생명공학의 세계

1 맥주, 빵, 치즈 - 맛있는 생명공학 XXII

1.1 태초에 맥주와 와인이 있었다:이들은 문명의 모유였다 2
1.2 효모는 알코올 발효의 주역이다 7
1.3 오늘날도 역시 맥주 발효에 효모, 물, 맥아와 호프가 사용된다 7
1.4 세포는 태양에너지와 함께 기능을 수행한다 10
1.5 알코올은 효모에게 즐거움이 아니라 일종의 비상조치이다 13
1.6 고농도 알코올은 증류에 의해 생성된다 14
1.7 세균의 생산물: 산은 식품을 보존성이 있게 한다! 15
1.8 커피, 코코아, 바닐라, 담배 ? 즐거움을 증가시키기 위한 발효 22
1.9 곰팡이가 세균과 협동하여 치즈를 생성한다 22
1.10 사케와 콩간장 29
1.11 발효란 본질적으로 무엇인가? 29


2 효 소 - 가정과 산업에서 사용되는 분자 슈퍼촉매 33

2.1 효소는 고성능, 특이성인 생체촉매이다 34
2.2 라이소자임: 구조와 기능이 자세히 해명된 최초의 효소 35
2.3 보조인자는 복합효소의 연장으로 사용된다 39
2.4 여러 가지 효소는 동물, 식물과 미생물로부터 획득될 수 있다 40
2.5 세포 외 가수분해효소는 생중합체를 사용 가능한 작은 단위로 분해한다 42
2.6 아밀레이스는 맥주 양조, 빵 굽기와 풀기 제거에 사용된다 44
2.7 펙틴네이스는 과실과 채소에서 주스 생산량을 높인다 45
2.8 생물세제는 가수분해효소의 중요한 용도이다 45
2.9 프로티에이스는 육류를 부드럽게 하고 가죽을 무두질한다 48
2.10 고정화: 효소의 재이용 48
2.11 글루코오스 아이소머레이스와 프룩토오스 시럽: 강화된 단맛을 지닌 당 49
2.12 고정화 효소에 의한 식품과 사료 54
2.13 효소막 반응기는 보조인자 재생을 이용한다 65
2.14 고정화 세포 66


3 유전공학의 경이 69

3.1 DNA: 이중나선은 유전물질의 물리적인 수송체이다 70
3.2 DNA-폴리머레이스는 DNA-이중가닥의 복제를 촉매한다 70
3.3 모든 유전자가 DNA로 구성된 것은 아니다: RNA-바이러스는 한 가닥 RNA를 사용한다 71
3.4 유전부호의 해명 71
3.5 사람 유전체 ? 거대한 23권의 백과사전 73
3.6 DNA-부호가 해독되었다: 합성한 RNA가 코돈을 해독하였다 77
3.7 구조유전자에 인접한 DNA-영역이 유전자의 발현을 제어한다 78
3.8 리보솜-세포의 단백질 공장: RNA와 단백질로 이루어진 거대분자 79
3.9 재조합: 유전자 카드가 섞였다 84
3.10 플라스미드는 유전물질을 위한 이상적인 벡터이다 84
3.11 분자 가위와 풀: 제한엔도뉴클리에이스와 DNA-라이게이스 85
3.12 최초의 유전공학실험: 개골개골 우는 세균? 90
3.13 어떻게 유전자가 얻어지는가? 93
3.14 세균에서 사람 인슐린? 95
3.15 인슐린이 어떻게 사람에게서 합성되는가: 전전구인슐린에서 전구인슐린을 거쳐 활성 인슐린으로 96
3.16 쥐-전구인슐린에 의한 유전공학의 출발 98
3.17 DNA-부합화: 어떻게 DNA-탐지자에 의해 세균이 발견되는가? 100
3.18 작은 전환: 소마토스타틴-세균에 서 나온 최초의 사람 단백질 102
3.19 어떻게 효소에 의해 돼지 인슐린에서 사람 인슐린이 만들어지는가? 104
3.20 드디어 만들어졌다! 유전공학적으로 생산된 최초의 사람 인슐린 107
3.21 아실로마: 새로운 유전공학은 얼마나 위험한 것인가? 107
3.22 에쉐리키아 콜라이(E. coli) 균주로부터 나오는 사람의 전구인슐린 111
3.23 전구인슐린 생산자로써 빵효모 111
3.24 단백질공학에 의한 인공적인 인슐린 변이체 112
3.25 유전자 조작된 포유동물세포가 변형된 복합단백질을 생성한다 112


4 백색 생명공학 - 합성공장으로써 세포 117

4.1 개요: 세포와 효소 118
4.2 전술적인 적응: 되먹임에 의한 조절 120
4.3 전략적인 적응: 수요에 의한 효소생산 121
4.4 알로스테리성 분자 컴퓨터: 글루타민신테테이스 124
4.5 이화산물 억제: 어떻게 폴리머레이스를 낚을 것인가? 124
4.6 레몬 대신 곰팡이! 125
4.7 과잉의 라이신: 아스파르트산 카이네이스의 되먹임 저해가 돌연변이체에서 회피되었다 127
4.8 L-글루탐산: 풍부한 “좌선성” 스프용 조미료 128
4.9 항상 미생물이어야만 하는가? 화학합성과 발효 132
4.10 비타민 C, 아스코르브산 133
4.11 아스파탐 ? 단맛 다이펩타이드 에스터의 성공 138
4.12 고정화 세포에 의한 아미노산과 유기산의 생산 142
4.13 돌연변이에 의한 목적으로 하는 미생물 프로그래밍 방법 143
4.14 페니실리움 노테이텀: 알렉산더 플레밍의 기적의 곰팡이 146
4.15 선별: 곰팡이를 탐색하는 생명공학자 146
4.16 미생물의 메뉴 150
4.17 현대의 생물공장 151
4.18 열, 저온, 건조가 미생물을 저지한다 153
4.19 생산물 회수정제: 하류공정 158
4.20 스트렙토마이신과 세팔로스포린-페니실린 이후의 항생제 158
4.21 미생물과의 경쟁: 내성 160
4.22 사이클로스포린 ? 장기이식에 사용되는 미생물의 생산물 161
4.23 스테로이드호르몬: 코르티손과 피임정제 161


5 바이러스, 항체와 백신 165

5.1 바이러스 ? 빌린 생명 166
5.2 바이러스는 어떻게 세포를 공격하는가? 166
5.3 어떻게 신체가 감염 방어하는가: 항체에 의한 체액성 면역응답 170
5.4 세포성 면역응답: 살해 T 세포 173
5.5 최초의 예방접종: 진성 천연두에 우두 사용 176
5.6 현대의 예방접종 179
5.7 생백신 185
5.8 단클론 항체 187
5.9 촉매성 항체 188
5.10 재조합 항체 189
5.11 재조합 항체 라이브러리 192
5.12 피기백 혹은 파지 발현 ? 다음에 도래할 혁명 195
5.13 파지 발현에 의한 고친화성 성장호르몬의 선택 196
5.14 암의 새로운 희망: 재조합 항체인 리툭시맙 196

6 환경 생명공학 - 일방통행로에서 나와, 순환로로 203

6.1 맑은 물 ? 일종의 생물생산물 204
6.2 호기성 폐수정제: 하수이용농장, 살수여상과 활성슬러지 206
6.3 바이오가스 207
6.4 바이오가스가 삼림을 구할 수 있다! 210
6.5 산업국가에서 바이오가스: 액상비료의 사용 211
6.6 밭에서 자라는 연료 213
6.7 아난다 차크라바티의 석유 분해 세균 217
6.8 목재에서 당과 알코올 생산 218
6.9 바이오매스로부터 화학 원료물질? 220
6.10 소리 없는 광물채취 225
6.11 낡은 유정에 새로운 생명력 부여 227
6.12 바이오플라스틱: 일방통행로를 순환로로 전환! 230


7 녹색 생명공학 237

7.1 미생물은 먹을 수 있는 것이다! 238
7.2 조류와 시아노박테리아 238
7.3 단세포 단백질: 값싼 단백질원에 대한 희망 243
7.4 곰팡이 단백질은 식물성 단백질로서 영국의 소비자에게 성공적이다 244
7.5 가까이 다가온“녹색”생명공학! 246
7.6 시험관 내의 밭: 시험관 내(in vitro) 식물배양 248
7.7 분열조직배양 249
7.8 반수체배양: 꽃밥과 씨방 250
7.9 캘러스 배양과 현탁 배양 251
7.10 생물반응기에서 식물세포가 활성물질을 생산 254
7.11 어떤 식물활성물질이 시코닌 다음에 오게 될 것인가? 255
7.12 아그로박테리움 ? 유전공학자로써 식물병원균 256
7.13 바이오리스틱 유전자 전달: 총으로 DNA-발사 260
7.14 형질전환 식물: 제초제 내성 260
7.15 생물 살충제 261
7.16 푸른 카네이션과 무르지 않는 토마토 267
7.17 유전자 조작 식품의 위험성? 268
7.18 유전자 조작 식품은 표시되어야만 하나? 269
7.19 유전자 약농 271
7.20 형질전환 식물 ? 열띤 토론 276
7.21 독일에서 열대성 야자 재배? 277
7.22 인공강설기의 미생물들이 스키 휴가를 보증한다 278


8 배아, 클론과 형질전환 동물 281

8.1 인공수정 282
8.2 배아이식과 체외수정 282
8.3 절멸위기의 동물이 배아이식에 의해 구제될 수 있다 283
8.4 키메라 동물은 적어도 4개의 유전적인 양친을 갖는다 284
8.5 형질전환 동물: 거대 생쥐에서 거대 소까지? 285
8.6 소와 돼지의 성장호르몬 287
8.7 유전자 약농: 우유와 계란에서 값진 사람단백질 288
8.8 형질전환 물고기: 글로피쉬?에서 거대 송어까지 291
8.9 녹아웃 생쥐 295
8.10 이종간이식 295
8.11 복제 ? 쌍둥이의 대량생산 299
8.12 영원(도룡뇽의 일종)과 개구리의 복제 299
8.13 복제양 돌리의 진보 300
8.14 복제에서 난점 303
8.15 고양이 복제 ? 서로 다른 양친 다양성 304
8.16 ...그리고 사람은? 복제, 체외수정과 착상전 진단 307
8.17 투명한 배아와 인간게놈프로젝트 308

9 심근경색, 암과 줄기세포
- 생명의 구원자로서 적색 생명공학 311

9.1 심근경색과 항응고제 312
9.2 심근경색 후에 피브린용해: 혈전이 효소로 용해된다 312
9.3 뇌졸중: 흡혈박쥐 효소가 돕는다 315
9.4 유전공학적으로 생산된 제8인자 ? 혈우병에 대한 안전한 도움 317
9.5 신장병 환자와 운동선수에 대한 에리트로포이에틴 319
9.6 바이러스와 암에 대한 인터페론 319
9.7 인터루킨 320
9.8 암: 비정상적, 억제 불가능한 세포증식 321
9.9 새로운 암 치료 326
9.10 암에 대한 파클리탁셀 327
9.11 사람성장호르몬 330
9.12 표피 성장호르몬 ? 주름제거와 당뇨병성 족부궤양 치료 331
9.13 줄기세포, 최종적인 젊음의 샘인가? 336
9.14 유전자치료 341
9.15 쓰레기 속의 다이아몬드? RNA-간섭 344


10 분석 생명공학과 사람 유전체 351

10.1 수백만 당뇨병 환자를 위한 효소적인 검사 352
10.2 생체감응장치 354
10.3 미생물감응장치: 효모가 5분 내에 폐수의 오염을 측정 355
10.4 면역학적 임신검사 357
10.5 후천성면역결핍증후군 검사 359
10.6 심근경색 검사 359
10.7 현장검사 361
10.8 DNA 분석: 겔 전기영동에 의해 DNA 길이에 따라 DNA-절편이 분리된다 362
10.9 삶과 죽음: 친자와 살인의 해명을 위한 유전자 지문 363
10.10 DNA-표지: 단기일렬반복과 단일 뉴클레오타이드 다형성 364
10.11 중합효소연쇄반응: DNA-복사기 368
10.12 공룡과 매머드가 새로운 생명체로 깨어나게 될까? 369
10.13 유전자 서열분석 369
10.14 서던 블로팅 372
10.15 자동 DNA 서열분석기 374
10.16 형광제자리 부합법(FISH): 염색체의 위치와 유전자 복제의 수 375
10.17 생명공학의 최대의 성과 ? 인간 게놈프로젝트 375
10.18 유전자의 유전체지도 380
10.19 물리적 유전체지도 380
10.20 유전체 염기서열분석법 논쟁 ? 콘티그법과 샷건법 381
10.21 사람 유전체, 앞으로 어떻게 될 것인가? 386
10.22 ...그리고 유전체의 서열이 어떻게 해석될 것인가? 387
10.23 약리유전학 388
10.24 DNA-칩 390
10.25 질병 발생의 확인 ? 유전자 발현 프로파일 392
10.26 단백체학 392
10.27 매트릭스 보조 레이저 탈착/이온화법: 단백질 질량 측정 393
10.28 압타머와 단백질 칩 396
10.29 생명공학은 어디로? 397


용어풀이 401
자료 출처 406
균주명 409
인명 찾아보기 411
찾아보기 416