농업직, 농학과, 지도사, 연구사, 축산기사 대비 - 축산학 핵심 요점정리 13. 동물생명공학

13. 동물생명공학

 

■ 주요용어

-생명공학
미생물, 식물, 동물 등과 같은 생명체를 이용하여 인간의 삶을 윤택하게 하는 학문분야
-생명정보학
유전체, 전사체, 단백질체 등과 같이 대량으로 생산 되는 생명정보의 상호관계를 밝혀내는 학문분야
-수정란이식
능력이 우수한 부모의 수정란을 채취하여 대리모에게 착상시켜 임신시키는 기법
-복제동물
복제하고자 하는 동물의 유전자를 채취하여 생명체에 삽입함으로써 복제대상과 동일한 유전자를 갖는 동물
-형질전환동물
기존의 동물에 존재하지 않던 외래의 유전자를 도입함으로써 새로운 능력을 갖는 동물

 

<목차>
1. 생명공학
2. 동물생명공학

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1. 생명공학

 의미
광의 : 미생물, 식물, 동물 등과 같은 생명체를 이용하여 인간의
삶을 윤택하게 하는 학문 영역
협의 : 유전자 재조합기법을 이용하여 생물체 본연의 능력
혹은 성질에 변화를 가하는 기법
 특징
생물학적 기초학문, 공학적인 학문이 전산학을 매개로 연계
다양한 방면에 응용 가능한 융합학문

 

 오믹스(-omics)의 개념

 

* 생명공학의 범위

1. 미생물
 발효
 제련
 이종발현체계
2. 식물
 교배, 꺽꽂이, 접목
 유전자변형식물(genetically modified plant)
 분자농업(molecular farming)

3. 동물
 품종개량: 선발과 교배
 인공수정
 수정란이식
 복제동물
 형질전환동물

4. 의학
 질환 진단 시약
 유전자 치료

 

< 의료용 동물생명공학의 예>

5. 범죄수사
 유전자지문법을 이용한 범죄수사

6. 환경복원
 미생물이나 식물을 이용한 생물정화(bioremediation)

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2. 동물생명공학

 미생물 이용
1. 생명공학의 도구
 유전자의 절단 및 접합효소
 단백질 합성

2. 미생물제제(Direct Fed Microbials)
 동물의 장내에서 동물의 생산성을 증진시킬 목적으로 생균 또는 사균의 형태로
사료에 첨가되는 미생물
 발효사료의 제조
 축산분뇨의 처리
3. 효소제
 화학반응의 촉매 기능
 Meta- 기법을 이용한 유전자의 대량발굴

 

 인공수정
인위적으로 수컷의 정액을 채취하여 발정난 암컷에게 주입함으로써 수정시키는 방법

 인공수정

* 장점
① 우량종축의 이용범위 확대
② 종모축의 유전능력 측정기간 단축
③ 종모축의 사양관리 비용 절감
④ 자연교배에 의한 부상 및 질병전파 방지
⑤ 가축의 출생시기 조절
⑥ 동물의 성 조절

인공수정 채집

 수정란 이식(Embryo Transfer)
능력이 우수한 부모의 수정란을 채취하여 대리모에게 착상

 

* 수정란 이식의 장점
① 계절번식의 제한점 극복
② 특정형질의 개체 수 다량 확보
③ 불임치료
④ 멸종위기 동물 보호
⑤ 우량형질의 원거리 이동 가능

* 필수사항
① 공란축과 수란축의 발정동기화
② 공란축의 다배란
③ 수정란의 회수 및 이식기법 확립

 복제동물
의미 : 복제하고자 하는 동물의 유전자를 채취하여 새로운 생명체에
삽입함으로써 복제대상과 동일한 유전자를 갖는 동물
1998년 영국의 로슬린 연구소에서 복제양 돌리를 최초로 생산

복제동물

 형질전환동물
- 의미 : 기존의 동물에 존재하지 않던 외래의 유전자를 도입함으로써 새로운 능력을 갖는 동물

- 이용가능성
① 동물의 능력 개량
② 의약품의 생산
③ 질병연구용 동물
④ 이종장기 생산용 동물

돼지를 이용한 장기 생산

형질전환 동물들

 

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■ 연습문제
1. 환경자극에 대처하기 위한 단백질합성을 위해 특정유전자가 발현되었다. 이러한
유전자의 발현양상을 연구하는 학문분야를 무엇이라고 하는가?
① 유전체학
② 전사체학
③ 단백질체학
④ 대사체학
정답 : ②
해설 : 환경자극에 대처하여 특정 단백질합성을 위한 유전자의 발현양상을 분석하는
학문분야를 전사체학(transcriptomics)라 한다.

2. 다음 중 인공수정의 장점이 아닌 것은?
① 우량한 종축정액의 시간적, 공간적 및 물리적 이용범위를 확대시킬 수 있다.
② 종모축의 유전능력 측정기간이 단축되어 가축의 개량기간이 단축된다.
③ 종모축의 사양관리에 소요되는 비용을 절약할 수 있다.
④ 암가축의 부상 및 질병의 전파가 촉진된다.
정답 : ④
해설 : 인공수정을 실시하면 암가축의 부상 및 질병의 전파를 예방할 수 있다.
3. 수정란이식의 장점에 대하여 바르게 기술한 것을 모두 고르시오.
<보기>
가. 계절번식의 제한점을 극복할 수 있다.
나. 특정형질의 개체의 수를 다량으로 확보할 수 있다.
다. 멸종위기에 처한 동물의 번식효율을 증진시킬 수 있다.
라. 우량형질의 원거리 이동이 용이하다.
① 가
② 가, 나
③ 가, 나, 다
④ 가, 나, 다, 라
정답 : ④
해설 : 보기는 모두 수정란이식의 장점에 대하여 기술한 것이다.

4. 해파리의 형광단백질합성 유전자를 돼지에게 주입하여 형광돼지를 생산하였다. 이
러한 생명공학기법을 무엇이라고 하는가?
① 형질전환동물 생산
② 복제동물 생산
③ 인공수정
④ 수정란 이식
정답 : ①
해설 : 형질전환 동물은 기존에 존재하지 않던 새로운 유전자를 주입하여 생산한다.

5. 송아지의 DNA검사를 하여 친자감별을 실시할 경우, 어미소와 친자감별이 가능한
경우는?
① 인공수정
② 수정란이식
③ 동물복제
④ 형질전환
정답 : ①
해설 : 수정란이식, 동물복제, 형질전화에는 대리모를 이용하기 때문에, DNA 검사를통하여 친자감별을 실시할 경우 어미소와 일치하지 않는다. 그러나 인공수정의
경우 정액을 주입한 것으로 어미소와 송아지는 DNA검사를 통하여 친자감별이
된다.

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■ 정리하기
▪ 광의의 생명공학이란 미생물, 식물, 동물 등과 같은 생명체를 이용하여 인간의 삶
을 윤택하게 하는 모든 영역을 의미하며, 최근 분자생물학의 발달로 인하여 유전
자 재조합기법을 이용하여 생물체 본연의 능력 혹은 성질에 변화를 가하는 기법을
협의의 생명공학이라고 한다. 생명공학은 다양한 생화학적, 분석화학적 및 생리학
적 기법을 적용하여 얻어진 유전체(genome), 전사체(transcriptome), 단백질체
(proteome), 대사체(metabolome), 생리체(physiome) 각 각의 활용방안과 동시에
생명체 전체에서의 역할을 분석하여 활용하는 특징이 있다.
▪ 동물생명공학이란 생명공학기법을 동물에 적용함으로써 동물의 생산성 및 품질의
향상을 유도하는 것을 의미하며, 동물생명공학에서 기본적으로 요구되는 사항으로
는 동물의 생리에 대한 이해와 발달된 분자생물학적 기법이다. 동물의 생산성을
증진시키거나 품질을 향상시키기위해 이용되는 생명공학적인 기법으로는 인공수
정, 수정란이식, 복제동물의 생산, 형질전환동물의 생산 등이 있으며, 이러한 동물
생명공학기법을 응용하여 동물생명공학은 동물의 품종개량의 범위를 넘어 의약,
환경, 공학 등 다양한 분야로 그 적용범위가 확대되고 있다.