합성생물학에서 여러 물질들이 섞여있는 것으로부터 순수한 물질을 추출하거나 다양한 용도로 물질을 만들어 내는 정유사의 석유정제와 유사한 방법으로 바이오매스(Biomass)를 처리하는 개념은 무엇인가요?
합성생물학
생물정제(Refinery)는 여러 물질들이 섞여있는 것으로부터 순수한 물질을 추출하거나 다양한 용도로 물질을 만들어 내는 정유사의 석유정제와 유사한 방법으로 바이오매스(Biomass)를 처리하는 개념이다. 정유사는 대략 1000가지 이상의 화합물들이 혼재되어 있는 석유에서 여러 가지 중요한 석유 화학 제품을 만들기 위한 순수한 원료들을 추출하고 이런 과정에서 휘발유, 등유, 디젤 등의 연료가 생산된다. 이 공정을 모방해서 바이오메스를 활용 가능한 화학물질을 정제하고 이 과정에서 에너지자원을 얻는 전환개념이 바로 생물정제이다. 생물정제에서는 하나의 바이오매스 공급 원료로부터 고부가가치 화학 물질을 순수하게 분지 정제해서 활용할 수 있을 뿐 아니라 가치는 조금 낮지만 많은 양을 얻어낼 수 있는 연료를 얻을 수도 있고, 전기에너지를 얻어서 판매하거나, 자체 내의 전력으로써 사용하는 등 다양한 공정으로 활용가능성이 열려있다.
생물정보학
생물정보학(生物情報學), 흔히 바이오인포매틱스(bioinformatics)는 생물학적인 문제를 응용수학, 정보과학, 통계학, 컴퓨터 과학, 인공지능, 화학, 생화학등을 이용하여 주로 분자 수준에서 다루는 학문이다. 전산생물학의 연구분야는 시스템즈 생물학과 중복되기도 한다. 주 연구분야는 서열정렬, 유전자 검색, 유전자 조합, 단백질 구조 정렬, 단백질 구조 예측, 유전자발현의 예측, 단백질간 상호작용, 진화모델 등 다양하다... 바이오에너지
숲 바이오에너지(forest bioenergy)의 몇몇 형태는 최근에 "Greenpeace"나 "Natural Resources Defense Council"을 포함한 수많은 환경단체로부터 그 에너지의 숲과 기후에 미칠 수 있는 해로운 영향에 대해 비난받아왔다. "Greenpeace"는 최근에 "Fuelling a BioMass“라는 그들의 숲 바이오에너지에 대한 걱정을 서술하는 제목의 기사를 냈다. 나무의 어떠한 부분도 탈 수 있기 때문에, 에너지 생산을 위해 나무를 베는 것은 보통 나무수확보다 더 많은 영양소와 흙 표면을 제거하는 나무전체를 수확하는 것을 장려한고 숲의 장기적 건강에 해로울 수 있다. 몇몇 관할구역에서는 숲 바이오매스는 점진적으로 이전부터 숲에 있던 서있는 나무, 자연적으로 훼손된 숲과 전통적인 벌목작업의 잔재를 포함한 숲 생태계가 기능하는데 필수적인 요소로 구성되어가고 있다. 환경단체는 또한 바이오매스를 태우는 것으로부터 배출된 탄소가 다시 자라나는 나무로 돌아갈 때까지 수십 년이 걸릴 수 있고 생산성이 낮은 지역에서는 더 오래 걸릴 수도 있으며 더욱이, 벌목작업은 숲의 땅을 훼손할 수 있고 그 땅에 저장된 탄소를 배출시킬 수도 있다는 것을 알아낸 최근 과학연구를 인용한다. 기후변화의 효과를 완화하기 위해 그린하우스의 단기간 가스 배출을 줄일 필요가 있다는 압박에 비추어, 많은 환경단체들은 대규모의 숲 바이오매스를 에너지 생산에 사용하는 것에 반대하고 있다. 천연물
유기화학 분야에서 천연물의 정의는 대개 1차 또는 2차 대사의 경로를 통해 생성되는 천연 원료로부터 분리된 정제 유기 화합물로 제한된다.
의화학 분야의 정의는 종종 2차 대사 산물에만 국한된다. 농축물
농축물(濃縮物, Concentrate)은 화학 물질에서 용매 등을 제거하여 주요 고체 성분의 농도를 높인 물질이며, 일반적으로 주스 등의 용액이나 현탁액에서 액체를 제거한 것이다. 액체 형태는 농축액(濃縮液)이나 진액(津液)이라고도 하며, 추출물을 뜻하는 영어 낱말 엑스트랙트(extract)의 일본어식 표현인 엑기스(←)라고도 부른다. 농축물을 얻는 과정을 농축(濃縮)이라고 한다. 농축물은 생산하는 과정에서 무게와 용량이 감소하여 수송에 유리하다는 이점이 있으며, 농축물에 용매를 추가하여 원래대로 환원시킬 수 있다. 합성섬유
합성섬유(合成纖維) 또는 인조섬유(人造纖維)는 자연적으로 발생하는 동물과 식물 섬유를 개선하기 위한 과학자들의 막대한 연구의 결과물이다. 현대 화학
분자 복제는 약으로 사용할 수 있는 생물학적 분자의 새로운 변종을 만드는 데 이용된다. 과학자들은 DNA나 RNA 등으로 이루어진 분자에 수억, 수조 개의 변종을 만들고 약을 만드는 데 필요한 일에 이 분자들을 경쟁시킨다. 이러한 화학적 진화를 통해 약의 효과를 미세하게 조정할 수 있게 된다. 이러한 생물 공학적 방법으로 생물분자의 복사본을 만들고 약으로 가장 잘 적용되는 돌연변이만을 분리하여 새로운 돌연변이체를 만드는 출발물질로 이용한다. 이러한 방법을 반복하여 이용하면 약효를 증가시킬 수 있다. 바이오 연료
바이오 연료로 사용하기 위해 미국에서는 콩과 옥수수를 재배하거나 유럽에서는 아마씨나 평지씨 등이 재배되고 있고 가정이나 산업체의 유기물 쓰레기를 바이오 연료로 전환해 사용한다. 아직은 바이오매스를 태워서 열 에너지를 얻는 방법이 일반적이지만 자동차 연료와 전기 생산을 위한 연료로 전환하는 데 기술개발이 집중되고 있다. 바이오마커
바이오 마커는 많은 과학적 분야에 이용되며 평범한 생물처리 과정, 병원성을 일으키는 과정, 치료를 위한 약리학의 과정을 측정하거나 평가하는 데도 쓰인다. 합성생물학
생물치료약물(live therapeutic agent)은 살아있는 치료제를 말하며 바이러스와 세균으로 나뉜다. 캘리포니아 대학 Jay Keasling 연구팀은 초기 합성생물학 기술을 이용하여 대장균, 쓴쑥, 효모 등 서로 다른 유기체의 10개 유전자의 조합을 통하여 말라리아 치료제인 아테미시닌(Artemisinin) 전구체의 대량생산을 실현한다. 이 연구결과는 프랑스 제약회사를 통해 상용화가 추진되고 있으며 이는 합성생물학의 좋은 성공 사례가 되고 있다. 합성생물학
생물안전성은 위험물질이 비의도적으로 또는 환경방출용으로 외부에 노출되었을 때 인간과 생태계에 미치는 영향에 관한 내용이다. 생물지구화학적 순환
생물지구화학적 순환(生物地球化學的循環)은 생태학과 지구 과학 분야에서 화학 원소나 분자가 지구의 생물권과 비생물권 (암권, 대기권, 수권)을 통해 움직이는 현상을 가리킨다. 영양의 순환이라 부르기도 한다. 원소는 재순환하지만 원소가 오랜 시간 동안 쌓이거나 (물이 바다나 호수에 모이는 것처럼) 한곳에 모여 있기도 한다. 이를테면 물은 늘 물의 순환을 통하여 순환한다. 물은 증발, 응축, 강수라는 과정을 거쳐 깨끗한 물이 되어 지구로 되돌아온다. 화학 원소, 화합물 등의 형태로 된 물질은 하나의 유기체에서 다른 유기체로 옮겨다니고 생물권의 일부에서 다른 곳으로 옮겨다니는데 이 모든 과정은 생물지구화학적 순환을 통하여 이루어진다. 천연물
천연물은 육상식물, 해양생물 혹은 미생물의 배양액에서 추출한다. 이와 같은 다양한 원천에서부터 얻은 추출물(crude extracts)은 해당 원천이 처한 자연환경의 다양성을 반영하는 다양한 천연물을 가지고 있다. 자연계에서 화학 물질의 다양성은 생물학적 다양성(Biological Diversity)이나 지리적 다양성에 기반하게 된다. 따라서 연구자들은 신약 개발(drug discovery)이나 생물학적 분석(bioassays)을 위하여 다양한 환경에서 시료(試料, sample)를 얻기 위하여 노력한다. 생화학
생화학은 단백질, 탄수화물, 지질, 핵산과 같은 세포 구성물질의 구조와 기능에 중점을 두고 있다. 고전적이고 좁은 의미에서의 생화학은 특히 효소가 매개하는 반응과 그 산물에 대한 화학적 연구를 의미한다. 현대적 의미로는 생명현상을 매개하는 분자들에 대한 화학적 연구를 지칭한다.
고전적인 생화학 연구를 통해 사람들은 세포 내 물질대사과정에 대해서 상세한 정보를 얻고 해당작용이나 TCA회로와 같은 물질대사에 대한 폭넓은 이해를 얻게되었다. 최근의 연구 경향은 DNA, RNA, 단백질의 합성, 세포막과 물질수송 신호전달체계 등 세포 내에서 분자들의 모든 활동을 포함한다. 생화학
생물체를 재료로 하는 화학이라는 점에서 생물학의 한 분야라고도 할 수 있어, 생물학과 화학의 두 영역에 걸쳐 있는 학문이라고도 할 수 있으며, 화학에서 탄수화물이나 단백질과 같은 탄소화합물을 연구대상으로 하는 분야인 유기화학에서 분화되었다고 볼 수 있다. 생화학의 역사
수 없이 다양한 생체분자 중에서 많은 것들은 유사한 반복 단위(단위체)로 구성된 복잡하고 큰 분자(중합체)이다. 생체분자 중합체의 각 부류는 기본 단위의 종류가 서로 다르다. 예를 들면, 단백질은 20가지의 아미노산들 중 선택된 아미노산들의 중합체이고, 탄수화물은 단당류, 올리고당류, 다당류로 알려진 당으로부터 형성된다. 지질은 지방산과 글리세롤로부터 형성되고, 핵산은 뉴클레오타이드로부터 형성된다. 생화학은 단백질과 같은 중요한 생물학적 분자의 화학적 특성 및 특히 효소 촉매 반응에 대해 연구한다. 세포 대사 및 내분비 시스템에 대한 생화학은 광범위하게 연구되었다. 생화학의 다른 영역으로는 유전 암호(DNA, RNA), 단백질 생합성, 세포막 수송 및 신호 전달이 있다. 화학
유기화학은 탄소로 이루어진 화합물을 연구하는 분과이다. 원래 유기 화합물은 식물이나 동물로부터 추출해낸 화합물을 뜻하였으나 지금은 유기 화합물의 범위가 크게 넓어져 탄소 사슬 또는 탄소 고리를 가진 모든 화합물을 뜻한다. 유기화학의 오랜 관심사는 유기 화합물의 합성 메커니즘이다. 현대에 들어서 핵자기 공명법과 X선 결정학 등이 개발되어 유기 화합물 분석에 있어서 매우 중요한 방법으로 자리잡았다. 플라스틱, 합성섬유등의 고분자물질 등도 유기화학에서 다루어진다. 바이오에너지
바이오에너지의 또 다른 형태는 미생물의 연료 세포로부터 획득될 수 있는데, 미생물의 연료 세포는 폐수나 흙에 저장된 화학 에너지가 미생물 발전의 신진대사 과정을 통해 직접적으로 전기에너지로 전환되는 곳이다. 이 기술의 전력 발전 수용성은 지금까지 경제적이지 않았지만, 이 기술은 화학 처리 과정과 학생 교육을 위한 더 좋은 활용법을 찾았다. 촉매
생물학내에서 효소는 물질대사와 이화작용 과정에서 사용되는 단백질 기반의 촉매를 의미한다. 대부분의 생체 촉매는 효소이지만 다른 비 단백질 기반의 생체 분자 또한 리보자임과 합성 디옥시리보자임과 같은 촉매적 특성을 나타낼수 있다. 식용유
식용유 정제는 각각의 방법을 통해, 또는 이를 조합하여 필요에 맞추어 진행할 수 있다.대규모의 상업적 생산의 경우, 냄새 및 외관의 균일성, 보존 기간 등을 이유로 위 과정을 모두 포함하여 처리한다. 일부 식용유 중 건강식품 시장을 대상으로 하는 경우 고온·고압 처리라던가 화학적 처리를 최소한으로 하여 시장에 나오기도 한다. 음성 합성
음성 합성(音聲合成, )은 말소리의 음파를 기계가 자동으로 만들어 내는 기술로, 간단히 말하면 모델로 선정된 한 사람의 말소리를 녹음하여 일정한 음성 단위로 분할한 다음, 부호를 붙여 합성기에 입력하였다가 지시에 따라 필요한 음성 단위만을 다시 합쳐 말소리를 인위로 만들어내는 기술이다. TTS(=Text-to-Speech)라고도 한다. 생체모방
생체모방(生體模倣, )은 생명을 뜻하는 'bios'와 모방이나 흉내를 의미하는 'mimesis' 이 두 개의 그리스 단어에서 따온 단어로, 이름에서 알 수 있듯이 생체모방은 자연에서 볼 수 있는 디자인적 요소들이나 생물체의 특성들의 연구 및 모방을 통해 인류의 과제를 해결하는 데 그 목적이 있다. 생체 모방학의 선구자인 재닌 베니어스는 생체 모방을 ‘자연이 가져다 준 혁신'이라 정의하기도 하였다. 현재의 생체 모방학은 새로운 생체물질을 만들고, 새로운 지능 시스템을 설계하며, 생체 구조를 그대로 모방하여 새로운 디바이스를 만들고, 새로운 광학 시스템을 디자인하는데 많은 도움을 주고 있다. 생체모방은 바이오미메틱스(biomimetics)라고 불리기도 하며, 비슷한 단어에는 생체모사가 있다. 이 두 단어는 일정한 방식으로 자연을 모방하는 것과 공학적 해결책을 찾기 위해 자연에서 영감을 얻는 것이라는 의미의 차이를 가지고 있으나 거의 같은 의미로 통용되기도 한다. 합성생물학
합성생명학과 비슷한 분야로 생정공학(Biomatics)이 있는데, 생정공학은 생명현상을 정보처리 현상으로 이해하고 그 모든 기초 원칙을 수학적으로 설명할 수 있다고 가정한다. 그에 비해 합성생물학은 화학과 생명과학의 응용 분야로 그 원칙의 이해보다는 생명체를 합성하여 다양한 분야에 응용하는 것을 우선으로 한다. 또한 합성생물학은 유전자를 조작하여 인간에게 이로운 산물을 얻어내는 대사공학(Metabolic Engineering) 그리고 유전공학(Genetic Engineering)과도 유사하다. 그러나 합성생물학은 공학적 접근을 통해 생물 시스템을 분석하고 설계하기 때문에 기존의 DNA, 세포, 개체 등을 수정 및 변경하는 유전공학과는 조금 차이가 있다. 화학 물질
모든 물질은 다양한 원소와 화합물로 이루어져 있으나 이러한 것들은 서로 잘 섞인다. 혼합물은 하나 이상의 화학 물질을 포함하고 있으며 고정 성분을 지니고 있지는 않다. 원칙적으로 이들은 순수하게 기계적인 과정으로 구성 물질을 분리해 낼 수 있다. 버터, 흙, 나무가 일반적인 혼합물의 예이다. 생체 적합성
생체 적합성(biocompatibility)은 다양한 상황에서의 생체 재료()의 반응과 관련되어 있다. 이 단어는 특정한 상황에서 숙주()가 적절한 반응을 보일 수 있도록 하는 재료의 능력을 말한다. 용어의 애매모호함에서어떻게 생체 재료가 인체 내에서 상호 작용을 하고, 결국 어떻게 그러한 상호 작용이 의료 기기()(심장 박동 조율기(), 고관절 대체물(), 스텐트() 등)의 임상학적 적합성에 대한 이해의 정도를알 수 있다. 현대의 의료 기기와 인공 삽입물(prosthesis)들은 보통 하나 이상의 재료로 만들어지기 때문에 특정 재료에 대한 생체 적합성을 표현하기가 어렵다. 미생물학
미생물의 배양에서 원래 주식의 완전한 복제가 일반적으로 얻을 수 있지만, 일정 확률로 성상 약간 다른 변종이 얻어진다. 돌연변이의 개념을 소개한 것은 미생물학의 업적 중 하나이며, 돌연변이 유도를 비롯해 상동 재조합 , 형질 전환 , 접합, F 인자 전달 형질 도입과 현재 분자 생물학에 매우 중요한 많은 방법을 제공하여 왔다. 시스템 생물학
계생명학(系生物學) 또는 시스템 생물학(, SB)은 생명현상을 복합체로 규정하고 생물학뿐만 아니라 전산학, 수학, 물리학, 화학 등의 원칙을 사용하여 분석하고 모사 발명하는 것을 목표로 하는 학문이다. 시스템 생물학은 최신 생물학의 한 갈래로 생체 동역학적 수리모델을 수립하고 경향을 탐구하려는 성격을 가지고 있다. 고무
합성 고무는 중합체를 생산하기 위해 하나의 단위체의 중합 반응 또는 단위체의 혼합을 통해 만들어진다. 이들은 중합체 과학과 고무 기술에서 연구되는 제품의 일부를 형성한다. 단백질 정제
단백질 정제란 복합 혼합물(complex mixture)로부터 단일 타입의 단백질을 분리하는 일련의 과정들이다. 단백질 정제는 관심있는 단백질의 기능, 구조 그리고 상호작용을 분석하기 위해서 필수적이다. 시작물질은 보통 생체조직 혹은 미생물 배양체이다. 바이오시밀러
일반의약품은 화학합성 제제로 저분자 화합물이라, 동일한 성분을 화학적으로 합성하는 것이 가능하다. 따라서 이를 복제한 약품은 복제약(Generic)이라고 부른다. 그러나 바이오 의약품은 화학적으로 합성한 것이 아니라 동물세포나 효모, 대장균 등을 이용해 고분자의 단백질 제품을 만드는 과정을 거치므로, 동일한 제품을 복제할 수가 없다. 이러한 바이오 의약품을 따라서 만들 때에는 살아있는 세포를 통해서 제조해야 하는데, 완전히 동일하게 복제한 제품을 만들수 없고 유사한 제품만을 만들 수 있다. 화학
생화학은 생물을 화학의 관점에서 다루는 학문이다. 식물이나 동물의 세포에서 발견되는 물질이나 일어나는 화학 반응들이 주 관심사이다. 생명체에서 발견되는 탄수화물, 지방, 단백질, 핵산, 호르몬 등은 유기 화합물이라서 유기화학에서도 다루어지기도 하나, 이들 화합물에 관련된 물질대사 과정이나 조절 과정에 대한 연구는 생화학의 고유 분야이다. 효소와 조효소, 그리고 이들의 작용 과정에 대해서도 연구하며, 세포막을 통과하는 이온과 분자, 신경전달물질과 다른 조절 물질들의 작용에 대해서도 연구한다. 생화학은 내분비학, 유전학, 면역학, 바이러스학의 발전에 큰 영향을 끼쳤다. 발생생물학
이 조직들과 기능들의 집합으로 인한 통합된 다세포 생명체는 각 부분의 특징과 과정뿐만 아니라 각 부분으로 봤을 때는 예측 불가능했을 새로운 특징도 산출한다. 발효
미생물을 통한 식품의 보존 방법(일반적인 사용). 주류 또는 산성의 유제품을 생산하는 과정(일반적인 사용). 공기와 함께 또는 공기없이 일어나는 대규모의 미생물 공정(산업계에서 일반적으로 사용되는 정의). 혐기성 조건 하에서만 일어나는 에너지 방출 대사 과정(보다 과학적인 정의). 당이나 다른 유기물로부터 에너지를 방출하는 대사 과정으로 산소(O2)나 전자전달계를 필요로 하지 않으며 최종 전자수용체로 유기물을 사용한다(가장 과학적인 정의). 생체공학
생체공학(Bionics)은 자연에서 발견될 수 있는 생명체의 과학적 방식과 시스템을 연구에 적용하는 학문으로 현대 기술이나 공학의 디자인 방면에서 활용된다. 바이오에너지
바이오매스는 동식물과 그 부산물을 포함한 유기물로부터 추출되는 물질이다. 거름, 정원 폐기물, 작물 잔해 등이 바이오매스의 원료이다. 이는 석유, 석탄. 핵연료 등의 다른 천연 자원과는 달리 탄소 순환에 기초한 재생가능 에너지 자원이다. 다른 원료로는 대부분 큰 규모의 동물 축사에서 생산되는 끊임없고 피할 수 없는 오염원인 동물 폐기물이 있다. 합성생물학
연구방식은 크게 두 가지로 나눌 수 있다. 이는 탑다운(Top-down)방식과 바텀업(Bottom-up)방식이다. 탑다운 방식은 자연계에 존재하는 생명체의 유전자를 변형시키는 방식이다. 하나의 세포로 이뤄진 미생물을 예로 들면, 미생물의 유전자 일부를 바꾸는 것이다. 미국 스탠포드대에서 각각의 유전자를 기계의 부품처럼 만들어 다양하게 조합한 후 미생물에 삽입을 시도하고 있는 드루앤디(Drew Endy)의 접근이 한 가지 사례이다. 또 미국 UC버클리의 제이 키슬링(Jay Keasling)이 식물의 유용 유전자를 미생물에 대량으로 삽입하고 있는 것도 이에 해당한다. 이에 비해 바텀업 방식은 화학물질에서 시작해 생명체의 구성요소를 하나하나 만들어 내는 방식이다. 그래서 합성생물학 관련 영문저술에는 종종 ‘무에서 유를 창조한다’는 의미에서 ‘Starting from scratch’라는 즉, ‘처음에서 시작한다’는 뜻의 관용어구가 등장한다. 미생물의 유전자 염기서열을 하나하나를 만든 후 이들을 연결시켜 인공유전체를 합성한 미국의 크레이그 밴터(J.Craig Venter)의 접근이 대표사례이다. 석출
EBS강좌 '양진석의 화학1'에서 그는 석출을 다음과 같이 서술한다:결정형 고체가 녹은 용액에서 결정이 만들어지는 것을 가리키는 단어로 화합물을 분석한 뒤 어떤 물질을 분리, 분석해내는 것 바이오센서
바이오센서는 일반적으로 바이오 탐지 요소, 바이오변환기 요소와 증폭기, 가공기계, 화면을 포함한 전자 시스템으로 구성된다. 변환기와 전자공학은 CMOS 기반 마이크로센서 시스템과 결합될 수 있다. 흔히 바이오수용기로 불리는 탐지 요소는 분석물질과 상호작용하기 위해 유기체나 생물학적 요소를 본 따서 만든 수용기의 바이오분자를 사용한다. 이 상호작용은 샘플에서 분석물질의 부분적인 측정 가능한 신호를 발생시키는 바이오변환기에 의해 이루어진다. 바이오센서의 일반적인 디자인의 목적은 샘플이 구해진 곳에서 빠르고 편리한 테스트를 가능하게 하기 위함이다.
바이오센서에서 바이오수용체(bioreceptor)는 특정 분석 대상물과 상호작용하도록 설계되는데, 변환기(transducer)에 의해 측정 가능한 효과를 생성하게 된다. 바이오센서의 핵심 요구사항은 화학적 또는 생물학적 성분의 매트릭스중에서 분석물에 대한 높은 선택성이라 말할 수 있다. 바이오 센서는 이러한 높은 선택성에 따라 분류될 수 있는데, 항원/항체, 효소, 핵산/DNA, 세포구조 등에서의 선택성으로 바이오수용체를 분류할 수 있다.  석출
석출(析出)은 결정형 고체가 녹은 용액에서 결정이 만들어지는 것을 가리키는 단어로 화합물을 분석한 뒤 어떤 물질을 분리, 분석해내는 것을 말한다. 일차생산량
일차생산량은 어떤 생태계에서 독립영양생물이 일정 시간동안 무기물로부터 생산한 유기물의 양이다. 주로 광합성이 이에 기여하지만, 화학합성이 중요한 부분을 차지하는 생태계도 존재한다. 빛이 들지 않는 심해 저생대 등의 생태계에서는 화학합성이 유일한 독립영양 방식이다. 분석화학
생분석화학((bioanalytical chemistry) 은 생체 내의 분석을 총체적으로 일컫는 말로 핵산, 단백질, 탄수화물, 지방 등의 정보를 정성·정량적으로 분석하는 학문이다. 생분석화학은 분석화학 분야중에서 가장 활발하게 연구가 진행되고 있는 분야이다. 특히 인간 게놈 프로젝트 등을 진행하면서 시작된 유전체학(Genomics)을 시작으로 생분석화학은 그 분석 분야에 따라서 OMICS라는 이름을 붙여서 그 분야를 나누고 있다. 생분석 분야는 많은 경우 생물정보학(Bioinformatics)과 깊게 연관되어 발전하고 있다.반도체 산업과 나노 과학의 발달로 인해 상당한 주목을 받고 있는 분야. 투과 전자 현미경(TEM)과 주사 전자 현미경(SEM)을 비롯한 XRD, AES, XPS, SIMS 등의 장비가 주로 이용되며 미세 구조와 조성 그리고 격자 구조 등을 알아내는 분야이다. 석유화학
석유화학에서는 주로 탄소수가 1∼7개 정도인 탄화수소를 이용하며, 그 원료로는 유정(油井)에서 나오는 천연가스, 혹은 크래킹·증류과정에서 생기는 가스를 쓰기도 하지만, 가장 많이 사용되는 것은 특별히 석유화학공업용으로 석유(주로 나프타(naphtha) 유분)를 열분해하여 얻은 에틸렌이나 프로필렌이다. 석유화학 공업의 특징은 여러 가지 탄화수소의 혼합물을 분해하고, 여기에서 생긴 온갖 생성물을 정류(精溜)공업에서 발달한 분리기술로 각 성분으로 나누어, 그 하나하나에 대한 다양한 합성법을 적용해서 수많은 종류의 제품으로 만드는 일관된 공정(工程)을 가지는 점이다. 그렇기 때문에 원료의 생산과 수요의 밸런스가 항상 중요한 문제로 되는 것이다. 한편 석유화학공업의 원료는 액체나 기체인 점에서 파이프 수송의 방식이 이용되고 있다. 따라서 이 분야의 제1차 제품인 에틸렌·프로필렌 등의 제조공장, 그것을 원료로 하는 제2차 제품인 폴리에틸렌·합성고무 등의 합성공장, 그리고 기초 원료를 만드는 석유정제 공장 등이 하나의 큰 집단으로 모여 있는 편이 유리한 것이다. 이 같은 형태를 콤비나트(combinat)라 한다. 석유화학에서 가장 중요한 위치를 차지하는 것은 에틸렌이며, 유전이 많은 미국에서는 석유와 함께 채취한 천연가스를 에틸렌의 원료로 하고 있으나 유전이 없는 지역에서는 나프타 유분을 열분해하여 에틸렌을 만드는 것이 보통이다. 합성수
합성수(合成數, Composite Number)는 1과 자기 자신이 아닌 다른 자연수의 곱으로 나타낼 수 있는 자연수를 의미한다. 1보다 큰 모든 정수는 소수이거나 합성수이다. 생화학
대다수의 생체 분자들은 단량체가 모여 만들어진 중합체이다. 생화학에서는 중합체 중에서도 탄수화물, 지방, 단백질 그리고 핵산 이 네 가지 종류의 분자들을 주로 다룬다. 바이오에너지
바이오에너지는 바이오매스를 연료로 하여 얻어지는 에너지로, 생물자원의 물질로 사용가능하도록 만들어진 대체에너지다. 에너지원으로 이용되는 바이오매스는 햇빛을 화학 에너지의 형태로 저장한 유기물이며 이는 나무, 나무찌꺼기, 짚, 거름, 사탕수수 등과 그 외의 다양한 농업의 과정에서 나온 부산물을 연료로서 사용한다. 2010년까지는 세계적으로 바이오에너지로 35GW에 해당하는 전기를 생산할 수 있는 능력이 있었고, 미국에는 7GW의 생산능력이 있었다. 산소
여러 화학 합성 공정이 산소와 관련되어 있다. 탄화 수소를 산소로 연소시킬 때 산소의 양을 세밀하게 조절하는 등의 조치를 취할 경우 연소의 여러 단계에서 발생하는 물질을 생성할 수 있는데, 이를 부분 산화라고 한다. 예를 들어 대부분이 메테인으로 구성되어 있는 천연 가스가 이 공정을 거칠 경우 천연 가스로부터 아세틸렌, 에틸렌, 프로필렌 등을 얻을 수 있다. 탄소나 탄화수소를 산소와 수증기로 반응시킬 경우 일산화 탄소, 수소 등으로 이루어진 합성 가스를 얻을 수 있다. 합성 가스는 메탄올, 옥테인 등 여러 화합물 생성에 원료로 사용될 수 있다. 그 외에도 산소는 연료 합성, 염료 생산 등 다양한 공정에 관여하고 있다.식물의 광합성 과정은 이산화 탄소와 물을 사용하여 탄수화물과 산소를 생성하는 과정이다. 광합성의 전체 과정을 반응식으로 간단히 나타내면 다음과 같다. 반응식에서는 생성되는 탄수화물을 포도당으로 나타내었으나, 정확하게는 포도당뿐만 아니라 다른 탄수화물로도 전환될 수 있는 글리세르알데하이드-3-인산(G3P)이 생성된다. 이합체
이합체(二合體, ) 또는 이량체는 동일한 두 분자가 중합되어 만들어진 물질로서, 주로 수소결합에 의해 형성된다. 대표적인 예로는 아세트산이나 플루오르화 수소가 있다. 아세트산을 예로 들어 설명하자면 아세트산은 원래 극성 분자로서 극성 용매에 잘 용해되나 무극성 용매에 용해시킨다면 산소와 수소가 서로 수소결합을 이루게 되어 두 분자(혹은 단량체)가 이합체를 형성하여 무극성 분자의 성질을 띠게 된다. 이로 인해 무극성 용매 중 하나인 벤젠에 용해시킨다면 기존의 분자량인 60의 두배인 120으로 측정된다. 진화발생생물학
진화발생생물학 또는 이보디보()은 다양한 동물과 식물의 발생과정을 비교하여 공통 조상에서부터 진화한 생물의 공통 요소와 변이를 연구하는 생물학의 한 분야이다.
진화발생생물학은 생물학의 한 분야로, 공통의 조상 관계를 결정짓기 위해 생물들의 발생과정을 비교하고 발생 과정 상의 진화에 대해 연구한다.
이보디보는 발생의 근원과 발생 경로의 진화, 발생에서의 변화가 낳은 새로운 형질들, 발생의 유동성이 진화에서 가지는 역할, 생태학이 발생적•진화적 변화에 미치는 영향, 진화적 상동의 발생학적 배경에 대해 정의한다.
진화발생생물학은 발생의 과정이 어떻게 진화했고, 유전의 과정에서 어떻게 변경되었으며, 그 결과 어떻게 생물 다양성이 형성되는지를 연구한다. 촉매
산업적으로 매우 중요한 화학 물질들의 생산에는 촉매가 수반된다. 이와 비슷하게, 가장 생물화학적으로 중요한 프로세스는 촉매 작용이 된다. 촉매에 대한 연구는 응용과학의 주요 분야이며 특히 유기금속화학, 재료과학 등 수많은 화학 분야에 적용된다. 촉매는 환경과학의 수많은 부분과 관련되는데, 이를테면 자동차의 촉매 변환기라든지 오존홀의 역학을 들 수 있다. 촉매 반응은 환경 친화적인 녹색 화학에서 선호되는데, 이는 생산되는 쓰레기의 양을 줄일 수 있어서이며[2] 이와 반대가 되는 화학량론의 경우 모든 반응물들을 소비시켜 더 많은 부산물이 형성된다. 수많은 전이 금속들과 전이 금속 화합물들 또한 촉매에 사용된다. 효소로 불리는 촉매는 생물학에 중요하다. 항생물질
처음에는 곰팡이 또는 토양 미생물이 자연적으로 만들어 낸 것을 이용했으나, 현재는 구조를 약간 바꾼 반합성, 또는 완전히 새로운 합성 항생제도 많이 개발되어 사용되고 있다. 주로 결핵치료에 쓰이는 방선균(放線菌)의 하나인 스트렙토미세스속(屬)에서 분리한 항생 물질인 스트렙토마이신(streptomycin)에서 유래하여 '마이신'(mycin)으로 약칭하기도 하지만, 정확한 표현은 아니다. 영어 어원인 antibiotics는, 반대/저항이라는 뜻의 anti와 삶/살아있는 것을 뜻하는 bio의 결합으로, 미생물을 죽인다 혹은 저항한다는 뜻이다. 바이오의약품
분자 생물학을 기반으로하는 의학 생물학은 예측, 진단 및 치료
를 위한 새로운 기술을 고안하는 특정 관점에서 분자의학를 개발하는 모든 문제를 인간 게놈, 전사체, 프로테옴, 생리학 및 대사체의 대규모 구조적 및 기능적 관계로 결합한다. 바이오에너지
바이오연료 생산에 특화되어 재배되는 농작물도 있다. 미국에서는 옥수수·콩·버드나무·수수 등이 쓰이고 유럽에서는 유채·밀·사탕무·버드나무 등이 쓰이며 브라질에서는 사탕수수, 동남아시아에서는 팜유·억새, 중국은 수수·카사바, 인도는 자트로파를 쓰고 있다. 삼 또한 바이오연료로서 활용할 수 있다는 것이 증명되었다. 공업과 농업, 산림, 가정으로부터 나온 생분해성의 산출물도 바이오연료 생산에 쓰일 수 있다. 생분해성 찌꺼기로는 짚·목재·거름·쌀껍질·하수·음식물쓰레기 등을 예로 들 수 있다. 바이오매스 자체로는 쓰레기 관리나 기후 변화 등에 해결책이 될 수 없지만 바이오매스 연료의 사용은 연료 안전성뿐만 아니라 기후 변화를 예방하거나 늦추고 쓰레기 관리에 도움이 된다. 화학합성
화학합성은 원료가 되는 화합물이나 시약을 선택하는 것에서 시작된다. 목적물을 얻기 위한 화학 반응은 여러 가지를 이용할 수 있다. 얻어진 생성물의 양을 보일 때는 2가지 방법이 있으며, 하나는 질량으로 보이는 수량(收量), 또 하나는 원료에서 얻어지는 이론양에 대한 백분율로 보이는 수율(收率)이다. 바이오에너지
바이오에너지는 좁은 의미로 생물자원에서 오는 바이오연료와 동의어 관계이다. 넓은 의미로는 바이오매스, 바이오연료로 사용되는 생물학적 물질뿐만 아니라 생물자원을 에너지로 사용하는 것과 관련된 사회적, 경제적, 과학적, 기술적 분야도 포함한다. 바이오에너지는 바이오매스를 직접 또는 물리적, 생화학적 변환과정을 거쳐 가스, 액체, 고체연료나 전기, 열에너지 형태로 이용하는 생물, 화학, 연소공학 등의 기술을 말한다. 화학생물학
화학생물학(化學生物學, Chemical Biology)은 생명체나 생물학적 현상에 대하여 화학적 방법과 기술을 이용하여 접근하는 분야이다. Biology라는 말이 들어가기에 생물학의 한 분야라고 생각할 수 있지만, 기본적으로 화학에서 시작한 분야이기에 화학의 한 분야이다. 합성 화학적인 방법으로 화합물을 만들고, 생물학적인 환경을 조작하고 연구하고자 하는 데에 목적이 있다. 비슷한 화학의 분야로서 생화학(Biochemistry)가 있는데, 생화학은 생체 분자의 화학을 다룬다는 점에 있어서 약간 의미가 다르며 보다 생물학에 가까운 반면에, 화학생물학자들은 유기화학을 기반으로 하여 다양한 변화와 수정을 통해 생체 시스템을 컨트롤하고자 한다. 간단히 말해서, 생화학자들은 생물에 대한 화학을 다루고, 화학생물학자들은 생물학에 적용되는 화학을 다루게 된다. 식품화학
식품화학(食品化學, )은 모든 생물학적, 비생물학적 음식 성분에 대한 화학 과정과 상호 작용에 대한 연구이다. 생물학적 물질에는 고기, 새고기, 상추, 맥주, 젖 등을 예로 들 수 있다. 탄수화물, 지질, 단백질과 같은 주요 성분을 다루는 생화학과 비슷하지만, 물, 비타민, 무기질, 효소, 식품 첨가물, 향료, 착색제와 같은 영역을 아우르기도 한다. 시스템 생물학
전산학, 수학, 통계학, 화학등의 타분야가 생명과학과 융합된 형태. 전산생물학의 연구분야는 시스템즈 생물학과 중복되기도 한다. 주 연구분야는 서열정렬, 유전자 검색, 유전자 어셈블, 단백질 구조 정렬, 단백질 구조 예측, 유전자발현의 예측, 단백질간 상호작용, 진화모델 등 다양하다. DNA 서열 분석 방법의 발달에 따라 현재 수많은 종의 게놈 서열이 밝혀져 있으며, 이로부터 만들어지는 RNA와 단백질에 대한 서열의 정보 또한 급속히 증가하고 있다. 또한, 특정 조건에서의 유전자들의 발현량, 그들의 산물 및 상호작용들에 대한 정보가 transcriptomics, proteomics, metabolomics와 같은 방법들을 이용하여 대규모로 얻어지고 있다. 이와 같이 데이터의 양이 급격히 증가함에 따라 이를 수작업으로 다룬다는 것은 불가능하게 되었으며, 이로부터 유용한 지식을 얻어내기 위해서는 수학, 통계학, 전산학을 기반으로 하는 방법론들이 필요로 하게 되었다. 이처럼 생물체로부터 얻어진 대량의 데이터로부터 유용한 지식을 얻어내기 위한 전산/통계/수학적인 도구를 통칭하는 용어로써 생물정보학(bioinformatics)이 쓰이고 있으며, 전산생물학(computational biology)이라는 용어 또한 흔히 같은 뜻으로 쓰이고 있다. 이처럼 생물체로부터 얻어진 대량의 데이터로부터 유용한 지식을 얻어내고자 하는 노력 중에서, 시스템 전체에 대한 분석 및 수리적인 모델링(mathematical modeling)을 강조하는 용어인 시스템 생물학(systems biology)도 생물정보학과 상당부분 겹치는 용어이다. 재생 가능 에너지
태양에너지를 받은 식물과 미생물의 광합성에 의해 생성되는 식물체·균체와 이를 먹고 살아가는 동물체를 포함하는 생물 유기체를 일컫는다. 바이오매스 자원은 곡물, 감자류를 포함한 전분질계의 자원과 초본, 임목과 볏짚, 왕겨와 같은 농수산물을 포함하는 셀룰로스계의 자원과 사탕수수, 사탕무와 같은 당질계의 자원은 물론 가축의 분뇨, 사체와 미생물의 균체를 포함하는 단백질계의 자원까지를 포함하는 다양한 성상을 지닌다. 이들 자원에서 파생되는 종이, 음식찌꺼기등의 유기성폐기물도 포함한다. 이런 유기성 폐기물 중 과일껍질 같은 것도 기여된다. 생물반응기
생물반응기는 세포 배양이라는 측면에만 집중한다면 세포나 조직을 배양하기 위한 장치나 시스템만을 가리킬 수도 있다. 이러한 장치들은 조직공학이나 생화학공학에서 사용하기 위해 개발되고 있다. 석유 제품
석유 제품(石油 製品)은 석유를 정유하여 생산한 여러 물질들이다. 석유를 이용하여 각종 화합물을 만드는 석유 화학과는 달리 석유 제품은 석유에 들어있는 여러 혼합물을 분리하여 정제한 제품을 뜻한다. 대표적으로 연료로 사용되는 휘발유, 경유와 같은 것들이 있다. 합성생물학
합성생물학은 생명정보의 저장암호인 DNA를 읽는 기술과 DNA를 인공적으로 합성하는 유전자 재조합기술에서 시작되었고, 21세기를 맞아 유전공학의 급속한 발전과 유전자 조절 시스템 발명의 영향으로 합성생물학의 영역은 더욱 더 확장되고 있다. 합성가스
석탄에 고열을 가하면 고체, 액체, 기체 순서로 변하는데, 이렇게 만들어진 합성가스는 천연가스를 대체할 수 있다. 화학합성
단순한 화합물에서 복잡한 화합물을 만드는 과정에 있어서는, 목적으로 하는 생성물을 합성하기까지 여러 단계의 조작과 많은 시간과 노력을 필요로 한다. 특히, 시판되고 있는 단순한 화합물만으로 생리활성물질 따위의 천연물이나 이론적으로 흥미로운 유기화합물을 만들기 위한 여러 단계의 화합 합성을, 전합성(全合成)이라고 한다. 전합성은 순수히 합성화학적인 과정이지만, 다른 한 편으로는 식물과 동물, 균류 등에서 추출된 천연물을 원료로 하는 경우에는 반합성(半合成)이라고 불린다. 합성생물학
합성생물학 분야는 생물을 합성하거나 변형하는 것이기 때문에 생명경시에 대한 윤리 문제가 있다. 핵합성
핵합성(Nucleosynthesis)은 핵융합이나 핵분열을 통해 새로운 원자핵을 만들어내는 과정이다. 석유
석유(石油)는 천연에서 액체 상태로 산출되는 탄화수소의 혼합물이다. 공기가 없는 상태에서 미세한 바다 유기물이 분해되면서 형성되었을 것으로 추측된다. 정제하지 않은 석유를 원유(原油)라고 하며 이를 정제하여 휘발유, 경유, 등유, 중유 등을 제조한다. 각종 산업에 필수적인 에너지 자원이며 동시에 공업 원료로 사용하게된다. 유기 화합물
인간의 생활에는 여러 가지의 유기 화합물이 이용되고 있다. 음식물, 섬유, 목재, 플라스틱 등 인간의 의식주 생활에 이용되는 유기 화합물의 종류와 형태는 헤아릴 수 없을 만큼 많고 다양하다. 유기 화합물이란 종래 동물이나 식물을 구성하는 화합물은 생명력이 있는 물질, 즉 유기물이 아니고는 합성될 수 없는 것이라고 하여 광물성인 무기물과 구별해서 불러 온 용어이다. 그러나 오늘날에는 무기물로써도 유기 화합물을 합성할 수 있는 기술이 개발되었으므로 이러한 구별은 단지 편의상의 것이 되고 있으며, 일반적으로 탄소를 포함한 화합물을 총칭하여 유기 화합물이라고 말하고 있다. 바이오에너지
전기 생산에 사용되는 바이오매스는 지역별로 다양하다. 목재 잔여물과 같은 산림 부산물은 미국에서 인기있다.[1] 농산폐기물은 모리셔스(사탕수수 잔여물)와 동남아시아(왕겨)에서 흔하다. 가금류의 잠자리짚과 같은 축산업 잔여물은 영국에서 인기있다. 복잡계
생명현상도 복잡계로 생각할 수 있다. 생명체는 세포로 이루어져 있고 세포는 많은 수의 단백질 분자 등으로 이루어진 것인데, 생명체의 구성원인 분자 하나하나에 대해 생명현상을 이야기할 수는 없다. 하지만 수많은 분자들이 모여서 형성한 세포라고 하는 다체 문제에서는 생명이라고 부르는 신비로운 현상이 생겨나게 된다. 이처럼 협동현상에 의해 나타나는 집단성질은 구성원 하나하나의 성질과는 관계없이 새롭게 생겨난다는 점을 강조해서 떠오르는 성질, 즉 창발(emergent property)이라고 부른다. 유정 (석유)
유정(油井, Oil well)이란 지표 아래에 묻힌 석유나 그 부산물을 채굴하기 위해 굴착한 시설을 일컫는 용어이다. 대부분 석유와 함께 천연 가스가 함께 생산되기도 하며, 석유 대신 천연 가스를 주로 생산 하기 위해 건설된 유전도 있다. 생명
유전물질이 자기복제를 하는 것을 일컫는 말로 유전물질의 생합성은 1개의 어미 분자가 주형이 되어 그것과 똑같은 구조와 기능을 가진 새끼 분자 2개가 만들어 내는 일이다. 이것은 반보존적 복제에 의해 이루어진다.
유전물질로서 DNA와 RNA는 고분자화합물이며 생세포 속에서 이 유전물질의 합성은 일련의 생화학 반응에 의해 이루어지는데, 유전물질의 생합성만을 복제라고 하는 것은 1개의 어미 분자가 주형이 되어 그것과 똑같은 구조와 기능을 가진 새끼분자 2개가 만들어지기 때문이다. 더욱이 유전물질의 자기증식은 모두 반보존적 복제에 의해 이루어진다. 화학유전체학
화학유전체학(化學遺傳體學, 또는 )은 대량의 다양한 화학 물질을 이용하여, 대량의 유전자의 발현과 기능을 연구하는 학문이다. 화학유전체학은 유전체학 계열 중에서 신약개발과 가장 가까운 분야이다. 독소
생물독소(生物毒素, biotoxin)라는 용어는 생물학적 기원을 명시적으로 확증하기 위해 사용된다. 합성생물학
생물안보는 의도적으로 병균이나 독성물질을 훔치거나 생태계에 방출하는 경우, 바이오 테러에 대한 이슈를 말한다. 합성생물학의 기술로 이미 박멸된 바이러스조차 서열만 알면 얼마든지 실험실에서 이를 다시 복원해 낼 수 있을 뿐 아니라 더욱 맹독을 갖도록 변형 할 수 있고 내성을 가지고 있어 치료가 되지 않거나 강력한 전염성을 지난 바이러스, 세균, 세포를 생산 가능하다는 것이 문제이다. 바로 이를 생화학 무기로 악용할 가능성에 대한 우려의 목소리가 높아지고 있다. 바이오메카트로닉스
바이오메카트로닉스는 다양한 학제간의 과학이 적용된 학문으로 기계적인 요소, 전자 공학 그리고 생물학적 유기체를 통합하기 위한 목적을 가지고 있다. 바이오메카트로닉스는 생물학, 기계공학 그리고 전자공학의 부분을 포함하고 있다. 그것은 또한 로봇공학과 신경과학의 학문 분야도 아우른다.  물질대사
모든 생물은 영양분으로 사용할 수 없는 화합물에 지속적으로 노출되고, 대사적 기능이 없는 이물질이 세포 내에 축적되면 해로울 수 있다. 이렇게 유해성을 가진 물질을 생체이물이라 한다.[87] 합성 약물, 자연 독소, 항생제 같은 생체이물은 생체이물을 대사하는 효소에 의하여 해독된다. 사람의 해독 효소에는 사이토크롬 P450 산화효소,[88] UDP-글루쿠로노실전이효소(glucuronosyltransferase),[89] 글루타티온 S-전이효소 등이 있다.[90] 이 효소계는 생체이물을 산화하고(1기), 생체이물 분자에 수용성 작용기를 부가한 후(2기), 세포 밖으로 퍼내거나 다세포 생물의 경우 계속해서 대사 과정을 거쳐 배출시킨다(3기). 생태학에서 이 반응은 특히 미생물의 오염 물질 생분해와 오염된 땅과 기름 유출에 대한 생물적 환경정화에 중요한 역할을 한다.[91] 미생물의 반응은 많은 부분 다세포 생물의 반응과 유사하지만, 미생물은 특유의 엄청난 다양성으로 다세포 생물에 비하여 훨씬 많은 종류의 생체이물을 처리하며, 유기염소 화합물과 같이 잔류성 유기 오염 물질까지도 처리할 수 있다.[92] 체학
체학(體學)은 영어의 -omics를 번역한 용어이다. 영어의 접미사 -ome은 '체'(體)로 번역되며, 현대 생명과학에서 많은 분자들이나 세포 등의 집합체 전부를 뜻한다. 체학은 체에 대해 연구하는 학문이다. 체학에서는 생물정보학적 기법을 활용하여 기존의 단편적인 연구에서 탈피하여 복합적이고 총체적인 패러다임을 시도함으로써 대량의 생물정보와 이들간의 상호관계를 종합적으로 연구한다. 유기 화합물
이 발견 이후 생물의 관여 없이 여러 종류의 유기물이 화학적으로 합성되어 생기론에 타격을 입혔다. 유기물이란 말은 '생물유래'라는 개념을 내포하고 있어 엄밀히 말하면 유기 화합물의 뜻과 유기물의 뜻은 완전히 일치하지는 않는다. 그리고 유기물이란 말은 베르셀레우스의 것에 비해 약간을 제외하면 거의 현재에도 같으나 실제로는 생물이 개입하지 않고 화학적으로 합성된 유기물이 대부분이다. 생식
수정은 암·수 각각의 유전자가 만나 하나의 수정체를 만드는 과정이다. 식물의 경우 수분이라 한다. 합성생물학
생명의 정의는 생물의 본질적 속성으로 추상되는 모호한 개념이다. 생명은 성장하고 적응하고 대사활동하며, 환경과 물질을 교환하고 번식하고 진화하는 특성을 지닌다고 규정짓지만 아직 궁극적 실체에 대해 명확하게 정의된 바 없다. 이에 따라 생명이 무엇인가에 관해 다양한 견해들이 등장하였고 이러한 물음들의 일체를 생명관 또는 생명론이라고 한다. 여전히 명쾌한 해답이 제시되지 않은 현 시점에서 합성생물학이 생명이 무엇인가라는 의문을 규명하는데 도움을 줄 수 있다는 주장이 제기되고 있다. [16] 화학합성
화학합성(化學合成, chemosynthesis)이란 화학반응을 구사하여 목적의 화합물을 만드는 것을 이른다. 많은 경우, 목적물을 얻을 때까지 여러 단계의 화학반응이 일어나고, 그 각 단계에서 부수하여 화학적·물리적인 단리·정제·분석이 이루어진다. 얻은 결과에 대해서는 다른 실험자의 재현성이 있고 검증할 수 있으며, 확립된 것이라는 사실이 요구된다. 대체생화학
대체생화학은 외계생명이나 지구 내의 일부 미생물이 이용할 수 있는 전혀 다른 생화학을 말한다. 탄소에 기반하지 않거나, 용매를 다르게 사용할 수 있다. 바이오에너지
바이오매스 연료의 이점 중 하나는 그것이 농사, 축산, 벌목 등의 과정의 부산물, 잔여물, 폐기물 이라는 점이다. 이론적으로 이는 항상 그런 것은 아니지만 연료와 식량생산(식량생산에 남는 부산물이 바로 바이오매스) 사이에 경쟁이 없다는 것을 의미한다. 현존하는 바이오매스 산업과 관련 변형 기술은 에너지 공급 원료로서의 바이오매스 개발 적합성을 평가할 때 고려되어야 한다. 생합성
생합성은 다단계의 효소촉매반응을 통해 기질을 복잡한 생성물로 변화시키는 과정이다. 전구체(前驅體, )를 ATP등 의 화학 에너지, 촉매를 이용하여 생성물을 만든다. 미생물학
미생물학(微生物學)은 미생물에 관해 연구하는 생물학의 한 분야이다. 사람 등에게 질병을 일으키는 미생물을 연구하는 분야(병원미생물학)에서 시작했으며, 세균, 고세균, 진균류, 원생생물 및 바이러스 등에 관해 연구하고 있다. 이 분야에서는 기생충에 관해서도 연구하고 있다.미생물학의 가장 기본적인 실험 내지 방법으로는 미생물의 순수 배양 기술 (분리)가 있다. 환경에서는 다양한 종류의 미생물들이 종간 상호 작용을 하고 있으며, 이러한 상호 작용을 제외하고 개별 유형의 성격을 탐구하는 미생물을 순수하게 배양하는 기술이 가장 기본적인 곳이 된다. 또한 순수 배양에는 기구의 멸균 , 및 배지의 조성 등 미생물뿐만 아니라 세포를 다루는 학문의 기초가 되는 기술이 따른다.
배지의 조성 및 온도, 배양 시간 등으로 분리할 수​​있는 균이 다르다. 예 :;토양에서 분리
환경에서 가져온 흙을 소독 물 등에 현탁 정치 한 후 상징액(上澄液)을 적당히 희석하여 한천 배지에 도포한다. 적정 온도에 방치 균의 생육을 기다린다. 성장해온 식민지를 더욱 백금 등으로 한천 배지에 도포해 단일 콜로니 (단일 균체 유래 식민지)를 가져옵니다.
한천 배지에서 생육시킬 수없는 경우에 행해진다. 균을 현탁 배지를 몇 배나 희석 배양하여 단일 균체 유래의 배양액을 얻는다. 엄밀하게는 균이 얽혀 있고, 쓰레기 여러 균이 붙어 있거나하는 경우도 있으므로 유의한다. 의공학
생물 정보학은 생물학적 데이터를 이해하기위한 방법과 소프트웨어 툴을 개발하는 융합적 분야이다.
여러 과학이 포함된 분야로서, 생물 정보공학은 생물학적 데이터를 분석하고 해석하기 위해 컴퓨터 과학, 통계, 수학, 공학이 결합되어 있다. 생태유전학
생태유전학은 생물과 환경사이의 상호 작용을 연구하는 유전학의 분야이다. 집단유전학 · 생태학과 밀접한 관련이 있으며 생물 집단의 개체수와 발현형질이 나타나는 빈도의 변화를 탐구한다. 주요한 개념으로는 적응도, 성선택과 같은 것이 있다. 합성생물학
특히 미국 스탠퍼드대 드루 엔디(Drew Endy)의 연구는 유전자의 대량을 가능하게 만든 토대를 마련했다. 엔디는 생명체를 DNA라는 정보를 지닌 유전자 회로로 구성된 하나의 컴퓨터 또는 기계라고 파악한다. 이 생명정보인 DNA를 컴퓨터에서 조작해 가상 생명체를 만들고, 그 결과를 실제 생명체에 적용함으로써 다양한 응용가능성을 제시하였다. 엔디는 유전체를 변형하는 전체 과정을 DNA, 부품(Parts), 설비(Device), 시스템(Systems) 등 4단계로 구분해 개념적 위계를 제시했다. 여기서 DNA는 유전물질, 부품은 DNA결합단백질 같이 기본적인 생물학적 기능을 수행하는 장치, 설비는 인간이 요구하는 기능을 수행하도록 부품들이 다양하게 조합된 장치, 그리고 시스템은 다양한 설비의 조합물을 의미한다. 엔디는 설비와 시스템 수준에서 스위치를 비롯한 작동환경을 구현해 자체적으로 하나의 독립 기능을 수행하는 표준부품을 만들어내고 이를 바이오브릭(Biobricks)이라고 칭했다. 엔디가 설립한 바이오브릭재단(BioBricks Foundation)의 홈페이지에는 1500개 이상의 바이오브릭이 등록돼 있으며 누구나 무료로 사용할 수 있다. 엔디는 연구자들이 구조와 기능이 명확한 각 바이오브릭을 조합해 컴퓨터에서 작동 여부를 시뮬레이션한 후 이를 실제로 대장균이나 효모 등 미생물에 직접 넣어 결과를 확인하도록 독려하고 있다. 2005년 엔디는 코돈 디바이스라는 생명공학 벤처회사를 설립했는데, 이 회사는 원하는 생명체를 설계하는데 필요한 다양한 기본 부품을 제조하는 바이오팹(biofab)을 지향하고 있다. [4] 수직농장
식물공장이란 “농작물에 대하여 통제된 일정한 시설 내에서 빛, 온‧습도, 이산화탄소 농도 및 배양액 등의 환경 조건을 인공적으로 제어하여 계절이나 장소에 관계없이 자동적으로 연속 생산하는 시스템”을 말한다. 한 마디로 온도와 습도를 제어하고 인공 광원으로 농작물을 재배하는 시설농업으로서, 날씨나 계절에 관계없이 농작물을 연중 안정적으로 생산할 수 있다.따라서 식물공장의 유형은 그 기준에 따라 다양하게 분류할 수 있으며, 개념적으로는 협의와 광의라는 구분이 가능하다. 먼저, 협의의 식물공장이라 함은 식물을 생산하는 시설 그 자체를 말하며, 주로 수경재배 방식을 기본으로 지상부 제어 범위로는 광, 온‧습도, 탄산가스 등이 해당된다. 반면, 광의의 식물공장이라고 하면 협의의 식물공장의 범위 뿐만 아니라 조직배양 방법에 의한 클론 증식시스템, 세포배양 방법에 의한 세포 대량증식시스템 등까지 포함하는 개념이다. 천연물
천연물(天然物, )은 자연계에서 발견되는 살아있는 유기체에 의해 생성되는 화합물 또는 물질이다. 가장 넓은 의미에서, 천연물에는 생명체에 의해 생성되는 물질이 포함된다. 합성생물학
공학적으로 설계한 합성세포가 때로는 제대로 작동하지 않을 경우도 있는데, 이때는 바이오시스템 전반에 대한 재검토가 이루어져야 한다. 합성생물학적 설계와 시스템생물학적 튜닝이 필요하므로, 두 가지 요소를 합한 시스템합성생물학</b>적 접근이 필요하다. 바이오센서
- 민감한 생물학적 요소, 생물학적으로 끌어낸 재료, 연구 중에 분석물질과 상호작용하는 생체모방 요소. 생물학적으로 민감한 요소들은 생물학적 공학기술로도 만들어낼 수 있다. 생물반응기
고정화는 광범위한 종류의 세포 혹은 입자가 부착되는 것을 의미하는 용어이다. 고정화는 효소, 세포소기관, 동물세포, 식물세포를 포함한 생체촉매 전반에 적용할 수 있는 개념이다.
이 고정화는 유기물이 폐배양액과 함께 빠져나가지 않기 때문에 연속식 반응과정 특히 유용하지만, 미생물 등이 관 표면에만 부착될 수 있기때문에 크기가 제한된다는 단점이 있다. 화학 물질
화합물은 두 종류 이상의 원소가 결합하여 이루어진 순물질이다. 두 가지 이상의 원자가 일정한 비율로 결합하여 이루어지며, 성분 원소와는 성질이 전혀 다른 물질이다. 생체공학
엔지니어링 솔루션에 대한 아이디어를 얻기 위해 프로토 타입 | [생물] [자연]를 사용하려고 | [창의성 기법] [창의성 기법]보다 구체적인 의미에서, 그것은이다. 이 방법은 생물학적 유기체와 그 기관이 아니라 [] [진화]에 의해 최적화 된 사실에 의해 동기를 부여한다. 공정 | 화학에서, " '생체 모방 합성' "[생화학] [생화학]에서 영감을 [[화학 합성]]입니다. 바이오 연료
바이오 연료(Biofuel)는 바이오매스(Biomass)로부터 얻는 연료로 살아있는 유기체뿐 아니라 동물의 배설물 등 대사활동에 의한 부산물을 모두 포함한다. 바이오 연료는 화석연료와는 다른 재생 가능 에너지이다. 종종 바이오 연료는 바이오알코올과 바이오디젤을 합해 지칭하는 말로도 사용된다. 애니매트로닉스
애니매트로닉스()는 특수 효과 기술의 일종으로 생물을 모방한 로봇을 사용하여 촬영하는 기술이다. "Animate"와 "electronics"를 조합한 단어이다. 컴퓨터에 의해 제어되는 로봇 인공 피부로 생생하고 부드러운 움직임이 있는 생물을 연출한다. 공룡, 환상의 생물 등을 조형 골격이나 근육, 얼굴 표정 등을 기계로 표현한다. 기술 자체는 오래된 형태의 문제로 인형은 인간이 표현할 수 없는 생물과 배우와의 호흡이 중요한 경우에 사용되어 왔다. 에너지 개발
바이오매스 생산은 쓰레기나 옥수수 같은 식물 등의 재생 가능 자원을 사용하여 전기를 생산하는 것이다. 쓰레기가 분해되면서 나오는 메탄이 파이프를 통해 모아지고, 이것을 태워서 전기를 생산하는 것이다. 식물과 나무는 불에 태워서 바로 에너지를 생산할 수도 있고, 가공하여 알코올을 만들 수도 있다. 브라질은 현재 세계 최대 재생 가능 에너지 프로그램을 진행 중으로, 사탕수수로 만든 에탄올 연료는 이미 국가 자동차 연료의 18%를 공급하고 있다. 에탄올 연료는 미국에서도 광범위하게 사용되고 있다. 용액
용액(溶液, )은 둘 이상의 물질로 구성된혼합물의 일종으로, (액체상태뿐만 아닌, 물질의 상태에 관계없이 두가지 이상의 물질이 고르게 섞여있는 것은 모두 용액 이라고 한다.) 액체나 기체 등의 물질에 다른 물질이 섞여 들어가 그 조성이 위치에 상관없이 균질하게 된 것을 말한다. 이때 용액의 대부분을 이루는, 용액의 매체가 되는 물질을 용매라고 하며, 용매에 섞여 들어가는 물질을 용질이라고 한다. 용질이 용매에 섞여 들어가는 용해는 반드시 화학적 변화를 수반하지는 않지만, 그 과정에서는 계에 자유 에너지의 출입이 일어난다. 유한 상태 기계
자연발생설(自然發生說, Abiogenesis)은 생명체가 부모 없이 스스로 생길 수 있다는 가설이지만, 인공생명에서 다루는 자연발생론이란 생명의 기원에 대한 알고리즘적 시뮬레이션을 의미한다. 생명공학기술
생명공학기술 (生命工學技術) 또는 바이오테크놀로지()는 생물의 유전자 DNA를 인위적으로 재조합, 형질을 전환하거나 생체기능을 모방하여 다양한 분야에 응용하는 기술 즉, 생명 현상, 생물 기능 그 자체를 인위적으로 조작하는 기술이다. 생물체가 가지는 유전·번식·성장·자기제어 및 물질대사 등의 기능과 정보를 이용해 인류에게 필요한 물질과 서비스를 가공·생산하는 기술을 말한다.