생명공학

『처음 읽는 미래과학 교과서』제3권. 이 책에서는 정보통신 시대에 미래의 산업들을 알기 쉽게 풀어 놓은 것으로 생명 과학의 기본 원리와 생명과학을 응용한 기술에 이르기까지 내용을 이해하기 쉽게 구성했다. 《처음 읽는 미래과학 교과서 3》은 바이오테크놀로지 의미와 DNA 암호와 해독과정, 생물학의 주기율표와 미래 융합기술 나노바이오테크놀로지 등을 설명한다.

-인사말

I. 바이오테크놀로지, 꿈의 기술에서 현실세계로
1. 바이오테크놀로지, 꿈의 기술
2. 바이오테크놀로지, 현실 세계
3. 바이오테크놀로지의 의미

II. 생명과학의 기본 원리
1. 영화 <쥐라기 공원>에서 공룡을 부활시키는 방법
2. 생명체의 정보가 저장되어 있는 DNA (deoxyribonucleic acid)
바이오 이야기 (갈등을 일으키지 않는 DNA)
3. 생명체의 기본 단위를 이루는 세포
바이오 이야기 (생체 탈수를 막아주는 스포츠 음료)
4. DNA 정보를 이용하여 살아가는 세포들
바이오 이야기 (DNA 분자가 사용되는 신개념 컴퓨터)
5. DNA 암호의 비밀
바이오 이야기 (DNA 비밀 해독을 위한 RNA 타이클럽)
6. DNA 암호 해독 과정
바이오 이야기 (DNA에 결함을 가지고 탄생한 버블보이)
7. DNA 암호에 수록된 모든 일을 도맡아 수행하는 단백질
바이오 이야기 (단백질 구조를 바꾸는 머리카락 파마)
8. 필요에 따라 ON/OFF되는 유전정보
바이오 이야기 (우유를 마시면 설사를 하는 사람들)
9. 유전정보를 이용하여 영양분을 소화시키고 에너지를 얻는 세포들
바이오 이야기 (DNA 결함과 연관된 다이어트 음료의 경고문)
10. 유전자 발현의 조절에 의해 적절히 제어되는 세포 내의 대사 작용
바이오 이야기 (괜찮은 돌연변이 과 <닌자 거북이>)

III. 바이오테크놀로지 기반기술
1. DNA를 마음대로 자르고 붙이는 유전자 재조합 기술 (Recombinant DNA Technology)
바이오 이야기 (유전자 재조합 기술과 스파이더맨의 탄생과정)
2. DNA를 자르는 가위, 제한 효소 (Restriction Enzyme)
바이오 이야기 (거꾸로 읽어도 동일한 팔린드롬-제한효소 인지부위)
3. 유전자 내에 섞여 있는 정체를 알 수 없는 부분인 인트론 (Intron) 제거 작업
바이오 이야기 (인트론 제거를 위해 찾아갔던 도살장)
4. 한 가닥의 DNA를 무수히 많은 가닥으로 증폭시키는 PCR (Polymerase Chain Reaction) 기술
바이오 이야기 (달밤에 운전하며 떠올린 기술, PCR)
5. DNA를 크기 별로 구별하여 볼 수 있는 DNA 겔 전기영동 (DNA Gel Electrophoresis)
바이오 이야기 (DNA를 분석하려면 시치미를 떼지 말아야)
6. 유전정보를 읽어 내는 DNA 서열 분석 기술 (DNA Sequencing Technology)
바이오 이야기 (DNA의 비밀에 대해 너무 많이 알게 된다면)
7. 인간의 손으로 만드는 DNA 합성 기술
바이오 이야기 (제넨텍을 경쟁에서 이기게 한 합성 DNA)
8. 복제 양‘돌리’를 탄생시킨 생명 복제 기술
바이오 이야기 (복제 인간이 태어난다면)
9. 인체의 주요 부분을 만들 수 있는 줄기 세포 기술
바이오 이야기 (여자 아이가 커가면서 남성으로 변하기도)
10. 생물학의 주기율표, 인간 게놈 프로젝트
바이오 이야기 (인간 게놈 지도의 초안이 마련되기까지)

IV. 바이오테크놀로지의 산업적 응용
1. 고대 이집트 시대에서부터 이용되어 온 바이오테크놀로지
바이오 이야기 (오염된 배양 접시에서 찾아낸 보석, 페니실린)
2. 유전자 재조합 기술을 이용한 최초의 제품 ‘인간 인슐린’의 탄생
바이오 이야기 (다양한 목적의 각종 재조합 성장 호르몬)
3. 미생물, 우리에게 필요한 물질의 생산 공장
바이오 이야기 (방귀를 안 뀌려면 효소의 도움을 받아야)
4. 인간과 박테리아의 신경전, 대량 생산을 위한 생물 공정 개발
바이오 이야기 (산업화를 위한 생명과학자와 생물공학자의 협력)
5. 미래의 융합 기술, 나노바이오테크놀로지
바이오 이야기 (스파이더맨과 대결하는 나노바이오테크놀로지)

- 키워드 정리
- 참고 문헌
- 찾아 보기

미래를 바꾸는 강력한 힘, 바이오테크놀로지의 무한한 가능성은 더 이상 꿈이 아니다.
물리나 화학 과목과 비교할 때, 생물은 외우는 과목이라고 생각하는 사람들이 상당수 있을 것으로 생각한다. 그렇다면 왜 생물이 외우는 과목이라는 인상을 주게 되었는가? 생물은 생명체에 대하여 공부하는 과목인데, 생명체는 매우 복잡한 구조와 특성들을 가지고 있어서 쉽사리 이해되지 않는 부분들이 많이 존재한다. 그 대상이 너무나도 복잡하여 그것들을 이해하는 데는 한계가 있었다. 따라서 생명체에서 일어나고 있는 자연 현상들의 많은 부분에 있어서, 그것을 이해하지 못한 채로 단지 관찰한 결과들을 그대로 기록하여 놓는 데에 그칠 수밖에 없었다.
반면에 물리와 화학의 경우에는 생물에 비해 그 대상이 비교적 단순하여 많은 것들을 이해할 수 있었다. 이와 같은 이해에 바탕을 두어, 지난 200년 동안 물리와 화학은 눈부신 발전을 하여 왔다. 이와 같은 과학적 이해는 기술의 발전으로 이어졌고, 그 결과 우리는 일상생활에서 컴퓨터, 자동차, TV, 에어컨, 난방기구 등의 과학기술적 제품들을 사용하고 있다. 기술의 발전은 과학적 이해를 바탕으로 하므로, 과학적 이해가 없으면 기술 개발에는 한계가 있다.
지난 두 세기는 물리와 화학의 시대였다. 대부분의 기술이 물리와 화학을 기반으로 발전되었다. 반면에 생물의 경우에는 이해 못하는 부분이 많아서 기술개발이 매우 제한적일 수밖에 없었다. 기술적 응용을 대상으로 하는 공과대학에 과거에는 생물 관련 학과가 전무했던 것을 보아도 알 수 있다. 그러던 것이 DNA가 생명체의 유전정보를 가지고 있는 물질이라는 사실이 알려지고, 그 DNA 분자의 구조가 밝혀지고, DNA를 마음대로 자르고 붙이는 DNA 재조합 기술이 생겨나면서, 비로소 생명체를 분자 수준에서 이해할 수 있는 현대 생물학의 새로운 장이 열리며 눈부신 발전을 이루어 나가게 되었다.
이로 인해 과학적 이해에 바탕을 둔 새로운 생물학적 기술들이 탄생하게 되었고, 이 기술들은 새로운 산업을 탄생 시키게 되었다. 이제 공과대학에서도 생물과 관련된 이름을 가지고 있는 학과를 어렵지 않게 볼 수 있게 되었다. 많은 미래학자들은 21세기는 바이오테크놀로지의 시대라고 주저 없이 이야기 한다.
지난 20년간 컴퓨터는 많은 발전을 거듭하여 이제 사회 모든 분야에서 없어서는 안 될 존재가 되었고, 이 눈부신 발전에 동참하지 못하는 사람들을 우리는 컴맹이라고 부를 정도가 되었다. 이제 막 도약을 시작하고 있는 바이오테크놀로지도 그 영향력이 바이오산업 그 자체에만 그치는 것이 아니라 사회의 모든 분야에 영향을 미칠 것이 확실해 보인다. 이미 매스컴에서도 바이오테크놀로지에 대해 많은 양의 기사를 연일 내보내고 있다. 이제 바이오테크놀로지에 관한 지식은 그 분야를 전공한 일부 사람들만이 필요로 하는 영역을 벗어나고 있다. 현대 사회를 살아가는 일원으로서 사회 발전에 동참하기 위해서 알아야 하는 필수 지식으로 자리 매김하고 있다.
이 책은 이러한 시대적 요구에 부흥하여, 미래의 우리 사회에 지대한 영향을 미칠 바이오테크놀로지가 어떤 원리에 의하여 발전되어지고 있는지를 일목요연하게 이해할 수 있도록 기술하였다. 되도록 세세한 사항들에 대한 자세한 설명은 피하고 바이오테크놀로지의 커다란 줄기와 그 의미들을 중?고등학생과 일반인이 쉽게 이해할 수 있도록 기술하려고 노력하였다. 현대 사회를 살아가는 교양인으로서 바이오테크놀로지를 이해하는데 책이 조그만 도움이 되기를 바라는 바이다.
- 저자 머리말에서

이 책은 생명공학에 대해 알기 쉽게 풀었을 뿐 아니라 좀 더 흥미를 유도하도록 해준다. 과학의 발전과 생명공학이 우리에게 얼마나 중요하고 영향력이 있는지에 대해 설득력 있게 서술하고 있다. 생명공학이란 주제에 대해 막연한 환상과 호기심을 가지고 있다면, 이해하기 쉽도록 쓰여진 이 책을 보면 제대로 알게 될 것이다.
기본적인 지식을 쌓으면서 생명공학이 우리 삶에 어떻게 관여하고 있고, 우리 삶을 어떻게 바꿀 수 있는지가 얼마나 중요한 일인지 알게 될 것이다. 꿈, 희망과 더불어 윤리와 자기만의 기준을 품어볼 수 있도록 하고 있다. 글 주제마다 삽입되어 있는 바이오 이야기는 저자가 권하는 빛나는 포인트다. 이 바이오 이야기에서는 우리가 알고 있는 영화나, 만화에서 생명공학이 어떻게 적용되어 있는지를 말해주면서 재미를 충족시키기에 충분하다. 또는 실제 발전에 공헌을 한 과학자의 일화를 소개하면서 생명공학의 발전을 이룩한 건 인류의 손이라는 사실도 친밀하게 다가가게 해준다.