본문내용
1. 미생물학의 개요
1.1. 미생물학의 정의와 범위
미생물학은 현미경으로 관찰이 필요한 작은 생물을 전문적으로 다루는 생물학의 분야이다. 미생물에는 세균, 바이러스, 진균류, 원생동물, 조류 등이 포함된다. 비록 바이러스가 일반적으로 생물로 취급되지 않지만, 미생물학에서 다루어진다. 이는 미생물학의 정의가 과학적으로 완벽하지 않을 수 있기 때문이다.
미생물학의 범위는 매우 넓다. 대부분의 미생물은 세상에 널리 퍼져 있으며, 인체에 감염성을 가진 미생물은 극히 일부분에 불과하다. 미생물학 분야는 면역학, 공중보건 및 전염병학, 식품·유제품·수생 미생물학, 생명공학, 유전공학 및 DNA 재조합 기술 등을 포함한다. 또한 세균학, 균학, 원생동물학, 바이러스학, 기생충학, 조류학, 미생물 형태학, 미생물 생리학, 미생물 분류학, 미생물 유전학, 분자생물학, 미생물 생태학 등의 세부 분야로 나뉜다.
미생물 연구의 장점은 빠른 번식 속도와 짧은 세대 시간으로 인해 많은 수의 미생물을 배양할 수 있다는 점이다. 반면 작은 크기로 인해 현미경을 사용해야 한다는 단점이 있다. 미생물 연구 분야는 유전, 생리, 이익과 손해의 특징, 환경 상호작용, 생물체와의 상호작용, 농업 및 산업에서의 활용 등 다양한 주제를 다룬다.
1.2. 미생물의 분류와 특성
미생물의 분류와 특성은 다음과 같다.
미생물은 세상에 편재되어 있으며, 인체에 감염성을 가진 미생물은 극히 일부이다. 미생물학은 현미경으로 관찰이 필요한 작은 생물을 전문적으로 다루는 생물학의 분야이다. 미생물의 분류군에는 세균, 바이러스, 진균류, 원생동물, 조류 등이 포함되며, 특이하게도 바이러스는 일반적으로 생물로 취급하지 않지만 미생물학에서 다루고 있다. 이는 미생물학이 과학적으로 현명한 정의가 아닐 수도 있는 이유이다.
미생물학의 분야에는 면역학, 공중보건 및 전염병학, 식품/유제품/수생미생물학, 생명공학, 유전공학 및 DNA재조합 기술 등이 있다. 미생물 연구의 장점은 번식속도가 빠르고 많은 수로 배양이 가능하며, 한 세대가 짧다는 것이다. 반면 단점은 크기가 작아 직접적인 관찰을 위해 현미경이 필요하다는 것이다.
미생물의 기원과 우월성을 살펴보면, 미생물은 지구 서식처 발달과 생물 진화에 영향을 미쳤으며, 약 35억 년 전 원핵세포가 출현하였고, 약 18억 년 전 진핵세포가 출현하였다. 초기 진핵생명체는 조류, 원생동물과 유사할 것으로 추정되며, 이후 균류, 식물, 동물로 진화하였다.
미생물의 세포 구성을 보면, 원핵세포는 핵막, 세포소기관이 없으며, 대부분 단세포로 구성되어 있다. 진핵생물 미생물에는 조류, 원생동물, 곰팡이, 효모, 벌레, 절지동물 등이 포함된다. 이 중 벌레, 절지동물은 감염연관, 현미경이 필요한 작은 개체이기 때문에 미생물로 취급될 수 있다.
미생물의 크기는 일반적으로 10nm(바이러스) ~ 3,4mm(원생동물) 수준이다. 미생물은 생태계 에너지와 영양분 흐름에 중요한 역할을 하며, 광합성, 분해 등의 과정을 통해 지구 환경 발달에 기여하였다.
1.3. 미생물의 역사
미생물의 역사는 자연발생설과 생물속생설을 둘러싼 논쟁에서부터 시작된다. 자연발생설은 죽거나 썩어가는 물질에서 특정 생물이 유래한다고 주장했고, 생물속생설은 살아있는 것은 반드시 같은 종류의 다른 생물에서 유래한다고 주장했다.
레디의 실험과 쟈블로의 실험을 통해 생물속생설이 입증되었다. 레디는 고기를 세밀한 헝겊으로 덮어놓은 실험에서 구더기가 발생하지 않음을 보였고, 쟈블로는 생명체를 끓인 후 용기를 밀폐한 실험에서 미생물이 자라지 않음을 보였다. 이를 통해 자연발생설이 잘못되었음이 밝혀졌다.
그러나 니담의 실험은 쟈블로의 실험을 반박하였다. 니담은 유사한 실험을 했지만 두 용기 모두에서 미생물이 자랐는데, 이는 멸균이 완전히 이루어지지 않았기 때문으로 추정된다.
파스퇴르의 S자형 플라스크 실험은 생물속생설을 확립하는 데 결정적인 역할을 했다. 고기즙을 멸균하고 플라스크 목을 S자로 만들어 미생물을 차단한 실험에서 부패가 일어나지 않았다. 이를 통해 공기 중 미생물이 생명체 발생의 원인이라는 것을 규명하였다.
이후 현미경의 발달로 미생물을 관찰할 수 있게 되면서, 연역적 추론과 귀납적 추론을 통해 미생물학의 기초가 마련되었다. 파스퇴르는 광견병, 탄저병 백신을 개발하고 살균법을 고안하는 등 미생물학의 응용 분야를 개척하였다. 코흐는 병원성 미생물 실험법을 제시하여 질병의 배종설을 입증하였다.
이처럼 미생물의 역사는 자연발생설과 생물속생설의 논쟁, 현미경 발달, 연역적·귀납적 추론, 그리고 응용 연구로 이어져왔다. 이를 통해 오늘날 미생물학은 생명과학의 핵심적인 분야로 자리잡게 되었다.
2. 생명체의 유전자 변형
2.1. 유전자 편집 및 유전자 교정의 정의
유전자 편집은 생물의 유전체에서 특정 유전자를 편집하는 방법이다. 특정 염기서열을 인식하여 잘라내는 제한효소의 고유 기능을 응용하여 인공적으로 특정 유전자의 염기서열을 인식할 수 있는 핵산분해효소를 합성한 뒤 이를 사용하여 ...
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