데 큰 밑거름이 되었다. 20세기 초와 중반에는 세포와 유전에 대한 연구가 더욱 심화되었다. 1953년 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭은 DNA의 이중 나선 구조를 밝혀냄으로써 생명체의 유전 정보가 어떻게 저장되고 전달되는지를 과학적으로 설명할 수 있게 되었다. 이 발견은 생명 기술의 새로운 시대를 여는 계기가 되었으며 세포 배양 기술과 미생물 이용 기술도 함께 발전하였다. 이후 1970년대에는 유전자 재조합 기술이 개발되면서 생명 기술은 한 단계 더 도약했다. 과학자들은 서로 다른 생물의 DNA를 인위적으로 결합하여 원하는 형질을 가진 생물을 만들 수 있게 되었고 이를 통해 인슐린과 같은 의약품을 대량 생산할 수 있게 되었다. 1996년에는 복제양 돌리가 탄생하며 복제 기술이 현실화되었고 줄기세포 연구가 활발히 진행되면서 손상된 조직이나 장기를 치료하려는 시도가 이어졌다. 21세기에 들어서는 생명 기술이 정보 기술, 나노 기술 등과 결합하면서 더욱 빠르게 발전하고 있다. 특히 유전자 편집 기술은 DNA의 특정 부분을 정밀하게 수정할 수 있게 하여 맞춤형 치료나 유전병 예방에 활용되고 있다. 또한 친환경 소재 개발, 식량 문제 해결, 생물자원 보존 등 다양한 분야에서 생명공학 기술이 중요한 역할을 하고 있다. 이처럼 생명 기술은 단순히 생명체를 관찰하던 시대를 지나 이제는 생명 현상을 이해하고 조작할 수 있는 수준에 이르렀다. 고대의 발효 기술에서부터 현대의 유전자 편집 기술에 이르기까지 생명 기술의 발전은 인류의 삶을 풍요롭고 건강하게 만드는 데 큰 기여를 해왔다. 앞으로도 생명 기술은 인류의 지속 가능한 미래를 위한 핵심 과학으로서 더욱 중요한 역할을 하게 될 것이다.

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생명기술의 발달 과정은 근대 이전, 근대 이후, 현대로 나눌 수 있다.

1. 근대 이전에는 (경험 기반의 기술)

발효 기술: 미생물을 이용해 술, 빵, 치즈 등을 만들었다. 이는 최초의 생명 기술로 여겨지며 미생물의 존재를 알지 못한 채 이루어졌다.

육종 기술: 우량 가축과 종자를 선별하고 품종을 개량했다. 이는 경험을 바탕으로 한 선택적 교배를 통해 더 나은 품종을 얻는 방식이다.

2. 근대 이후 (과학적 발견 및 기술 발전)

현미경 발명 (1665년): 세포와 미생물을 관찰할 수 있게 되어, 미생물에 대한 연구와 세포 소기관, 염색체 등의 발견이 가능해졌다.

백신 개발 (1796년): 천연두 백신이 개발되어 질병 예방의 새로운 장을 열었다.

유전 법칙 발견 (1865년): 멘델이 유전 법칙을 발표하여 유전의 원리를 과학적으로 설명하기 시작했다.

페니실린 발견 (1928년): 세균 감염을 치료할 수 있는 항생제가 발견되었다.

DNA 이중나선 구조 규명 (1953년): 왓슨과 크릭이 DNA 구조를 밝혀내면서 유전 정보의 저장 및 전달 원리를 이해하는 데 결정적인 기여를 했다.

유전자 재조합 기술 개발 (1973년): 유전자를 인위적으로 조작하고 새로운 유전자를 만들어내는 기술이 개발되었다.

3. 현대 (첨단 기술 융합 및 응용)

인간 게놈 프로젝트 완성 (2003년): 인간의 유전체 지도가 완성되어 질병 치료 및 진단에 활용하는 기반이 마련되었다.

동물 복제 기술 (1996년): 복제 기술이 개발되어 생명 복제에 대한 연구가 진전되었다.

첨단 기술과의 융합: 로봇 수술, 인공 관절, 인공 혈액, 생체 인식 등 다른 첨단 기술과 결합하여 보건·의료, 환경 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.

유전자 치료 및 맞춤 의학: 질병 치료, 신약 개발, 맞춤 의학 등의 분야에서 생명 기술의 활용이 확대되고 있다.

생명 기술의 발달에 따른 장점 및 단점

장점

식량 문제 해결: 유전자 변형 작물 생산을 통해 식량 자원의 생산성을 높여 식량 부족 문제를 해결하는 데 기여할 수 있다.

질병 치료 및 예방: 항암제나 백신과 같은 의약품을 개발하고, 유전자 치료를 통해 난치병을 치료하는 등 질병 퇴치에 기여한다.

평균 수명 연장: 질병을 치료하고 예방함으로써 인간의 건강을 증진하고 평균 수명을 늘리는 데 도움을 줄 수 있다.

환경 복원 및 에너지: 환경 오염 물질을 정화하는 생명체를 만들거나 친환경적인 바이오 에너지원을 개발하는 등 환경 문제 해결에 활용될 수 있다.

단점

생명 윤리 문제: 복제나 유전자 재조합 등 생명체를 인위적으로 조작하는 과정에서 인간 존엄성과 관련된 다양한 윤리적 문제가 발생할 수 있다.

식품 안전성 논란: 유전자 변형 식품의 안전성에 대한 우려가 제기되기도 한다.

생태계 교란 위험: 생명기술로 인해 생산된 새로운 생명체가 기존 생태계에 예상치 못한 교란을 일으킬 가능성이 있다.

유전 정보 유출 위험: 개인의 유전 정보가 유출될 경우 심각한 개인정보 침해로 이어질 수 있다.

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밀폐형 스마트팜 시스템인 식물공장에서는 연중 작물을 안정적으로 생산할 수 있다. 외부와 격리된 실내에서 발광다이오드(LED) 등 인공광과 온습도 조절장치, 이산화탄소 농도 제어 및 양액 공급장치 등을 활용해 정밀하게 환경을 제어하면 기후와 상관없이 작물 재배가 가능하기 때문이다.

이런 까닭에 농업 선진국에서는 기후변화와 식량안보 문제의 해법으로 주목받아 식물공장이 빠르게 확산하고 있다. 하지만 국내에서는 아직 상용화보다는 시험적 보급 단계에 머물러 있는 실정이다. 막대한 초기 시설 투자 비용 부담, 낮은 수익성, 유통·판매 기반 부족 등이 식물공장 확산의 걸림돌로 지적되고 있다. 스마트농업 솔루션업체 ‘네토그린’은 이러한 문제 해결을 위해 누구나 손쉽게 운영할 수 있는 ‘보급형 식물공장’ 개발·보급에 주력하고 있다.

식물공장 예시: 미국 에어로팜, 일본 스프레드, 한국 팜에이트

장점: 1. 날씨와 외부온도의 영향을 덜 받는다.

2. 계획적이고 안정적인 재배가 가능하다.

3.농업경력이 짧은 사람도 쉽게 재배할수 있다.

4. 병해충을 예방할수 있다.

5. 기본 농업이 어려운 곳 에서도 재배할수 있다.

단점: 1. 도입 비용이 많이든다.

2. 재배작물이 한정되어있다.

3. IT와 기계 조작이 관한 지식이 요구된다.

4. 전기료, 수도세등 유지비용이 많이든다.

역사: 미래의 식량난과 농경지 부족문제를 해결하기 위해 1999년 미국 컬럼비아대의 딕슨 데스포미어 교수가 빌딩형 식물공장 모델을 처음 제시했다. 처음에는 사람들의 인식이 좋치 않았지만 불과 10년이 지난 이후 이는 실현될수 있었다. 최근에는 사물인터넷 기술을 사용하여 농작물 재배 시설의 온도, 습도, 일조량, 이산화탄소, 토양들을 측정 분석하고 분석 결과에 따라서 제어장치를 구동하여 적절한 상태로 변화시키는 단계까지 이르렀다. 또한 스마트 기기를 통해 원격제어까지 가능해졌다.

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2조 김성민,김성우,김세홍,변우경,서현우,손수한,송윤서

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2조 김성민,김성우,김세홍,변우경,서현우,손수한,송윤서

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생명기술의 활용분야 2차시

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생명기술의 활용분야 2차시

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<생명 기술의 발달 과정> 시나리오 2차시 3모둠(14번 송하울, 15번 안지훈, 16번 이동겸, 20번 정승혁, 21번 정이준, 22번 조재권)

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<생명 기술의 발달 과정> 시나리오 2차시 3모둠(14번 송하울, 15번 안지훈, 16번 이동겸, 20번 정승혁, 21번 정이준, 22번 조재권)

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1.발효기술이용
발효기술 이용이란 기원전 1700년 고대 수메르 사람들을 효모로 곡식을 발효시켜 술을 빚었다.

2.백신개발
백신개발이란 1796년 영국의 에드워드 제너가 천연두 백신을 만들었다.
천연두 백신개발의 성공은 다양한 백신연구가 활발하게 이루어질 수 있는 계기를 마련하였다.

3.유전법칙 발견
유전법칙 발견이란 1863년 오스트리아의 멘델은 완두콩의 유전실험을 통해 식물의 형질에대한 유전법칙을 발견하였다. 이후 유전학 및육종학의 발달에 크게 이바지하였다.

4.페니실린 발견
페니실린 발견이란 1928년 영국의 알렌서더 플레밍이 페니실린을 발견하였다. 페니실린은 박테리아로 발생한 병을 치료하는 데 사용되었고, 이후 전염병에 걸린 수많은 사람들의 목숨을 살렸다.

5.암 발병 억제 유전자의 기능 규명
암 발병 억제 유전자의 기능 규명이란 2007년 암 발병 억제하는 유전자가 어떻게 작용하는지를 밝혀내었다.

6.혈관용 마이크로 로봇 개발
혈관용 마이크로 로봇 개발이란 2010년 혈관용마이크로 로봇을 살아있는 미니 돼지의 혈관에 주입하여 이동하는데 성공하였다.

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1.줄기세포의 정의

배아 또는 성체에 있는, 여러 종류의 세포로 분화할 수 있는 미분화 세포.

2.줄기세포의 특징

1) 자가재생능력

스스로 분열하여 동일한 줄기세포를 지속적으로 만들어낼 수 있음.

2) 분화능력

다양한 세포 종류로 분화할 수 있는 능력.

3) 미분화 상태 유지

아직 특정 조직이나 세포로 완전히 분화되지 않은 미성숙 상태.

3. 줄기세포의 장점

1. 재생의료와 조직공학에 활용

2. 질병 연구 및 신약 개발

3. 다양한 분화능력

4. 줄기세포의 단점

1. 윤리적 문제

2. 면역거부 반응 가능성

3. 종양 형성 위험

4. 기술적•경제적 한계

5. 암세포화 위험

6. 고비용•의료 격차

5. 줄기세포의 종류

•배아 줄기세포

•성체줄기세포

•유도 만능 줄기세포

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줄기세포는 분화하지 않은 미분화세포로, 자가 복제(반복 분열) 능력을 가지면서 동시에 여러 종류의 신체 조직 세포로 분화할 수 있는 세포입니다. 나무의 줄기에서 가지와 잎이 돋아나는 것처럼, 우리 몸의 다양한 세포(피부, 뼈, 신경, 근육 등)의 기원이 됩니다. 이러한 능력으로 인해 손상된 조직을 복구하고 재생하는 치료에 응용될 수 있습니다.

줄기세포의 종류

배아줄기세포: 수정란에서 유래하며 모든 종류의 세포로 분화할 수 있는 능력이 뛰어납니다.

성체줄기세포: 성인의 신체나 조직에 존재하며, 특정 조직(골수, 지방 등)에 분포합니다. 배아줄기세포에 비해 분화 능력이 제한적이지만 윤리적 문제가 적습니다.

역분화 줄기세포(iPS세포): 성체의 다른 세포를 유전자 조작을 통해 줄기세포와 유사한 상태로 되돌린 것입니다.

줄기세포의 장점

뛰어난 분화 능력: 배아줄기세포는 모든 종류의 세포로 분화할 수 있어, 조직 재생과 장기 복제 연구에 큰 잠재력을 가집니다.손상된 조직 재생: 줄기세포는 손상된 조직으로 이동하여 기능을 회복시키고 염증 환경을 개선하는 데 도움을 줄 수 있습니다.면역 거부 반응 회피: 환자 자신의 세포로 만든 줄기세포(성체줄기세포 또는 유도만능줄기세포)를 사용하면 면역 거부 반응을 피할 수 있습니다.안정성 및 접근성: 지방이나 골수 등에서 추출하는 성체줄기세포는 윤리적 문제 없이 비교적 안정적이고, 충분한 양을 얻을 수 있습니다.

줄기세포의 단점

종양 발생 위험: 배아줄기세포와 유도만능줄기세포는 종양을 형성할 수 있는 위험이 있습니다.윤리적 문제: 인간 배아에서 얻는 배아줄기세포는 초기 생명체 훼손과 관련된 윤리적 논란이 있습니다.면역 거부 반응: 기증된 배아줄기세포를 환자에게 이식할 경우 면역 거부 반응을 일으킬 수 있습니다.제한된 분화 능력: 성체줄기세포는 특정 조직으로만 분화할 수 있어 배아줄기세포만큼 다양한 세포로 분화하기 어렵습니다.채취 및 분리 과정의 어려움: 골수 채취는 침습적일 수 있고, 지방 줄기세포 추출도 복잡한 과정을 거칩니다.비용: 유도만능줄기세포는 분화 효율이 낮아 생산 비용이 많이 들 수 있습니다.

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4조 2차시(채지훈 최성진 임동건 조성호 장호영 임하율) 생명기술의 특징, 영향과 전망

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4조 2차시(채지훈 최성진 임동건 조성호 장호영 임하율) 생명기술의 특징, 영향과 전망

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1.식물 공장

채소 선도거래로 수익성 증가, 농촌 고령화 위기 등의 문제의 대안, 온습도 이산화탄소 농도 LED조명 양액 공급 자동화, 장점은 날씨 외부온도 영향 덜받음 계획적인 재배 단점 도입비용이 많이 든다 전기료 등의 비용 발생

유전자 편집 기술: 유전자 가위 기술 등을 이용하여 식물의 특성 유전자를 편집하여 병충해 저항성 증가, 작물의 품질 및 수확량 증가, 조직 배양 기술:식물 조직에서 분리된 단일 세포나 조직을 이용 식물체로 재배하는 기술, 무균 환경에서 대량 증식이 가능

2.유전자변형 동식물

유전자 변형 동식물이란 유전자 변형 기술을 이용해 새로운 특성을 갖게 한 농산물를 말한다. 장점에는 환경 오염 저감, 자원 효율성 증대, 질병 저항성 증가 등이 있다. 단점에는 생태계 교란, 알레르기 유발 가능성 등이 있다. 유전자 변형 동식물의 원리는 유전자 재조합 기술을 이용한다. 대표적인 유전자 변형 식물에는 옥수수,토마토등이 있다.

3. 발효 식품

발효 식품은 곰팡이, 세균, 효모 등 미생물의 작용에 의해 유기물이 분해되어 새로운 성분을 합성하는 발효과정을 통해 만든 식품이다.유기물이 분해될때 유기산,아미노산등 새로운 유용ㄷ핸 대사 산물이 생겨나면서 영양가,기호성,저장성이 향향상된다.또한, 소화력 증진, 장내 미생물의 항성 유지등 여러 부가적인 이득을 주고 있다.

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바이오 의약품이란 합성 의약품과는 다르게, 생물의 세포와 조직을 이용해 만든 의약품이다.

예를 들어 세균을 이용한 백신이나 동물에게서 추출한 대장균 유전자를 재조합하여 만든 인슐린 성장 호르몬이 있다.

그중 인터페론은 포유류 생물이 만드는 면역 단백질로,

세포 내 바이러스 증식을 막는다.

인터페론을 생명공학 기술을 이용해 더 효율적인 병원체에 대항하는 인터페론-알파를 개잘하여 사용하고 있다.

바이오시밀러는 바이오의약품을 복제한 약품으로,

아달리무맙 바이오시밀러같은 약품이 있다.

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1.생물 정화 기술은 미생물, 곰팡이, 식물 등을 오염된 토양 물 공기등을 정화하는 기술이다.

2. 바아오 장기는 인간에게 이식 가능한 부작용 없는 생체 장기로, 주로 돼지나 원숭이 등 인간과 분류상으로 가까운 동물의 장기나 줄기세포로부터 얻어낸 장기 등을 말한다. 예로 오가노이드 등이 있다.

3.바이오의약품은 사람이나 다른 생물에서 유래한 성분을 원료로 하여, 유전자 재조합 기술이나 세포 배양 기술 등을 통해 제조되는 의약품이다.

4.생물체나 유기성 폐기물로부터 얻어내는 에너지를 바이오 에너지라고 말한다.

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1.바이오 의약품

바이오 의약품은 화학적으로 합성된 약품인 합성 의약품과는 다르게 생물의 세포•조직 등을 이용하거나 생명공학 기술을 이용해 만든 의약품으로, 예를 들자면 백신('세균' 이용), 인슐린,성장 호르몬 등이 있고,바이오의약품은 살아있는 세포 등에서 유래한 물질을 이용해 만드는 의약품이며, 바이오시밀러는 특정 바이오의약품의 특허가 만료된 후, 오리지널 의약품과 성질과 효능 비슷한 복제 의약품이다.

2.바이오 장기

인간에게 이식할 수 있는 부작용이 없는 장기이다

사람의 장기와 비슷한 동물로부터 얻은 장기,여러가지 신체 조직으로 변화할 수 있는 능력을 가지고 있는 줄기세포로 만든 장기등이 있다

3.생물 정화 기술

생물 정화 기술(Bioremediation)은 미생물, 곰팡이,식물 등을 오염된 토양 물 공기 등을 정화하는기술 이다. 오염물질을 자연적으로 분해하거나 무해한 물질로 전환시키는 생물학적 작용을 활용하며, 오염 부위에 미생물의 활동을 촉진하거나 특정 미생물을 추가하는 방식 등이 사용된다.

4.바이오 에너지

생물체나 유기성 폐기물로부터 얻어내는 에너지를 말한다. 콩, 유채 등의 기름에서 얻어내는 바이오디젤, 보리, 옥수수 등에서 얻어내는 바이오 알콜, 음식물 쓰레기 등에서 얻어내는 바이오 가스 등이 있다. 최근에는 유전자 재조합 기술을 이용해 만든 미생물로 바이오 에너지를 추출하는 경우도 있다.

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2모둠2차시 박준우,박범진,김성윤,박강석

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2모둠2차시 박준우,박범진,김성윤,박강석

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1조 농업 축산 식품 분야의 활용 2차시 1번고건우,2번구범모,3번김경록,7번김지윤,8번류시원,9번류호운

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1조 농업 축산 식품 분야의 활용 2차시 1번고건우,2번구범모,3번김경록,7번김지윤,8번류시원,9번류호운

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3조 사공랑, 서민준, 송건후, 이주영, 이태건, 전한결

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3조 사공랑, 서민준, 송건후, 이주영, 이태건, 전한결

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생명 기술의 발달 과정

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유전자 변형 동물

돌물의 유전자를 인위적으로 조작하여 원래가지고 있지 않던 성질을 갖게하거나 기족성잘을 변환시킨 동물이다.

살제사례로

형광물고기,실험용쥐,연어,유전자변환 소,이종 장기 이식용돼지등이 있다.

장점

의학연구, 식량 생산, 산업적 활용

단점

윤리적 문제, 생태계 교란 위험,특허 및 독점문제등이 있다.

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1) 줄기세포의 정의

줄기세포는 '배아 또는 성체에 있는, 여러 종류의 세포로 분화할 수 있는 미분화 세포.' 입니다.

2)## 줄기세포 시장의 전망

줄기세포 분야는 난치병 치료와 조직 재생 분야의 혁신을 이끌 **미래 의학의 핵심 동력**으로 매우 밝은 전망을 가지고 있습니다.

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### 1. 시장 규모의 급격한 성장

글로벌 줄기세포 시장은 높은 성장률을 보이며 꾸준히 확대될 것으로 예측됩니다.

* **글로벌 시장:** 2019년 약 137억 8,000만 달러 규모였던 시장이 **연평균 10% 이상 성장**하여, **2025년에는 약 239억 5,000만 달러(약 27.1조 원)에 달할 것**으로 전망됩니다.

* **성장 동력:** 만성 질환의 증가, 고령화 사회로의 진입, 그리고 줄기세포 치료제의 잠재력에 대한 인식이 높아지면서 관련 R&D 및 임상시험이 빠르게 증가하는 것이 성장을 이끌고 있습니다.

### 2. 혁신적인 치료 분야 확대

줄기세포는 기존 치료법으로 해결하기 어려웠던 질환들에 대한 **근본적인 치료 대안**을 제시하며 응용 분야가 넓어지고 있습니다.

* **난치성/퇴행성 질환:** **파킨슨병, 당뇨병, 심근경색, 퇴행성 관절염, 황반변성** 등 다양한 질환에 대한 줄기세포 치료제 개발과 임상시험이 활발히 진행 중이며, 특히 유도 만능 줄기세포(iPSC)를 활용한 치료제 개발이 주목받고 있습니다.

* **정밀 재생의료:** **개인 맞춤형** 치료를 가능하게 하는 **유도 만능 줄기세포(iPSC) 기술**과 유전자 편집 기술 등의 첨단 바이오 기술이 융합되어 치료 효율을 높일 것으로 기대됩니다.

*규제 환경 개선:** 한국의 **첨단재생바이오법(첨생법)**과 같은 주요 국가들의 규제 완화 및 지원 정책은 임상 연구와 제품화를 가속화하며 시장 성장을 뒷받침할 전망입니다.

줄기세포는 의학적 혁신뿐만 아니라 큰 경제적 가치를 창출하며, 앞으로도 지속적인 성장세를 보일 것으로 예측됩니다.

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미탈리포프 박사(Shoukhrat Mitalipov)와 오리건 건강과학대학교(OHSU) 연구팀은 최근 인간 피부 세포를 사용하여 기능적인 난자(卵子)를 생성하는 획기적인 연구를 발표했습니다. 이 연구는 2025년 9월 30일자 *네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)*에 실렸으며, 불임 치료와 동성 커플의 유전적으로 관련된 자녀를 가질 수 있는 가능성을 제시합니다

기술적 세부 사항

핵 이식: 성인의 피부 세포에서 핵을 추출하여 난자에 이식

미토마이오시스 도입: 비생식 세포에서 발생할 수 있는 염색체 과잉을 제거하기 위해 새로운 세포 분열 방식 적용

염색체 문제: 복제된 난자에서 염색체 수의 불균형이 발생하여 정상적인 발달이 어려움

배양 결과: 초기 배반포 단계까지 발달한 난자는 약 9%에 불과하며, 대부분 염색체 이상으로 인해 정상적인 발달이 제한됨

윤리적 및 기술적 고려사항

윤리적 논란: 배아의 생성과 파괴를 동반하는 연구는 생명 윤리와 관련된 논란을 일으킴

법적 규제: 많은 국가에서 인간 배아 복제 연구에 대한 법적 제한이 있으며, 임상 적용을 위한 법적·사회적 논의가 필요함

기술적 한계: 복제 성공률이 낮고, 배아가 정상적으로 발달하는 비율이 매우 적음

결론

이번 연구는 인간 배아 줄기세포 복제의 가능성을 보여주는 중요한 진전을 의미하지만, 기술적 한계와 윤리적 논란으로 인해 임상 적용까지는 시간이 더 필요합니다. 향후 연구를 통해 복제 효율성과 안전성을 개선하고, 윤리적 기준을 마련하는 것이 중요합니다.

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바이오의약품(biomedicine)은 유전자재조합기술과 세포배양기술 등 새로운 생물공학 방식을 이용하여 사람 혹은 다른 생물체에서 유래된 단백질과 호르몬을 원료 및 재료로 해서 만든 의약품

바이오시밀러(biosimilar) 또는 동등생물의약품은 특허가 만료된 생물의약품에 대한 복제약을 말한다. 바이오 복제약, 바이오제네릭(Biogeneric)이라 부르기도 한다. 일반의약품은 화학합성 제제로 저분자 화합물이라, 동일한 성분을 화학적으로 합성하는 것이 가능하다.

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줄기세포의 정의와 종류,장단점

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줄기세포의 정의와 종류,장단점

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줄기세포(Stem Cell)의 정의

• 줄기세포(Stem Cell)는 우리 몸의 모든 세포나 조직으로 바뀔 수 있는 원시단계의 세포를 말합니다.
줄기세포는 분화라는 과정을 통해 각각의 기능이 생기고 형태가 바 뀌게 되는데 아직 분화하지 않은 미분화 상태로 존재하며,
스스로 증식하는 재생 능력이 있고, 여러 가지 세포로 분화할 수 있 는 다분화 능력을 가지고 있습니다.
기존에 치료가 어려웠던 난치성 질환 및 만성질환을 치료할 수 있는 다양한 줄기세포 치료제가 연구 중에 있으며,
이미 줄기세포 치료제로 허가를 받아 난치성 질환에 사용되기도 하 는 등 전 세계적으로 많은 연구가 진행되고 있습니다.

• 배아줄기세포(Embryonic Stem Cell)는 수정란에서 유래한 세포 로, 모든 세포로 분화할 수 있는 무한한 능력을 지닌 세포입니다. 이러 한 특성을 이용하여 부상이나 질병 등으로 조직이 손상되었을 때 배아 줄기세포를 원하는 조직으로 분화시켜 그 조직을 재생시키는 데 이용 할 수 있도록 연구 중에 있으나 수정란을 이용하기 때문에 윤리적 문 제 에 봉착되어 연구에 어려움이 있습니다.

• 성체줄기세포(Adult Stem Cell) 는 여러 조직에 다양하게 존재하고 있으며, 말초 혈액, 지방, 골수, 태반, 탯줄 등에서 쉽고 안전하게 채취 되고 있습니다. 이미 특정 기능을 하도록 분화된 세포이므로, 각각의 줄기세포에 따라 분화가능 정도와 적용 질환이 다릅니다. 예를 들면 조혈모세포는 혈액세포로, 중간엽 줄기세포는 뼈, 연골, 지방, 섬유조 직으로 분화 가능한 특징이 있습니다.

줄기세포의 장점

강한 분화 능력:

줄기세포는 뼈, 신경, 근육 등 다양한 종류의 세포로 분화할 수 있는 능력이 있어, 손상된 조직을 재생하고 새로운 조직을 만드는 데 사용될 수 있습니다.

손상된 조직의 재생 및 복구:

줄기세포의 호밍 작용(Homing effect)을 통해 손상된 부위를 찾아가 연골 재생, 염증 완화 등 다양한 치료 효과를 기대할 수 있습니다.

면역 거부 반응 최소화:

환자 자신의 세포를 이용한 줄기세포는 면역 거부 반응을 일으킬 위험이 적어 안전하게 치료에 활용할 수 있습니다.

줄기세포의 단점

윤리적 문제:

배아줄기세포는 수정란 단계의 인간 생명을 해칠 수 있어 윤리적인 논란이 지속되고 있습니다.

종양 발생 위험:

유도만능줄기세포는 암으로 변할 수 있는 종양 발생 가능성이 있습니다.

낮은 분화 효율 및 제한적 적용:

성체줄기세포는 분화능력이 제한적이며, 유도만능줄기세포는 분화 유도가 어려워 비용이 많이 듭니다.

채취 과정의 불편함:

중간엽줄기세포는 골수 채취 등 침습적인 과정이 필요할 수 있습니다.

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환경은 지구의 모든 생물과 무생물을 아우르는 상태를 의미하며, 일반적으로 자연환경과 생활환경을 포함합니다.

환경은 인간의 활동과 밀접하게 연결되어 있으며, 환경오염 등 다양한 사회적 이슈와도 깊이 관련되어 있습니다.

환경의 주요 개념과 분류

자연환경: 지하, 지표, 생태계, 자연경관 등 인간이 손대지 않은 자연의 상태를 말합니다.

생활환경: 인간이 생활하는 공간과 관련된 환경으로, 주거, 교통, 산업 등 인간의 일상과 밀접한 환경을 포함합니다.

인간환경: 인간의 활동으로 인해 변화된 환경을 의미합니다.

환경과 관련된 사회적 이슈

환경오염: 인간의 활동이 환경에 부정적 영향을 미치는 현상으로, 대기오염, 수질오염, 토양오염 등이 대표적입대표적입니다

환경정책: 대한민국 환경정책기본법 등에서는 자연환경과 생활환경을 모두 보호·관리 대상으로 삼고 있습니다.

지속가능경영: 기업들은 에너지 효율, 자원 순환, 재활용 등 다양한 환경 보호 활동을 통해 지속가능한 발전을 추구하고 있습니다.

환경은 우리 삶의 질과 직결되는 중요한 요소로, 정부와 기업, 개인 모두가 적극적으로 관리하고 보호해야 할 대상입니다

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*혈관용 마이크로 로봇이란?

혈관용 마이크로 로봇은 머리카락보다 얇은 초소형 로봇으로, 뇌경색, 심장마비 등 좁아지거나 막힌 혈관을 뚫고 치료제를 전달하며, 방사선 노출을 줄이는 원격 제어 방식으로 시술자의 안전과 정밀성을 높인다. 자기장을 이용해 움직임을 제어하며, 기존의 수동 시술보다 접근이 어렵던 부위까지 정밀하게 접근하고 약물 전달을 가능하게 하는 차세대 의료 기술이다. (위키백과)

*생명을 지키고 연장하려는 욕구

혈관용 마이크로 로봇은 인간의 생명을 지키고 연장하려는 욕구에서 탄생했다. 기존 치료법으로 접근하기 어려운 혈관 속 깊은 곳까지 정확히 도달해 질병을 치료함으로써, 더 많은 생명을 구하고 건강한 삶을 가능하게 한다. 이 기술은 인간의 가장 기본적이고 강력한 욕구인 ‘살고 싶다’는 본능을 실현하는 혁신적인 도구다.

*사례

세포만 한 잠수정이 혈관을 돌아다니며 혈전을 제거하고, 마이크로미터 크기의 잠수정이 인체 내부를 탐험한다. 각각 1960년대와 1980년대 제작된 공상과학 영화에 나오는 장면이다. 이런 SF 영화 같은 사례가 이제는 현실에서 이뤄지고 있다. 나노미터 크기를 목표로 ‘의학 로봇’이 발전하면서다. 눈에 보이지도 않는 크기로 작아진 로봇들은 이제 혈관과 뇌, 장기 등 접근이 어려웠던 인체 곳곳에 들어가 진단과 치료를 수행한다. (조선일보)

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바이오의약품은 살아있는 세포 등을 이용해 만드는 의약품 전반을 의미하며, 바이오시밀러는 이미 출시된 오리지널 바이오의약품의 특허가 만료된 후, 안전성과 효능을 입증하여 만든 동등한 복제약을 말합니다. 즉, 바이오의약품은 큰 범주이고, 바이오시밀러는 그 범주 안에 속하는 복제약이라고 할 수 있습니다.

바이오의약품 (Biological drugs)

정의:살아있는 세포나 유기체를 이용해 생산하거나 추출하여 만드는 의약품.

특징:분자 크기가 크고 구조가 매우 복잡하며, 생물학적 특성 때문에 100% 똑같이 만드는 것이 불가능합니다.

예시:백신, 유전자 치료제, 세포 치료제 등.

바이오시밀러 (Biosimilar)

정의:오리지널 바이오의약품의 특허가 만료된 후, 오리지널 의약품과 동등한 효능과 안전성을 입증한 복제 의약품.

특징:오리지널 의약품과 동일한 구조를 갖기는 어렵지만, 비임상 및 임상시험을 통해 오리지널과 유사한 치료 효과와 안전성을 가진다는 것을 입증해야 합니다.

개발 목적:오리지널 의약품보다 저렴한 가격으로 환자의 의료비 부담을 줄이고 의료 접근성을 높이기 위해 개발됩니다.

두 개념의 핵심 차이

범주:바이오의약품은 오리지널 약부터 복제약인 바이오시밀러까지 모두 포함하는 넓은 개념입니다.

개념:바이오시밀러는 오리지널 바이오의약품의 특허 만료 후, 오리지널의 효능과 안전성을 입증하여 만든 동등한 복제 의약품입니다.

개발 과정:바이오시밀러는 오리지널 바이오의약품 개발 후, 특허 만료 시점에 개발되어 오리지널과 비교하는 광범위한 비교 평가를 거칩니다.

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바이오의약품은 살아있는 세포나 조직을 배양하여 제조하는 고분자 의약품으로, 특정 질환에 효과적이고 부작용이 적으며, 제조에 고급 기술과 비용이 소요되지만, 특정 부위에 작용하여 효능이 강하고 오래 지속되는 장점이 있습니다.

바이오의약품

제조 방식: 살아있는 세포, 조직, 호르몬 등을 배양하여 제조.

분자 구조: 크고 복잡한 고분자 구조.

생산 공정: 복잡하며 오랜 시간과 고급 기술이 필요.

특징:

독성이 낮고 부작용이 적음.

특정 질병이나 특정 부위에 표적 작용이 가능.

효과가 더 강하고 오래 지속됨.

대표적인 예: 인슐린, 백신 등.

장점: 특정 부위에만 작용하므로 부작용이 적고, 희귀·난치성 질환 치료에 효과적이며, 효과가 더 강하고 오래 지속된다.

단점: 제조 공정이 매우 복잡하고 까다로워 생산 비용이 높으며, 제조 과정 중 변화에 민감하다

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3D 바이오프린팅이란 조직과 장기의 복잡한 3차원 구조를 3D 프린팅 기술을 사용하여 적층 방식으로 재현하는 기술을 말합니다. 기존의 3D 프린팅 기술에서 생체를 구성하는 세포와 생체 적합성 재료를 사용하여 프린팅하는 것이지요. 뼈, 치아와 같은 단단한 조직의 경우에는 CT나 MRI 기반의 의료 영상 정보를 바탕으로 환자 맞춤형 인공 지지체를 제작할 수 있습니다. 실제로 2014년 본 연구팀은 국내에서 세계 최초로 3D 바이오프린팅 기술과 환자의 CT 데이터를 바탕으로 안면 결손 부위에 대한 모델링 및 안면골 재건용 인공지지체를 제작한 후 성공적으로 이식한 경험이 있습니다.

뿐만 아니라, 실제 세포 및 생물학적 소재를 기반으로 인공 심장, 혈관, 피부 등을 제작할 수도 있습니다. 대표적인 사례로는 3D 바이오프린팅을 활용하여 이식이 가능한 투명 인공 각막과 체외 테스트용 인공 피부를 제작한 것입니다.

바이오 프린팅으로 만들수있는 바이오 장기는 손상된 장기의 기능을 대체하거나 회복하기 위해 생체자료나 생물학적 기술을 이용하여 만든 장기나 조직이다. 기존의 장기이식이나 인공장기의 한계를 깨기위하여 발달하고있는 분야다.

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환경 스트레스 저항성 작물 개발은 기후변화에 대응하고 식량 안보를 확보하기 위한 중요한 연구 분야로, 유전자 조작, 형질전환 기술 등을 활용하여 가뭄, 염분, 저온, 고온, 저산소 등 비생물학적 스트레스에 강한 작물을 개발하는 것을 목표로 합니다. 연구는 식물 내 스트레스 신호전달 기작을 이해하고, 관련 유전자를 찾아 조작하며, 이를 통해 생산성을 높인 고부가가치 작물 개발에 집중하고 있습니다.

개발 목표 및 필요성

기후변화 대응:기후변화로 인한 가뭄, 홍수, 고온 등의 환경 스트레스는 작물 생산성에 큰 피해를 줍니다.

식량 안보 확보:안정적인 작물 생산을 통해 전 세계적인 식량 부족 문제를 해결하고 식량 안보를 강화할 수 있습니다.

농업의 지속가능성 증진:스트레스에 강한 작물은 농업의 생산성을 높여 지속가능한 농업 시스템 구축에 기여합니다.

주요 연구 기술 및 방법

유전자 연구 및 조작:환경 스트레스에 반응하는 유전자를 찾아내고, 이 유전자의 발현을 조절하거나 다른 작물에 이식하여 스트레스 저항성을 부여하는 기술이 활용됩니다.

형질전환 기술:특정 유전자를 식물 유전체에 도입하여 스트레스 저항성을 가지는 형질전환 식물체를 개발하는 기술입니다.

모델 식물 연구:벼, 애기장대 등 특정 식물을 모델로 사용하여 스트레스 신호전달 기작을 밝히고, 이를 기반으로 다른 작물에 적용할 수 있는 기술을 개발합니다.

자연 유래 유전자 활용:극한 환경에 적응한 식물(예: 극지 식물)의 유전자를 활용하여 스트레스 저항성 유전자를 발굴하고 작물 개발에 응용할 수 있습니다.

연구 동향 및 성과

국내 연구 사례:농촌진흥청에서는 환경 스트레스 저항성과 플라보노이드 증진 화합물 개발을 통해 식물 영양제를 상품화하는 성과를 거두었습니다.

국제적 연구 동향:세계적으로 생명공학기술과 전통적 농업기술을 융합한 환경 스트레스 저항성 작물 개발에 대한 연구 및 특허 출원이 활발히 진행되고 있습니다.

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•유전 법칙 발견

유전 법칙은 오스트리아의 식물학자이자 수도사였던 그레고어 멘델이 1865년부터 1866년에 걸쳐 완두콩 실험을 통해 발견했습니다. 멘델은 완두콩의 7가지 형질(색깔, 모양 등)을 교배하여 우열의 법칙, 분리의 법칙, 독립의 법칙 등 유전의 세 가지 기본 원리를 정리하고 발표했지만, 당시에는 큰 주목을 받지 못했습니다. 멘델의 연구는 1900년에 휴고 드브리스 등 세 명의 생물학자에 의해 재발견되고 나서야 유전학의 중요한 이론으로 인정받게 되었습니다

완두콩 실험을 통해 유전이 융합되는 것이 아니라 입자와 같이 전달되는 불연속적 과정임을 증명하기위해 유전법칙을 발견하였고,

유전법칙의 대표적인 사례는 멘델의 완두콩 실험입니다.

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1. 1665년 세포 발견

로버트 훅 (Robert Hooke, 1665년)

영국의 과학자인 로버트 훅이 현미경으로 코르크(나무껍질)를 관찰하다가 작은 방들(셀, cell)처럼 생긴 구조를 발견했다. 그는 이것을 'cell'이라고 불렀는데, 원래 수도사들의 작은 방(cell)에서 따온 이름이다. 하지만 훅이 본 것은 죽은 식물 세포의 벽 부분이었다.

안톤 판 레이우엔훅 (Antonie van Leeuwenhoek)

네덜란드의 과학자 레이우엔훅은 자신이 직접 만든 현미경으로 물방울 속의 미생물, 혈액세포, 정자 등을 관찰했다. 그는 살아있는 세포를 처음으로 발견한 사람이다.

2. 1796년 백신 개발

1796년 에드워드 제너는 우두 고름을 이용해 천연두에 대한 면역을 만드는 백신을 최초로 만들었다.

이는 인류 역사상 가장 중요한 의학적 발견 중 하나로 꼽힌다.

이는 백신 개발의 시초가 되었고, 전염병 퇴치에 큰 기여를 했다.

3. 1928년 페니실린 발견

알렉산더 플레밍은 포도상구균(Staphylococcus) 배양 실험을 하고 있었는데, 어느 날 실험용 페트리 접시 하나를 깨끗하게 닦지 않고 놔뒀다.

그 접시에는 포도상구균이 가득 자라고 있었는데, 어느새 곰팡이 Penicillium notatum이 오염돼 있었다.

그런데 신기하게도, 곰팡이가 자란 부분 주변으로 박테리아가 전혀 자라지 않는 세균 생장 억제 구역이 생긴 걸 발견하였다. 플레밍은 그 곰팡이가 박테리아 성장을 막는 물질을 만들어낸다는 걸 직감했고, 그 물질이 바로 ‘페니실린’이라는 걸 알아냈다.

당시에는 감염병 치료에 사용할 수 있는 약물이 많지 않았는데, 페니실린이 등장하면서 세균 감염 치료가 혁신적으로 발전했다.

이렇듯 사람들은 병을 물리치고 건강을 유지하기 위해 연구를 계속하며 생명 기술을 발전시켜 왔다.

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줄기세포는 자기 복제 능력과 여러 종류의 세포로 분화하는 능력을 가진 원시 단계의 세포입니다. 줄기세포는 크게 배아줄기세포, 성체줄기세포, 그리고 유도만능줄기세포(iPS 세포)로 나뉘며, 손상된 조직을 재생하고 난치병을 치료할 수 있는 잠재력을 가지고 있어 재생의학 분야에서 중요한 연구 대상입니다.

•배아줄기세포: 정자와 난자가 만나 생성된 수정란(배아)에서 유래하며, 인체의 모든 세포로 분화할 수 있는 전능성 줄기세포입니다.

•성체줄기세포: 다 자란 성인의 신체 조직(골수, 지방, 신경 등)에 존재하며, 특정 조직의 세포로만 분화할 수 있는 다능성 또는 단능성 줄기세포입니다.

•유도만능줄기세포(iPS 세포): 유전자 조작을 통해 성인의 체세포를 분화 이전 단계로 되돌린 것으로, 이론적으로는 모든 종류의 세포로 분화가 가능합니다.

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줄기세포의 긍정적 영향이 있지만 부정적영향도 있습니다.

주요 부정적 영향의 예로는 이와 같이 있습니다.

윤리적 문제: 배아줄기세포는 배아를 파괴해 얻기 때문에 생명윤리 논란이 크며, 인간 복제 등 비윤리적 연구로 이어질 위험이 있습니다.

암세포화 위험: 세포 증식 조절 실패 시 암으로 변할 가능성이 존재해, 안전성 검증이 필수적입니다.

고비용·의료 격차: 줄기세포 치료는 아직 고비용이며, 접근성 격차와 사회적 불평등이 우려됩니다.

유전자 조작 남용: 유전자 조작 기술의 남용으로 인간 복제, 맞춤형 아이 설계 등 생명윤리 문제가 심화될 수 있습니다.

줄기세포 기술은 희망과 동시에 깊은 윤리적·사회적 책임을 동반하므로, 균형 잡힌 접근이 중요합니다.

줄기세포에서 긍정적 65%,윤리적 문제 63%라는 뉴스가 있었는데

생명과학 기술의 사회적 영향에 대해서는 `질병치료, 의료발전 등 이익이 크다'는 답변이 36.1%였으며, `문제점은 있지만 이익이 크다'(29.7%)는 의견을 합치면 긍정적 응답이 65.8%에 이르는 것으로 나타났다. 반면, `생명윤리 파괴, 인권침해 등 불이익이 크다'는 답변은 21.0%였다.

하지만 윤리적인 측면에서는 여전히 부정적 시각이 강했다. `사람 귀를 가진 쥐'처럼 동물과 인간을 결합해 하는 연구실험에 대해서는 반대 의견이 63.3%로 압도적이었다. 반면 찬성은 28.4%에 그쳤다.

출처:디지털타임스-김동원기자 2004.11.02

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유전자 변형 농산물

유전자 변형 농산물(GMO)은 유전공학 기술로 유전자 일부를 인위적으로 변형하거나

다른 유전자와 결합하여 특정 목적(병충해 저항성, 수확량 증가 등)을 갖도록 만든 농산물을 말합니다.

식품안전나라는 우리나라에서 식용으로 허가한 GMO 농산물로 콩, 옥수수, 면화, 카놀라, 사탕무, 알팔파

6가지 품목을 소개하고 있으며, 이외에도 다양한 GMO 품목이 세계적으로 재배 및 유통되고 있습니다.

유전자 변형 농산물이란?

유전자변형생물체(GMO: Genetically Modified Organism): 유전자를 인위적으로 분리, 재조합하여

의도한 특성을 갖도록 만든 농산물을 포함하는 생물체입니다.

목적: 수확량 증대, 병충해 저항성 강화, 특정 영양소 함량 증가 등 농업 및 식품 산업의 효율성을

높이는 것이 주된 목적입니다.

주요 GMO 농산물

우리나라에서 식용으로 허가된 GMO 농산물은 대두, 옥수수, 면화, 카놀라, 사탕무, 알팔파 6가지입니다.

이 외에도 세계적으로 약 50여 가지 이상의 GMO 품목이 유통되고 있습니다.

GMO의 장단점

장점: 식량 문제 해결, 농업 효율성 증대, 농민 수익 증대 등에 기여할 수 있습니다.

단점: 자연 재배 방식과 다른 기술로 만들어져 발생할 수 있는 잠재적인 위험성, 알레르기 유발

가능성 등이 제기됩니다.

안전성 및 규제

우리나라는 식품안전나라를 통해 GMO 식품의 안전성을 엄격하게 심사하여 허가된 식품만 유통합니다.

환경부, 농식품부 등 여러 부처에서 생태계 유해성 등을 검사하며, 안전성 심사를 통과한 GMO 농산물만

국내 수입 및 유통이 가능합니다.