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창숙 계
5 years ago
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1 Introduction 미생물학을왜공부하는가? 미생물과인간: 미생물의세계

2 공부할내용 미생물은지구의주인이다 미생물이란? 고마운미생물 vs 얄미운미생물 미생물은단순하다 미생물은다양하다 cf. Take-Home message: 약대생에게미생물학이란? 미생물과인간과의관계

3 미생물이란무엇인가? 생물다양성 ( 소단위체라이보솜 RNA 에의한계통분류체계 )

4 미생물이란무엇인가? 생물계통도 Carl Woese (UIUC) 미생물은지구의주인이다

5 지구상에서가장큰생물은? 대왕고래 몸길이 34 m, 몸무게 190 톤 삼나무 3 천년된삼나무 ( 캘리포니아세쿼이아국립공원 ) 키 84 m, 둘레 31 m, 무게 2,000 톤 대부분후형질 꿀버섯 (Armillaria i ostoyae)? 미생물은지구의주인이다

6 지구상에서가장큰생물은? 유럽최대의버섯스위스알프스의동쪽엥가딘국립공원에서발견 1천년가로 800m, 세로 500m 35 ha (350,000m²) 에몸체가펼쳐있음 기네스북에있는가장큰버섯 미국동부오리건주의블루산의맬휴어국립산림지대에존재 2 천 4 백년 890 ha 일대를덮고있음 cf. 축구장면적: 약 0.7 ha 미생물은지구의주인이다

7 미생물은지구의주인 미생물은 38 억년전에출현 ( 지구 46, 남세균 30, 거생물 5) 지구유기물무게전체의 60% 개의원핵미생물 개이상의바이러스 우리몸에만인간세포 10 배의미생물이존재 ( 유전자량는 100 배 ) 50% 이상의 1 차생산 ( 광합성, 화학합성 ) g 의탄소 CH 4 의 100% 가미생물로부터발생 유리질소고정의 100% 가미생물에의해일어남 대부분의자연계의물질순환 (recycling) 대부분의오염물질분해 / 정화 (remediation) 미생물은지구의주인이다

8 미생물의산업적의의 신규자원의보고로서의미생물확보의중요성대두 99% 이상의미생물이현재기술로배양불가능 (NCBV) NCBV, non-culturable but viable. = VBNC 국내분리미생물의 10% 이상이신종 한해전세계적으로보고된신종미생물의 20% 가국내분리 미생물배양기술의확보로신종확보가능 국내토착미생물은외국미생물과는전혀다름 국내특이적서식환경 ( 지질구조, 한계선교차, DMZ, 갯벌등 )

Kordia algicida 한국해양연구원 (KORDI) 에서발견한 algae를죽이는신속미생물 Sejongia jeonii

9 국내환경분리신규미생물의예 Paenibacillus jinjuensis 진주에서발견한신종미생물 Leuconostoc kimchii 김치에서발견된신종미생물 Hahella chejuensis 하영칠교수가제주에서발견한신속미생물 Lentisphaera araneosa Kordia algicida 한국해양연구원 (KORDI) 에서발견한 algae를죽이는신속미생물 Sejongia jeonii 세종기지에서발견한미생물로고전재규대원을추모 Lentisphaera araneosa 조장천박사가발견한새로운門의해양미생물 ( 새로운배양기법 )

10 donga.com 뉴스

12 미생물산업의국내현황 : 고마운미생물 국내생물산업의비중은전체의 2% 정도이나증가추세임 국내생물산업의 80% 이상은미생물을기반으로함 미생물기반생물산업의대부분은알콜제조, 장류, 김치등의식품발효 가주종을이룸 핵산발효및아미노산발효기술은국내생명공학전분야에서독보적 으로세계초일류원천기술을확보하고있음 하지만, 초일류원천기술의이면에는기초미생물학적지식보다는, 배 양조건개선및수율증진등공정기술적요소가많음 : 미생물을이용한인류복지

13 MSG 대량생산 : 고마운미생물

14 미생물감염의실제 : 얄미운미생물 21세기, 인류의생존을위한미생물과의소리없는전쟁! 신종및재출현감염질환의전세계적증가 미국 : 신종감염질환연구에 2 억 8 천만불투입 : 미생물에의한감염질환

15 미생물의특성및응용가치 Small Simple Rapid Ancient Efficient Evolved/adapted Diverse 미생물의특성이해및활용 인류가봉착한다양한문제해결의열쇠! 질병 / 생명연장, 식량자원, 에너지자원, 환경문제

16 차세대염기서열분석기술 (NGS) Rothberg pyrosequencing (454) 유전체정보의구축 : 염기서열결정기술

17 21 세기는유전체정보의시대 Archaea Bacteria Eukarya Total 년 2005 년 2006 년 2007 년 2008 년

18 미생물유전체프론티어사업단 (2002~2011)

19 신규한유전자원확보방법두가지 Extreme diversity of microbes 일반적으로 >99% 가 VBNC 배양 DNA 분리 미생물바이오매스 ( 배양가능한 ) 시료채취 Total genome in nature = 메타게놈

20 J. Craig Venter: Celera, JCVI

21 Synthetic Biology Science :

22 Systems Biology

23 Systems Biology Systems biology is an emerging approach applied to biomedical and biological i l scientific research. Systems biology is a biology-based inter-disciplinary field of study that focuses on complex interactions within biological systems, using a more holistic perspective (holism instead of the more traditional reductionism) approach to biological and biomedical research. One of the outreaching aims of systems biology is to model and discover emergent properties, properties of cells, tissues and organisms functioning as a system whose theoretical description is only possible using techniques which fall under the remit of systems biology. These typically involve metabolic networks or cell signaling networks.

24 Environmental Genomics Science : whole genome shotgun sequencing to microbial populations collected en masse on tangential flow and impact filters from sea water samples - Non-redundant 1045 Mbp sequences genomic species, 148 novel phylotypes, and 1.2 M new genes

25 Human Microbiomes

26 Microbiomics: 프로파일링 & 리모델링 Fecal bacteriotherapy aka human probiotic infusion (HPI) Clostridium 등에의한 colitis 질환치료 마이크로비옴리모델링의고전적인예

27 Sociomicrobiology: 미생물은다세포?

28 바이오필름 : 미생물군집의대표적인예 Corrosion Biofouling 송유관항공기연료탱크액체표면선박표면 예. 에너지산업에서의문제점송유관이혐기성 SRB ( 황환원세균 ) 에의해부식되고막힘에너지산업및환경오염의원인 ( 손실규모연간 :$2-3 billion in the USA) Aramco

29 Chapter I. The evolution of microorganisms and microbiology 미생물다양성 Microbial adaptaion to various environments : genomic and phenomic diversities

30 미생물은단순한만큼그종류가많다 Small Simple Rapid Ancient Efficient Evolved/adapted Diverse 미생물의특성이해및활용 인류가봉착한다양한문제해결의열쇠! 질병 / 생명연장, 식량자원, 에너지자원, 환경문제

31 Microbial diversity Fig. 1.1

32 Microbial diversity 라이보솜소단위체 rrna 서열에의한계통분류

33 주요미생물이름 : 반드시암기 볼티모어분류와바이러스다양성 ( 원핵세포, 진핵세포 )

34 Bacterial diversity: 다양한적응양상 Proteobacteria Spirochetes Micrococci group Green nonsulfur bacteria Cyanobacteria Actinobacteria Firmicutes Thermotoga Aquifex Chlamydia/Verrucomicrobia Planctomyces/Pirellula CFB group Green sulfur bacteria Deeply branching group Phylogenetic tree based on 16S ribosomal RNA sequences of Bacteria

35 공부한내용 미생물은지구의주인이다 미생물은다양하다 미생물의유전적으로다양하다 : 새로운유전자원의보고 미생물의생리적으로다양하다 - 1 차대사산물이다양하다 - 특이한 1차대사산물도있다 -2차대사산물도다양하다 - 극한환경미생물도있다 미생물은단순하다 ( 생각보다단순하진않지만 ) - 바이오팩토리 : 유전자조작과, 대사산물및단백질생산공장 미생물의세계

36 Chapter I. The evolution of microorganisms and microbiology 미생물과미생물학의역사

37 공부할내용 지금까지언급한내용!! 미생물학사의주요이슈 (Fig.1.10): 분자생물학의역사와함께 21 세기형융합학문 Anton Van Leeuwenhoek Louis Pasteur Robert Koch (Koch s postulate) Félix d Hérelle Alexander Fleming, Selman Waksman Kary Mullis: PCR Carl Woese: SSU rrna revolution J. Craig Venter: Environmental Genomics and Synthetic Biology 미생물학은면역학, 분자생물학등다양학학문의모태 : 21 세기형융합학문

38 미생물학의역사 Fig 미생물학은면역학, 분자생물학등다양학학문의모태 : 21 세기형융합학문

39 미생물학의역사 Fig 미생물학은면역학, 분자생물학등다양학학문의모태 : 21 세기형융합학문

40 미생물학의역사 Fig 미생물학은면역학, 분자생물학등다양학학문의모태 : 21 세기형융합학문

41 Microbiology Has Basic and Applied Aspects Basic aspects are concerned with knowledge issues: unity and diversity in biological systems physiology/biochemistry, genetics/genomics, molecular biology and systematics Applied aspects are concerned with: practical issues: health, energy, food, and environment medical, agricultural and industrial microbiology, immunology Integrative aspects are concerned with both basic and applied aspects in the 21 st century metagenomics/microbiomics (=environmental genomics), synthetic and systems microbiology 미생물학은면역학, 분자생물학등다양학학문의모태 : 21 세기형융합학문

化學科

化學科 Department of Life Sciences 1 2 3 학과명 전공분야 생명과학세미나 1, 2 생명과학세미나 3, 4 생명과학최신동향 1, 2 과목명학점 ( 시간 ) 코드이수구분 각 1(1) 각 1(1) 각 1(1) LIS901, 902 LIS903, 904 LIS911, 912 기초공통기초공통기초공통 생명과학과 생화학 생화학 1, 2( 영강 ) 고급생화학