녹조류-스피올리나(건강식품)

홍조류-한천(배지),식품 첨가물

와편모조류-바이오에너지 연구

2생명과학이 우리 생활에 이용되는 예:플라스틱 생산:세균을 이용해 생분해성 플라스틱을 제조하며,탄소배출을 줄이는 친환경소재로 활용된다

2.생명과학이 우리생활에 이용되는 예

•세균이 물질을 분해하는 성질을 이용하여 오염된 환경을 깨끗하게 합니다

•플라스틱의 원료를 가진 세균을 이용하여 플라스틱 제품을 만든다

•사람의 질병을 치료하거나 해충을 없애는 데에도 활용하고 있습니다

플라스틱을 분해하거나 기름을 없애는 세균을 활용해 오염된 바다와 흙을 정화할수있다

2.세균을 이용한 플라스틱 용품

국내 연구진이 기존 화석 연료 기반 페트병(PET) 소재를 대체할 미생물 플라스틱 생산에 성공했다. 다양한 제품에 활용되는 친환경 플라스틱 생산으로 이어질지 관심이 모인다.

KAIST는 이상엽 생명화학공학과 특훈교수 연구팀이 시스템 대사공학을 이용해 기존 페트병 소재를 대체할 친환경 소재 '유사 방향족 폴리에스터 단량체'를 고효율로 생산하는 미생물 균주 개발에 성공했다고 7일 밝혔다. 

고분자인 유사 방향족 다이카복실산은 친환경적인 고분자 단량체(고분자를 만드는 재료)로 주목받는다. 합성시 기존 페트병에 사용되는 방향족 폴리에스터보다 물성이 더 좋고 생분해성도 높기 때문이다. 하지만 화학적인 방법으로 만들어지는 유사 방향족 다이카복실산 생산은 낮은 수율과 선택성, 복잡한 반응 조건과 유해 폐기물 생성이라는 문제점이 있다.  

이상엽 특훈교수 연구팀은 대사공학을 활용했다. 아미노산 생산에 주로 사용되는 세균인 코리네박테리움에서 미생물 균주를 개발했다.

대사공학 기법을 통해 여러 유사 방향족 다이카복실산의 전구체로 사용되는 프로토카테츄산의 대사 흐름을 강화하고 전구체 손실을 방지하는 플랫폼 미생물 균주를 구축했다. 이를 통해 총 5종의 유사 방향족 다이카복실산을 고효율로 생산하는 데 성공했다.

 연구팀은 “이번 연구는 다양한 폴리에스터 생산 산업공정으로의 응용이 기대되며 유사 방향족 폴리에스터 생산에 관한 연구에도 적극 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

연구를 이끈 이상엽 특훈교수는 “미생물을 기반으로 유사 방향족 폴리에스터 단량체를 고효율로 생산하는 친환경 기술을 개발했다는 점에 의의가 있다”며 “이번 연구가 앞으로 미생물 기반의 바이오 단량체 산업이 석유 화학 기반의 화학산업을 대체하는 데 일조할 것”이라고 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 ‘미국국립과학원회보(PNAS)’에 지난달 30일 게재됐다.

2:환경정화:오염물질분해:세균은 하수처리장에서 유기물을 분해하거나,기름유출시 오염물질을 제거하는데 활용된다

2.생명과학이 우리 생활에 이용되는 예: 영양소가 많은 원생생물을 건강식품을 생산하도록 이용됩니다

2:항생제(예: 페니실린, 스트렙토마이신)는 세균의 특성을 활용해 질병 치료에 사용됩니다

3:백신 개발: 약독화된 세균을 이용해 면역 반응을 유도하는 백신 제조에 활용됩니다.

2.생명과학이 우리 생활에 이용되는 예

미생물이 플라스틱을 만드는 과정을 처음 관찰했다

대장균으로 플라스틱을 만들었고 박테리아로 플라스틱 오염문제를

해결할수 있다

2.생명과학이 우리 생활에 이용되는 예

1,일반 플라스틱과 달리 제조할때 박테리아 포자를 석어 사용한후

매립된 플라스틱이 빠르게 분해 되는 기술을 발견했다.

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[출처] 바이오 플라스틱을 생산하는 홍색세균|작성자 미도쌤

[출처] 바이오 플라스틱을 생산하는 홍색세균작성자 미도쌤

이 폴리머는 가공해 플라스틱을 만들 수 있어 석유에 의존하지 않는 천연 플라스틱 생산이 가능합니다. 그리고 스스로 분해되는 생분해성 성질도 지니고 있습니다.

[출처] 바이오 플라스틱을 생산하는 홍색세균|작성자 미도쌤

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바이오 플라스틱을 생산하는 홍색세균

 미도쌤 ・ 2024. 9. 2. 22:49

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본문 기타 기능

(아르피타 보스는 Rhodopseudomonas palustris TIE-1과 함께 작업합니다. 이 보라색 박테리아는 철이나 전극에서 직접 전자를 끌어낼 수 있는 능력을 포함하여 특이한 대사 유연성을 가지고 있습니다. 출처: Joe Angeles/WashU)

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자연계에서 광합성을 하는 생물은 녹색 식물과 조류만이 아닙니다.

홍색세균 (Purple bacteria)는 자주색, 붉은색, 갈색, 오렌지색을 띄는 광합성 세균으로 박테리오클로로필 a와 b, 그리고 카로티노이드 색소를 이용해 광합성을 합니다.

​

이들의 특징은 광합성에 물을 필요로 하지 않고 광합성 결과물로 산소를 만들지 않는다는 것입니다. 오히려 무산소 환경을 좋아합니다.

​

(The Purple Bacteria That Are Afraid of Oxygen)

​

워싱턴 대학의 아피타 보스 교수 (Arpita Bose, an associate professor of biology in Arts & Sciences)는 홍색세균을 이용해 polyhydroxyalkanoates (PHAs)라는 천연 폴리머를 생산할 수 있는 방법을 연구했습니다.

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이 폴리머는 가공해 플라스틱을 만들 수 있어 석유에 의존하지 않는 천연 플라스틱 생산이 가능합니다. 그리고 스스로 분해되는 생분해성 성질도 지니고 있습니다.

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대학원생인 에릭 코너스 (Eric Conners)는 로도미크로비움 (Rhodomicrobium) 속에 속하는 두 종의 홍색세균이 충분한 질소와 약한 전류만 있으면 PHA를 잘 생산한다는 사실을 발견했습니다.

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연구팀에 속한 또 다른 대학원생인 오니아 라나이보아리소아( Onina Ranaivoarisoa) Rhodopseudomonas palustris TIE-1라는 홍색세균에 RuBisCO라는 유전자를 삽입해 이 세균의 PHAs 생산량을 크게 늘리는 데 성공했습니다.

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연구팀은 홍색세균이 상당한 이산화탄소를 배출하는 석유화학 공업을 대신해 플라스틱과 기타 화학 제품을 만드는데 도움을 줄 것으로 기대하고 있습니다.

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[출처] 바이오 플라스틱을 생산하는 홍색세균|작성자 미도쌤

2.세균을 이용하여 플라스틱을 생산할 수 있습니다. 이렇게 만들어진 플라스틱은 생분행성이 뛰어나 플라스틱 페기물 문제를 해결할 수 있어으며, 식물성 원료를 기반으로 하여 지속 가능한 자원 활용이가능합니다. 또한 기존의 화석 연료 기반 플라스틱보다 탄소 배출이 적어 친환경적이라고 볼 수 있습니다.

2:맥주 만들기: 맥주를 만들 때에도 효모가 사용됩니다. 효모는 당을 알코올과 이산화탄고로 변환하여 알코올 음료를 만듭니다.

항생제:페니실은 푸른곰팡이에서 추줄한 항생 질병을 치료하는 데 사용되기도 합니다

2.생명과학이 우리 생활에 이용되는 예시

-Naegleria fowleri은 원생생물중 아메바 형태를 가졌습니다.

이것은 따듯한 민물에서 서식하고,(지하수,정체된 물,강,호수,수로,관리되지않은 수영장)

에서 사람의콧속으로 침투해서 질병을 유발합니다. 잠복기는 2~5일 이고, 갑작스러운 두통,고열,구토,목 뻣뻣함,빛에 민감해는 여러 현상을 겪습니다. 증상 발현 후, 5~7이루내로 사망 가능

2.이용하여 새로운 약물 개발에 활용됩니다.예를 들어,원생생물인 박테리아를 사용하여 항생제를 생산하거나,암 치료에 사용될 수 있는 항암제를 개발하는데 기여합니다.

2.생명과학이 우리 생활에 이용되는예:세균을 활용한 플라스틱 제품생산.세균을 이용하여 플라싁을 생산할 수 있습니다.이렇게 만들어진 플라스틱은 생분해성이 뛰어나 플라스틱 폐기물 문제 를 해결할수닜으며,식물성 원료를 기반으로 하여 지속 가능한 자원 활용이 가능합니다.또한 기존의 화석 연료 기반 플라스틱보다 탄소 배출이 적어 친환경적이라고 볼 수 있습니다.

2.생명과학이 우리 생활에 이용되는 예

•세균을 이용하여 플라스틱을 생산 할 수 있다

•세균은 환경을 깨끗하게 만든다

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플라스틱은 현대 문명에 없어서는 안 되는 중요한 물질이다. 다양한 형태로 가공할 수 있는 고분자 물질이기 때문에 우리 주변의 다양한 생활용품을 만드는 재료로 쓰이기 때문이다. 플라스틱은 이제껏 석유를 이용해 만들어왔는데, 이러한 플라스틱은 자연에서 잘 분해되지 않아 지구 생태계를 파괴하는 공해 물질이 되고 있다.

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그런데 이러한 플라스틱을 먹어치우는 곤충이 있다. 그 주인공 중 하나가 식용 곤충으로 쓰이는 ‘밀웜’이라는 이름의 딱정벌레 종류의 애벌레이다. 이 곤충은 무엇이든 먹어치우는 왕성한 식욕을 자랑하는데, 심지어는 스티로폼이나 플라스틱도 먹어치운다. 밀웜은 먹어치운 스티로폼이나 플라스틱을 아무 탈 없이 몸 안에서 분해하여 농작물 퇴비로도 사용할 수 있는 배설물을 내보낸다. 밀웜 뱃속에 플라스틱을 분해하는 세균이 살기 때문에 가능한 일이다. 과학자들은 이러한 세균을 이용해 플라스틱을 분해하는 방법을 연구하고 있다.

또한, 세균 중에는 기존의 플라스틱과 달리 쉽게 분해되어 없어지는 새로운 플라스틱을 만드는 종류도 있다. 이 세균은 식물이 생산한 당이나 유지를 분해해 폴리에스터의 한 종류를 만들어서 몸속에 쌓아둔다. 폴리에스터는 플라스틱으로 널리 쓰이는 물질로 페트병의 원료이기도 하다.

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폴리에스터를 몸속에서 만드는 세균은 그 종류만 100종이 넘는데, 세균이 이것을 몸속에 비축하는 이유는 식량으로 쓰기 위해서다. 세균이 만드는 폴리에스터는 기존 플라스틱에 비해 수명이 짧지만, 자연에 버려졌을 때 다른 세균에 의해 쉽게 분해되어 없어진다. 유럽에서는 이 플라스틱을 이용하여 일회용 용기나 봉지 등을 만들기도 한다. 하지만 이 플라스틱은 석유로 만든 플라스틱에 비해 생산 비용이 너무 높다는 단점이 있다.

전기를 만드는 세균

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세균은 유기물을 분해하여 얻는 에너지로 살아간다. 세균이 유기물을 분해할 때 전자가 발생하는데, 이 전자가 에너지를 만드는 대사 과정에 사용된다. 그런데 세균 중에는 자신이 필요한 전자보다 더 많은 여분의 전자를 만들고 이것을 특수한 섬모를 이용해 다른 세균에게 전달하거나 외부의 금속에 전달하는 종류가 있다. 이러한 세균을 전기를 만드는 세균, 즉 ‘발전 균’이라고 한다. 이 세균의 배양액 속에 유기물과 함께 전극을 넣으면, 이 세균이 유기물을 분해하고 생긴 전자를 음극 전극에 준다. 이러면 전자가 음극에서 양극으로 흐르므로 전류가 발생한다.

​

1999년 세계 최초로 전기를 만드는 세균인 ‘쉬와넬라(Shewanella) 균’이 발견되었다. 호수나 강의 퇴적물 등에서 발견되는 이 세균은 철과 망간 같은 금속을 사용해 전기를 만들어낸다. 미항공우주국(NASA)는 이 세균을 우주로 데라고 가서 정상적으로 활동하는지 실험하고 있다. 나사는 우주 탐사에 필요한 에너지를 이 세균이 만들어내는 전기에서 얻을 수 있다고 기대하고 있다.

​

또한, 쓰레기 처리 시설 등에서 모인 유기물을 분해하는 발전 균을 이용하여 전기를 만드는 연구가 이미 진행 중이다. 미래에는 이러한 발전 균을 이용한 발전소가 세워질지도 모른다.

자석을 만드는 세균

​

세균 중에는 주위 환경에서 철 성분을 흡수하여 몸 안에서 나노 크기의 자석이라고 할 수 있는 자기력을 띤 입자, 즉 자성 입자를 만드는 종류가 있다. 이렇게 자성 입자를 만드는 세균은 여러 종류 발견되었는데, 현재 배양에 성공한 종류는 4종뿐이다. 자성 입자의 크기는 50~100 나노미터(nm)이고, 몸 안의 자성 입자 수는 세균 종류에 따라 몇 개에서 100여 개까지 다양하다. 또한, 자성 입자의 모양도 공 모양, 사각형, 쌀알 모양 등 다양하다.

​

의료계에서는 나노 크기의 자석을 인공적으로 만들어 항암 치료 등에 사용해 왔는데, 연구에 의하면 인공적으로 만든 자성 입자보다 세균이 만든 자성 입자가 의료용으로 사용하기에 더 많은 장점이 있다고 한다. 멀지 않아 세균이 만드는 나노 크기의 자석이 의료계에서 편리하게 사용되는 날이 올 것으로 기대된다.

2.미세조류와 같은 특정 원생생물은 해양 오염물질을 제거하여 생태계를 복원하는데 도움을 줄 수 있습니다. 중금속과같은 유해 물질을흡착하여 물에서 제거하거나 특정 유기 오염 물질을 분해해여 무해한 물질로 바뀌주기도 합니다.

2세균을 이용해서 플라 스틱을 제조하고

탄소배출을 줄이는 친환경소재로 사용될수

있다!