1. 생물공학이란 무엇인가

생물공학에 대한 첫 주제로 생물공학이란 무엇인지 생물공학의 정의와 기본 개념을 알아보며 과거부터 어떻게 발전되어 왔는지 알아보도록 하겠습니다.

 

 

A. 생물공학의 정의

생물학적 기능을 발현하는 과정인 생화학적 과정은 매우 복잡합니다. 그러나 기본은 세포가 가지고 있는 '에너지와 물질의 전환 과정'과 '정보 전달 및 그 발현 과정'이라고 할 수 있습니다. 생물학적 현상이 하나씩 규명되면서 기존의 화학 또는 물리 공학 기술과 마찬가지로 이를 활용한 생명공학 과정도 하나의 기술 분야가 되었습니다. 생명공학의 적용은 화학 산업에서 환경, 바이오 전자 등 다양한 분야와 전통 발효식품으로 확산하여 '생물산업'이라는 새로운 산업의 형성으로 이어졌습니다. 따라서 생명공학 분야는 매우 넓고 넓은 의미에서 생물을 지배하는 생물학적 현상의 원리를 적용한 학문 분야라고 할 수 있습니다. 반면 좁은 의미에서 동식물, 미생물이 생산하는 유용한 물질을 효율적으로 얻기 위해 이러한 세포와 조직을 분리-번식하고 배양하는 학문 분야이며, 산업화에 필요한 지식과 정보를 제공하기 위해 다양한 대사산물을 분리-정화하는 학문입니다.

 

B. 생물공학의 기본적 개념

생물공학은 생명 현상을 밝히는 방법으로 생물의 물질 변화와 구조 및 기능, 생물의 동적 균형과 방어 등 유전 정보의 발현과 제어에 대한 기초 연구를 진행합니다. 그 후 응용 연구로는 생물학적 기능의 향상(유전자 변형, 세포 융합 등), 생물학적 또는 부분 기능의 활용(미생물 배양의 육종 및 개량, 식물 배양, 동물 사육 방법, 새로운 공정 개발), 생물 모방 기술(생물막, 생물 고분자) 등이 있으며, 궁극적으로는 의약품, 발효, 식품, 화학 산업, 에너지 산업, 환경 보전 기술 및 농어업에 적용됩니다.

 

C. 생물공학의 발전

고대부터 인간은 자연에 존재하는 다양한 생물의 다양한 기능을 이용해 우리에게 필요한 유용한 물질을 생산하고 활용해 왔습니다. 농경 생활의 정착과 함께 농업, 축산, 수산업을 육성하여 식량 자원을 확보했습니다. 

또한 1차 산업에서 얻은 농·축·수산물을 미생물을 이용한 빵, 주류, 치즈, 된장, 김치, 젓갈 등 발효식품을 생산하여 기술력을 축적했습니다. 그 이후 오늘날의 발효 산업은 다양한 항생제, 효소, 생리활성 물질, 의약품, 염료, 향료 등의 제품을 생산하고 사용함으로써 이루어졌습니다. 이러한 물질의 생산은 식물, 동물, 미생물 등 생물의 특수한 기능을 유용하게 활용하기 위한 것입니다. 인류의 번영은 이러한 생물의 높은 생산성을 바탕으로 이루어졌습니다.
1950년대 이후 미생물학, 생화학, 분자생물학의 발전으로 분자 수준의 세포 구조와 유전자의 정체가 점차 밝혀지면서 생물학적 기능 발현 메커니즘이 속속 밝혀지고 있습니다. 따라서 생물 산업은 생물학적 기능과 구성 요소를 최대한 활용하고 이를 통해 얻은 결과를 '산업적으로 활용하는 방법'에 주목하여 산업화하는 방향으로 발전해 왔습니다. 이후 전통적인 발효 기술은 'old technology'가 되었고, 생물 자원의 고도 이용 기술은 생물공학 또는 생명공학(biotechnology,BT)으로 불리게 되었습니다.

 

D. 생물공학의 영역

다양한 생명공학의 내용을 어떻게 다루어야 할까요? 생명공학은 크게 유전공학, 세포공학, 분자생물학적 과정, 생물학적 기능 과정, 바이오 전자공학, 생물화학공학 분야로 나눌 수 있는 포괄적인 학문 분야로 볼 수 있습니다.
▷ 유전공학 : 유전자조작, 유전자의 합성, 세포의 기능변환 기능, 단백질의 합성
▷ 바이오 전자공학 : 바이오센서, 바이오소자, 바이오컴퓨터, 인공 신경
▷ 생물화학공학 : 생물반응기, 생화학 공정의 계측, 제어, 생물 분리 및 정제
▷ 세포공학 : 세포융합, monoclonal antibody, 세포의 대량 배양
▷ 분자 생물공정 : 효소 및 미생물의 이용, 기초화학 합성의 생화학적 공정, 새로운 생화학적 공정
▷ 생물기능공정 : 인공효소, 인공광합성, 인공세포

 

이렇게 생물공학이란 무엇인지 생물공학을 정의하고 기본 개념을 알아보며 마지막으로 6개의 영역으로 나누어 광범위한 생물공학의 내용을 나누어보았습니다. 앞으로는 6개의 영역 중 생물화학공학의 내용에 집중하여 포스팅하고자 합니다.