생활 속 바이오 이야기 강의노트_200617_R0

생활 속의 바이오 강의 노트

 

1주차;  피부, 소통의 장기 

 

1-1 교시 ;개인의 캔버스, 피부에 색칠하기

 

학습목표

1. 피부는 왜 중요한 장기인지 알 수 있다.

2. 화장은 어떤 의미를 가지는지 이해할 수 있다.

3. 화장품연구에 바이오의 관계를 파악할 수 있다

 

학습목차

1. 피부의 사회적 의미

2. 화장의 역사와 과학

 

요약 

 

1. 피부의 사회적 의미

피부는 개인의 정체성이고 시각적 측면에서의 나 자신

피부는 단순한 껍질이 아닌 가장 중요한 기관

피부는 개인의 캔버스로 그 사람의 살아온 세월을 보여줌

 

2. 화장의 역사와 과학

화장은 캔버스에 개인광고 그리기

화장과 과학이 결합하여 마이크로 니들, LED 램프 등의 IT 기기 활용

문신, 성형 역시 이전과는 비교할 수 없이 발전함

 

 

 

1-2 교시 ;자외선 없이도 구릿빛 피부를 만든다 ― 선탠크림

 

학습목표

1. 인류의 피부색이 다른 이유를 설명할 수 있다.

2. 사람들은 어떻게 피부색을 조절하는지 설명할 수 있다.

 

학습목차

1. 인종과 피부색

2. 피부색의 진화

3. 자외선과 피부색

4. 태닝의 과학

 

 

요약   

1. 인류의 피부색이 다른 이유

- 인류의 조상 아프리카 기원설

- 그 후 대륙이동설

- 유전자 조사를 통한 학설

 

2. 태닝크림

태양빛의 자외선으로부터 피부를 보호하기 위해 멜라닌 생성

- 멜라닌 색소는 멜라닌 색소 자극 호르몬(MSH)으로 인해 생성됨

- 자외선 선탠은 위험하므로, 대신 선탠 신호물질(MSH)을 사용

 

1-3 교시 ;주름, 세월의 훈장인가, 태양의 흔적인가

 

학습목표

1. 피부의 구조를 과학적으로 설명할 수 있다.

2. 인체노화의 원인을 설명할 수 있다.

3. 현재 가능한 노화의 치료법과 예방법을 설명할 수 있다.

4. 피부의 기능을 착안한 항산화물질의 역할을 설명할 수 있다

 

학습목차

1. 피부노화

2. 피부노화의 원인

3. 피부 주름 방지법

 

 

요약   

1. (피부)노화의 원인

나이가 듦에 따라

외부의 자외선을 받아서

 

2. 피부 주름 방지법

건강유지, 자외선 피할 것/주름 억제 화장품/피부박피/필러(filler)/보톡스

 

3. 인체의방어 전략

노화·자외선으로 발생한 유해 활성산소를 제거하는 방어책 및

외부에서 공급하는 항산화제

 

2주차;  유전자, 나의 모든 것

 

2-1 교시 ;현대판 사주 - 인간게놈이야기

학습목표

인간 유전체인 게놈은 우리에게 무엇을 알려주는지 설명할 수 있다.

 

학습목차

1. 사주의 이해

2. 유전병과 유전자

3. 인간게놈의 이해

4. 인간게놈의 응용

 

 

요약   

1. 사주의 이해

사주명리학은 통계에 기반을 두고 있음

동양명리에서 시점은 시간과 공간을 함께 나타내며, 한사람의 과거·현재 ·미래가 모두 들어감

 

2. 유전병과 유전자

유전병은 3~4만개의 유전자 중 이상이 생길 경우 생기며, 알려진 것만 787개로 그이상이

존재할 수 있음

유전병의 35%는 세포간의 신호전달 이상

 

3. 인간게놈 이해

genome = 인간의 유전자(gene)을 총칭하는 말

 

4. 인간게놈의 응용

개인의 유전체 정보는 신체의 토탈 정보

유전체 정보를 통해 어떤 약에 반응할지 예측하여, 개인맞춤형 의약이 가능

  

2-2 교시 ;네가 내 자식이냐? - 친자확인 소동

학습목표

유전자 확인 기술에 대해 설명할 수 있다.

 

학습목차

1. 친자확인 여파

2. 유전자확인 기술

 

요약   

1. 친자확인 여파

20여 만원만 지급하면, 당일 친자 검사 가능

2. 유전자확인 기술

PCR : 현장에서 발견된 체모, 정액, 침, 혈흔 샘플에서 유전자를 추출하여 특정부위에

표시한 후 해당 구간만 반복하여 복사-증폭시키는 것

 

2-3 교시 ;감기와의 전투 - 면역기록 새기기

학습목표

인간 면역이 어떻게 우리 몸을 지키는지 파악할 수 있다.

 

학습목차

1. 감기의 기억

2. 인체방어 3단계

3. 알러지의 이해

4. 면역기억의 원리

5. 표적치료제의 응용

 

요약   

1. 감기의 기억

인체는 외부에서 들어온 감기를 기억하고 있으나,

감기 바이러스의 형태가 변하면, 기억이 쓸모가 없어지기 때문

 

2. 인체방어 3단계

1단계 방어 : 피부

2단계 방어 : 곪기 반응(염증)

3단계 방어 : 면역

 

3. 알러지의 이해

봄철 알러지는 면역의 한 종류로, 꽃가루가 주범임

 

4. 면역기억의 원리

면역은 기억되며, 두 번째 침입시 기억 이 있으면 쉽게 대응이 가능

 

5. 표적치료제의 응용

표적치료제 : 외부에서 항체를 만들어 공급하는 것

 

3주차;  장수, 인간의 꿈

 

3-1 교시 ;사람을 살린다 ― 발효식품

학습목표

1. 발효식품이 무엇인지 정의할 수 있다.

2. 발효식품이 유익한 이유를 설명할 수 있다.

 

학습목차

1. 발효의 정의

2. 발효의 과학

3. 발효알코올의 종류

 

 

요약   

1. 발효의 정의

어떤 식품(유기물)이 미생물에 의해 다른 유익한 것으로 변하는 것

 

발효식품의 장점
①유기산이 생성, 낮은 pH, 오랜 보존이 가능
②작은 분자로 분해되어서 소화흡수 유리

③유익균을  함유

④새로운 유익한 물질 생산

 

2. 발효의 과학

김치가 만들어지는 과정

원료수분 조절 → 염도조절 → 미생물 성장 → 유산균성장 → 혐기성 유지

→저온(땅속)유지→ 장기간 보존

 

3. 발효알코올의 종류

술 : 당이 알코올로 변환하는 발효의 한 종류

포도주 : 포도즙을 내서 균을 첨가하는 것

 

3-2 교시 ;조금 먹고 천천히 숨쉬기, 백살을 넘긴다

 

학습목표

1. 호흡과 유해물질인 활성산소는 무엇인지 설명할 수 있다.

2. 인간의 노화원인을 설명할 수 있다.

3. 항산화제의 중요성을 깨달을 수 있다.

 

학습목차

1. 호흡

2. 활성산소

3. 인간의 노화 원인

 

 

요약   

1. 호흡

음식산화시켜면서  산소가 불완전연소로 유해물질 생산

유해물질 : 세포, 기관 손상시킴 -> 노화

 

2. 활성산소

원래 안정한 분자 상태인 산소는 체내에서 대사되는 과정 중 생명유지를 위한 작용하나,

일부분은 자외선, 스트레스, 혈액순환장애와 같은 각종 물리적, 화학적, 환경적 요인에

의해 활성 산소 발생

 

 

3. 인간의 노화 원인

노화이론 : 수명 프로그램 설, 오류설

자연과 가까운 생활, 긍정적이고 느긋한 생활태도, 부지런한 신체활동, 행복한 인간관계

등이 장수의 비결

몸 안에는 세포 유해물질 제거하는 시스템이 존재하는데, 이런 역할이 약해지는 경우

외부에서 항산화제 섭취

 

3-3 교시 ;독의 다른 이름 - 약

 

학습목표

신경전달의 원리와 독이 사용될 수 있는 이유를 설명할 수 있다.

 

학습목차

1. 보톡스

2. 복어 독

3. 신경전달원리

4. 뱀 독
5. 해파리 독

6. 봉독

 

 

요약   

1. 보톡스

병원균독소를 소량 사용하여 주름살 근육 일부마비 시켜 펴지게 함

 

2. 복어 독

복어의 독은 신경세포만 일시적으로 마비시킬 수 있다는 점에서 신경치료제로 잠재력을

지님

 

3. 신경전달원리

신경전달물질이 들어있는 소낭이 전기신호에 의하여 터짐

→ 분비된 신경전달물질이 수용체에 달라붙으면서 다음 뉴런의 전기신호를 전달함

→ 남은 신경전달물질은 다시 회수됨

 

4. 뱀 독

혈액응고방지제, 혈관확장제, 고지혈증 완화제, 피부장벽 용해제, 신경차단제

 

5. 해파리 독

해충 퇴치에 사용

 

6. 봉독

자연상태의 꿀벌에 전기적 자극을 주어 인체에 유효한 벌의 독을 추출하여 정제한 뒤

환자의 체질이나 질병에 따라 침치료점인 경혈에 주입하여 질병 치료

 

4주차;  아이디어의 제련소, 자연

 

4-1 교시 ;빛처럼 빠른 방울뱀의 먹이사냥 - 적외선 센서

학습목표

뱀의 생체적인 특성을 모방한 기술에 대해 알 수 있다.

 

학습목차

1. 열추적기술의 모방

2. 뱀의 특성 응용

 

요약   

1. 열추적기술의 모방

사이드와인더라는 미사일 : 방울뱀의 이름을 딴 미사일

공항 검색대에서의 체온측정기 : 뱀의 기술을 응용한 적외선 온도계

 

2. 뱀의 특성 응용

적외선을 받으면 팽창하는 원리를 이용한 골레이셀

체온측정장치

남자 화장실의 소변기

건물의 자동문, 출입감시용 카메라, 방범목적의 감시센서 등

 

4-2 교시 ;뗄수록 달라붙는 신기한 씨앗 - 벨크로

학습목표

찍찍이의 발명일화를 통해서 자연모방의 실제를 알 수 있다.

 

학습목차

1. 벨크로의 이용

2. 벨크로의 탄생

 

 

요약   

1. 벨크로의 이용

자연을 모방하여 성공적으로 상업화 된 가장 대표적인 작품이 벨크로,

섬유 부착포(fabric hook and loop fastener)

 

 

2. 벨크로의 탄생

씨앗의 많은 갈고리가 옷의 섬유에 달라붙는 것을 이용한 벨크로

벨크로의 실용화 : NASA 우주선에서 떠 다니는 인체 고정, 스키복, 놀이기구

 

4-3 교시 ;생활 속의 대박 - 바이오 자연모방기술

학습목표

생체모방기술의 예로서 잠자리의 눈, 게코도마뱀의 발, 홍합의 접착원리를 알 수 있다.

 

학습목차

1. 생체모방기술의 정의

2. 기술의 사례

 

 

요약   

1. 생체모방기술의 정의

생체(자연)이 가지고 있는 특성을 모방, 응용하는 기술

 

2. 기술의 사례

- 잠자리를 닮은 광각 인공 눈

- 게코도마뱀의 발바닥을 닮은 테이프

- 홍합을 닮은 수술봉합사

- 안개를 모아서 물을 만드는 딱정벌레

 

5주차;  신소재의 보고, 자연

 

5-1 교시 ;연꽃의 지혜로운 선물 - 자동청소 유리

학습목표

연꽃잎을 모방하여 무엇을 만들 수 있는지 알 수 있다.

 

학습목차

1. 연꽃의 정화의미

2. 연꽃잎의 방수원리

3. 잎구조의 응용

 

 

요약   

1. 연꽃의 정화의미

물방울이 잎의 표면 위를 굴러다니면서 묻어있는 먼지 등을 물로서 청소

 

2. 연꽃잎의 방수 원리

연꽃잎의 구성성분이 아주 강한 소수성이기 때문

 

3. 잎구조의 응용

- 배의 외벽 물 밀어내기

- 태양열기판 청소

- 자동청소 창문

 

5-2 교시 ;마취제의 혁신을 불러온 뱀의 독 - 마취확산제

 

학습목표

뱀독의 성분을 이용해 주사 확산제를 만든 원리를 이해할 수 있다.

 

학습목차

1. 마취제의 확산

2. 주사 확산제 원리

 

 

요약   

1. 마취제의 확산

치과 주사의 공포

마취주사액이 금방 퍼지도록 하면, 통증을 줄일 수 있음

→ 독을 빨리 퍼뜨리는 독사의 성질 이용

치과 고통의 전달

주사를 맞을 때 통증을 느끼는 이유는 주사를 포함한 모든 물리적 자극에 의해 조직 안에

있는 신경세포가 그에 어울리는 화학적 변화를 일으키며 전기신호를 보내기 때문

→ ‘리도카인’이라는 마취제를 주사하면 신경물질을 차단하므로 고통을 느끼지 못함

 

2. 주사 확산제 원리

치과에서 쓰이는 국소 마취제에도 마취제가 잘 퍼지도록 도와주는 히알루론산 분해효소가

들어 있음

 

5-3 교시 ;전복껍질, 신조재의 가능성을 꿈꾸다 - 바이오세라믹

 

학습목표

자연에서 발견되는 세라믹의 신비를 이해하고, 응용 방법을 알 수 있다.

 

학습목차

1. 전복껍질 구조

2. 껍질 인공 생산

3. 생체세라믹의 가능성

 

 

요약   

1. 전복껍질 구조

- 층층이 쌓여진 벽돌담의 구조를 가짐

- 전복껍질이 단단한 이유
: 복합물질, 즉 다른 물질과 혼합되어 있기 때문

 

2. 껍질 인공 생산

- 칼슘과 탄산을 CA 효소로 결합시킴

 

3. 생체세라믹의 가능성

- 다른 재료, 즉 생체물질과 무기물을 혼합하여 복합재료를 만듦

  

6주차;  작은 거인, 박테리아

 

6-1 교시 ;작은 박테리아의 큰 선물 - 인공 눈

학습목표

눈에는 보이지 않지만 자연과 생활에서 가장 중요한 미생물, 그들을 조명할 수 있다.

 

학습목차

1. 인공 제설기

2. 인공 강우 원리

3. 빙핵단백질

4. 작은 거인

 

 

요약   

1. 인공 제설기

- 제설기 설치로 눈이 필요한 곳에 인공눈을 만들 수 있음

 

2. 인공 강우 원리

- 구름이 가득한 상공에 요오드화은을 뿌림
→ 요오드화은은 상공에서 얼음 알갱이를 형성하면서 주위에 있는 수분을 모음
→ 고도가 낮아지면서 공기의 기온이 올라가게 되면 얼음 알갱이는 물방울로 변해 비가 되어 내림

 

3. 빙핵단백질

- 빙핵단백질은 박테리아에 의해 만들어져 식물 외부에 노출되면,

식물의 잎 부분에 얼음이 생기는 것을 도움

 

4. 작은 거인

- 온도를 많이 낮추지 않아도 눈을 만들 수 있어 스키장에서 이용됨

- 냉해 방지가 필요한 곳에서도 많이 사용됨

- 자연 현상에 관심을 갖고 연구를 하다보면 온도가 낮아져도 얼지 않는 물질을 찾아낼 수 있음

 

6-2 교시 ;살아있는 생명의 저장금고 - 포자

학습목표

작은 미생물이 어떻게 살아남는지 알 수 있다.

박테리아가 포자를 형성하는 이유를 알 수 있다.

 

학습목차

1. 미이라 살리기

2. 미생물포자

3. 식물씨앗 신비

4. 바이러스의 지혜

5. 인간냉동보존

 

 

요약   

1. 미이라 살리기

- 미라가 환생하지 못하는 이유는 세포가 파괴되었기 때문

 

2. 미생물 포자

- 미생물은 주위에 먹을 것이 떨어지면 종족 보존을 위해, 생존을 위해, 아주 튼튼한 금고인 포자(홀씨)를 형성함

 

3. 식물씨앗 신비

- 장기 보존이 가능하며, 식물마다 독특한 DNA 구조로 되어 있으며 다양한 형태로 존재함

 

4. 바이러스의 지혜

- 박테리아를 공격하는 파지바이러스, 먹을것인지 기생힐 것인지를 결정함

 

5. 인간냉동보존

- 인간의 주요 기관에 있는 세포들이 본래의 기능을 유지하면서 손상되지 않고 장기 보관될 수 있는지가 관건

 

6-3 교시 ;북금곰을 적도에서 살리기? - 진화유도기술

학습목표

분자수준에서의 진화란 무엇인지 알 수 있다.

추운 곳에서 사는 생물들이 더운 곳에서 살게 된다면 어떻게 적응하는지 알 수 있다.

 

학습목차

1. 효소의 진화

2. 효소의 작용

3. 진화의 방향

4. 인공진화 원리

5. 북극곰 적도살리기

 

 

요약   

1. 효소의 진화

- 찬물세제에서 쓰이는 효소세제 : 낮은 온도에서 일하도록 진화했을 것임

 

2. 효소의 작용

- 효소는 생명을 유지하는 가장 중요한 일꾼

 

3. 진화의 방향

- 유전자 변이 발생 → 세월이 지나면서 돌연변이 발생 → 가장 환경에 적합한 생물체가

생존

 

4. 인공진화 원리

- 단백질의 어느 한 부분을 바꿔봄 → 바뀐 것 중 원하는 것을 고름 → 이 과정을 반복

 

5. 북금곰 적도살리기

- 북극 곰이 적도에 사는데 필요한 유전자를 파악한 뒤 이 유전자를 동물세포에서 진화할 수 있도록 유도

 

7주차;  살아남는 기술, 지피지기

 

7-1 교시 ;강남 갔던 철새가 돌아온 이유 - 자성 나노입자

학습목표

철새들의 몸 속에 있는 미세한 자석입자의 신비를 알 수 있다.

 

학습목차

1. 자기장 이용 이동

2. 자성입자 이용 이동

3. 암세포추적 이용

4. 활용가능분야

 

 

요약   

1. 자기장 이용 이동

- 원위치 판단을 위해 자력선(지구의 자기장)을 사용하는 박테리아는 몸 안에 있는

  자성입자를 방향을 탐지

- 새들의 내비게이션 기술 : 생체 내에 미세한 자성입자 이용, 지구자기장을 이용한 생체

  내의 화학 반응

 

2. 자성입자 이용 이동

- 본능 + 현재 위치정보 + 지구장방향 인지 = 내비게이션 준비완료

- 사람들의 내비게이션 : 각기 다른 위성으로부터의 거리와 각도계산해 현 위치계산이 가능하며, 보조수단에는 지상파 방송(DMB)이 있음

 

3. 암세포추적 이용

- 암 덩어리에 자성입자를 붙일 수 있다면 그 자성입자가 강한 신호를 보내 암의 위치와 크기를 쉽게 측정 가능

 

4. 활용가능분야

- 화학전에서 독성 물질 제거에 자성입자 활용

 

 

 

 

 

 

 

 

7-2 교시 ;천적, 지피지기면 백전백승 - 천연농약

학습목표

천적을 이용한 천연농약의 첨단기술에 대해 알 수 있다.

 

학습목차

1. 농약의 폐해

2. 농약의 사용 이유

3. 친환경 농사법

4. 생물농약의 원조, BT균

5. 차세대 농약

 

 

 

요약   

1. 농약의 폐해

- 농약을 살포 시 이로운 곤충과 해로운 곤충이 모조리 죽을 수 있음

 

2. 농약의 사용 이유

- 농약을 전혀 사용하지 않게 되면 작물에 따라 적게는 20%, 많게는 전량 모두 수확하지 불가능

 

3. 친환경 농사법

- 천적을 잘만 이용하면 화학 농약을 사용하지 않고도 작물에서 발생하는 병을 막을 수가

  있음

 

4. 생물농약의 원조, BT균

- 생물농약은 다른 생물체에 전혀 해를 끼치지 않으며, 오랫동안 사용이 가능함

 

5. 차세대 농약

- 천적 관계를 잘 찾아내면 안전하고 효과적인 천연농약을 만들 수 있음

 

 

 

 

 

 

 

 

7-3 교시 ;자살특공대가 된 살모넬라균 - 암 치료기술

학습목표

암 추적균을 이용한 암 치료기술을 이해할 수 있다.

 

학습목차

1. 암의 실상

2. 암살상 식중독균

3. 살모넬라균의 활용

 

 

 

요약   

1. 암의 실상

- 생체 조직 내에서 무제한으로 증식하는 미분화 세포로 구성되어 악성 종양(惡性腫瘍)을 형성하는 병

 

2. 암실상 식중독균

- 식중독균인 살모넬라 균은 암을 추적하여, 침입이 가능

 

3. 살모넬라균의 활용

-고속으로 회전하는 모터를 장착한 살모넬라 균이 암세포만을 추적하여 항암제폭탄을

 떨어뜨리도록 함

 

 

8주차;  차세대 기술 원조, 동물

 

8-1 교시 ;바다의 마린보이, 상어 비늘의 비밀 - 전신수영복

학습목표

상어의 피부를 모방한 수영복 제작의 원리를 알 수 있다.

 

학습목차

1. 고래수영의 신비

2. 고래의 거친 피부

3. 거친 피부의 활용

 

 

요약   

1. 고래수영의 신비

- 인간보다 4~5배 빠른 상어와 고래의 수영 속도

 

2. 고래의 거친 피부

- 고래의 돌기들은 물속에서의 저항을 감소시킴

- 소용돌이기 표면에 닿지 않고 돌기 끝에서 밀려남

 

3. 거친 피부의 활용

- 비행기 : 날개의 불록한 지붕의 유선형 끝에 조그만 돌기들을 붙여놓음

- 수영선수 : 배부분에 리블렛을 적용

- 유체, 즉 물이나 공기와의 마찰을 줄이는 곳이 필요한 곳에 다양하게 활용 가능

 

 

8-2 교시 ;부착생물계의 다윗, 홍합의 재발견 - 의료용 접착제

 

학습목표

자연에 존재하는 홍합의 신비한 접착력에 대해 알 수 있다.

 

학습목차

1. 홍합의 접착력

2. 바다생물의 접착특성

3. 홍합의 접착기술

4. 홍합이용 신기술

 

 

요약   

1. 홍합의 접착력

- 홍합을 포함한 바다 생물의 접착특성은 기존의 다른 화학 접착제보다 훨씬 우수함

 

2. 바다생물의 접착특성

- 온도, 염도 , 습도 등에 영향을 덜 받고 또한 유기, 무기를 가리지 않고 잘 붙음

 

3. 홍합의 접착기술

- 아미노산 유도체가 접착제의 주원료인 DOPA(dihydroxy phenylalanine) 효소의 도움을

  받아 단백질 고분자를 형성해 홍합이 바위에 달라붙게 함

 

4. 홍합이용 신기술

- 접착제의 생산 : 홍합단백질을 구성하는 아미노산의 순서대로 유전자를 합성해 그것을 박테리아가 만들도록 함

- 의료용 접착제 : 현 의료용 접착제의 문제점을 보완해야 함

- 폴리도파민 : 인공뼈 성장에 활용, 임플란트에 활용, 높은 강도의 섬유소재 생산

 

 

8-3 교시 ;흡혈종결자, 거머리의 필살기 - 심장마비 치료제

 

학습목표

거머리의 흡혈능력을 이용한 치료제를 이해할 수 있다

 

학습목차

1. 거머리의 흡혈노하우

2. 의료용 거머리

3. 거머리의 능력

 

 

요약   

1. 거머리의 흡혈노하우

- 거머리의 흡혈 능력을 성형수술 후의 상처 부위에 이용하는 연구

 

2. 의료용 거머리

- 거머리가 사람의 피를 빨면 혈관이 파괴되면서 트롬보키나아제가 분출됨
→ 혈액 속의 칼슘이온과 결합해 프로토롬빈(혈액응고촉진제)을
    트롬빈(혈액응고제)으로 전환시킴
→ 트롬빈은 피브리노겐(혈액응고제)을 피브린(혈액응고제)으로
    고분자화해 구멍 난 혈관에 망을 쳐서 혈액 속의 적혈구, 백혈구,
    혈소판으로 그곳을 막음
→ 혈관 부위에 침을 분비해 혈액 응고를 방지하는 히루딘(Hirudin)이라는
   단백질을 내보냄

 

3. 거머리의 능력

- 혈액응고방지제인 히루인
- 모세혈관을 확장해 뇌졸중 등의 중병 예방
- 흡착 능력을 이용한 마취제 
- 흡혈보조물질 : 모세혈관 확장, 동맥의 경련 완화, 혈액의 점성을 감소,
                고지혈증, 마취제, 혈전용해제

 

9주차;  한 수 높은 고수의 생존비법

 

9-1 교시 ;딱정벌레, 사막안개에서 물을 마시다 - 물회수기술

학습목표

동물들이 살아남는 기술과 수분을 얻는 기술을 실생활에 어떻게 응용했는지 알 수

있다.

 

학습목차

1. 인체에서 물의 중요성

2. 사막에서 물 확보하기

3. 딱정벌레의 물 모으기

4. 딱정벌레모방 나노기술

 

 

요약   

1. 인체에서 물의 중요성

- 생명에 필요한 물

- 사람의 2/3가 물로 물 부족 시 세포가 스트레스를 받음

 

2. 사막에서 물 확보하기

- 사막의 특징
. 평균강수량 : 250mm 미만
. 평균기온 : 40~45도
. 특징 : 높은 증발속도, 큰 기온차

- 동물의 살아남기 기술

 

3. 딱정벌레의 물 모으기

- 돌기가 촘촘히 튀어나와 있는 등과 왁스로 덮여있는 바닥

 

4. 딱정벌레모방 나노기술

- 친수성 돌기에 모였던 물 분자가 초소수성 표면바닥에 모여서 물방울이 됨

 

9-2 교시 ;개미가 알려준 당뇨, 도마뱀이 고친다 ― 차세대 당뇨치료제

 

학습목표

당뇨의 대책을 자연에서 찾는 과정을 이해할 수 있다.

 

학습목차

1. 당뇨의 위험성

2. 당뇨의 형태

3. 당뇨와 식사

4. 당뇨의 치료

5. 도마뱀의 신비

 

 

요약   

1. 당뇨의 위험성

- 5다 현상 : 다한, 다갈, 다식, 다뇨 다음

 

2. 당뇨의 형태

- 1형 당뇨 : 어린 시기, / 마른 몸, 인슐린 분비 안됨, 선천적 파괴,
         인슐린 공급시 호전

- 2형 당뇨 : 당뇨의 90%, 인슐린 흡수 안됨, 지방세포가 방해,
           비만인 사람

 

3. 당뇨와 식사

- 운동부족 → 비만 → 당뇨 → 시력약화

 

4. 당뇨의 치료

- 1형 당뇨 : 인슈린 외부주사, 자동주사

- 돼지 췌장에서 채취

- 유전공학적 생산

- 패치로 공급

 

5. 도마뱀의 신비

- 2형 당뇨 : 길라몬스터의 ‘액세딘4’ 물질 활용
              → 베타세포 활성화 시킴, 비만조절

 

9-3 교시 ;도마뱀처럼 붙는다 ― 게코도마뱀 테이프

 

학습목표

도마뱀 접착의 원리로 만든 나노접착제에 대해 이해할 수 있다.

 

학습목차

1. 벽에 붙는 기술

2. 접착제의 원리

3. 도마뱀의 접착원리

4. 도마뱀접착 기술 모방

 

 

요약   

1.벽에 붙는 기술

- 게코 도마뱀

- 파리 다리의 패드 :  깨끗하게 유지

 

2. 접착제의 원리

- 접착 : 인접하여 달라붙기

- 포스트잇, 순간접착 : 접착의 강약 여부

 

3. 도마뱀의 접착원리

- 반데르발스 힘이 수억 개가 합쳐져서 벽면에 달라 붙을 수 있는 힘 발생

 

4. 도마뱀접착 기술 모방

- 게코 테이프 : 벽면에 붙여서 수평으로 당길 때에는 접착력이 있지만
                  수직으로 당기면 잘 떨어짐

- 게코 도마뱀의 발바닥을 가진 로봇제작

- 홍합과 게코의 만남
: 물속에서도 여러 번 붙였다 떼도 접착력이 유지되는 새로운 물질

- 도마뱀의 발바닥을 완전히 닮기 위한 과제
: 자체정화기능, 거친 표면에 달라붙기

 

10주차;  반란의 암세포, 구원의 줄기세포

 

10-1 교시 ;인류를 구원할 만능 세포 - 줄기세포 치료기술

학습목표

줄기세포의 특성과 가능성을 이해할 수 있다.

 

학습목차

1. 척추손상회복의 희망

2. 인체 세포의 3종류

3. 줄기세포 적용3단계

 

 

요약   

1. 척추손상회복의 희망

- 도마뱀의 꼬리 재생술 : 줄기세포 연구의 모방대상

 

2. 인체 세포의 3종류

- 체세포 : 척추의 신경세포, 근육세포 등 몸을 구성하고 있는 일반세포

- 생식세포 : 이외에 끊임없이 분열해서 정자, 난자 생산

- 줄기세포 : 몸의 구석구석에서 세포를 계속 생산해 공급

 

3. 죽기세포 적용 3단계

- 1단계 줄기세포 분리 : 줄기세포만이 가지고 있는 성질을 이용

- 2단계 줄기세포 분화
: 성체 될 수 있는 줄기세포이고 이름도 전능세포, 모든 장기로까지 분화가 가능한 만능세포, 특정한 세포나 장기로, 분화하는 다능세포로 분화 가능

- 3단계 살아남기 : 면역거부반응, 원하는 세포로의 정착여부가 관건

  

10-2 교시 ;인체의 마지막 방어선, ‘면역계’를 사수하라 - 항체치료제

학습목표

인체의 방어기작과 표적치료제의 원리를 이해할 수 있다.

 

학습목차

1. 인체의 방어기작과 면역

2. 표적치료제의 원리

 

 

요약   

1. 인체의 방어기작과 면역

- 인체의 1단계 방어선 : 피부

- 인체의 2단계 방어선 : 종기(염증반응)
. 상처에서 발생된 히스타민과 같은 물질의 신호에 의해 백혈구 등이
  침입자가 병원균이라는 기초정보로 식균세포가 먹어버리는 방어공격

- 인체의 3단계 방어선 : 면역반응
. 항원이 인식되면, 항체와 공격용 세포를 동원해 세균을 공격함

 

2. 표적치료제의 원리

- 암세포와 정상세포 구분방법 : 특별히 “많이” 발현되는 것을 찾음

- 자가면역질환 발생 시 암세포에 많이 발현되는 표지를 인식하고 달라붙는 항체를 인체 외부에서 만들어서 투입

- 최종목표는 인간의 항체와 유사한 항체를 만드는 것

 

10-3 교시 ;암과 영생, 동전의 앞과 뒤

학습목표

줄기세포의 위험성과 분화조절의 중요성을 이해할 수 있다.

 

학습목차

1. 줄기세포와 암

2. 분화의 조절

3. 호메오박스

 

 

요약   

1. 줄기세포와 암

- 줄기세포는 암으로 발전할 수 있음

 

2. 분화의 조절

- 줄기세포의 위험성 : 여러 태아의 줄기세포가 사용은 비정상적인 성장이 일어날 수 있음

- 배아줄기세포
:  거의 모든 세포로 분화할 수 있는 분화의 전능성을 갖고 있고,  미분화 상태에서 자가 재생산 능력이 뛰어나 치료에 필요한 대량 증식이 가능하다는 점에서 성체줄기세포보다 치료 효과나 범위가 크고 넓음

- 분화를 정확히 유도하는 것이 성공 Key

 

3. 호메오박스

- 분화를 조절하는 호메오박스를 이해하는 것이 미래의 과제임

 

11주차;  방어의 최고기술

 

11-1 교시 ;슈퍼병원균을 저지하는 비밀 병기 - 소통차단제

학습목표

최근 제시되고 있는 항생제 내성균의 과학적 해결법을 알 수 있다.

 

학습목차

1. 병원균 간의 통신

2. 자연에서의 통신방해술

3. 항생제 남용과 오용의 위험성

 

 

요약   

1. 병원균 간의 통신

- 공격을 위해 인체의 단백질에 자신들의 단백질을 첨가해 매우 튼튼한 방공호 시설(바이오필름 : biofilm)을 만듦
→ 바이오필름을 만들기 위해서는 병원균끼리 서로 연락을 해야 함

- 항생제를 분해하는 슈퍼박테리아
: 자체 유전자 외에 여러 종류의 항생제를 분해할 수 있는 유전자를 가짐

- 병원균의 통신차단
: 병원균의 통신물질을 분해하거나 변형시키면, 균들은 공격신호를 받지 못한 상태로 계속 대기하게 되고 인체는 그사이에 면역 미사일이나 림프구 탱크등의 공격을 통하여 침투한 병원균들을 제거함

 

2. 자연에서의 통신방해술

- 뛰어난 차단물질이 흘러나오는 미역

 

3. 항생제 남용과 오용의 위험성

- 부적절한 처방과 과용은 내성균들의 출현과 번식을 가속화시킴

- 스스로 자체 방어 물질을 만들어 미생물의 통신을 차단하듯, 미리미리 새로운 병원균의 통신을 차단하는 물질을 만드는데 전력을 다해야 함

 

11-2 교시 ;항생제 없는 세상을 꿈꾸다 - 생균제

학습목표

장내균과 항생제, 그리고 생균제의 원리를 이해할 수 있다.

 

학습목차

1. 항생제의 공포

2. 인간과 미생물

3. 대장에 유익한 균 공급

4. 인간과 병원균과의 전쟁

 

 

요약   

1. 항생제의 공포

- 항생제의 부작용에도 불구하고 아직 항생제를 대체할 만한 방법이 없음

 

2. 인간과 미생물

- 미생물들은 대장, 소화기관, 피부 등에 함께 살고 있음

- 미생물의 역할 : 음식 소화, 음식물 유래 병원균 제거, 장내 면역 증강, 비타민 B12 · K제조, 콜레스테롤 저하, 음식 중독 예방, 독성 물질 제거, 항암 작용, 설사 방지, 병원성 균을 억제 등

- 장내 미생물의 중요성 : 장내 미생물들은 소화 뿐아니라 인체의 면역, 대사, 성인병 등을 비롯한 인체 전반에 걸쳐 매우 중요한 역할을 함

 

3. 대장에 유익한 균 공급

- 생균제(숙주)란 인체, 가축, 동식물 등의 질병으로부터 보호하는 미생물

- 생균제는 현재 외부에서 유익한 미생물을 별도로 키워 필요한 곳에 공급함

 

4. 인간과 병원균과의 전쟁

- 항생제 사용을 줄이려면 생균제 같은 다른 방법을 연구하여,
대장에서 중요한 일을 많이 하고 있는 대장 내의 균들이 최고의 컨디션을 유지할 수 있도록 도와주어야 함

 

11-3 교시 ;피부의 방어막을 사수하라 - 아토피 전쟁

 

학습목표

아토피의 원인을 파악과 해결책을 알 수 있다.

 

학습목차

1. 주부습진원인

2. 피부장벽 형성과정

3. 아토피의 원인과 치료방법

4. 피부보습제

 

 

요약   

1. 주부습진우원인

- 매일 사용하는 세제가 주부습진의 원인

 

2. 피부장벽 형성과정

- 피부 표면 제일 바닥에 있는 세포는 계속 분열을 해서 세포를 만들어냄
→ 만들어진 세포가. 올라가면서 장벽을 만들 준비를 함
→ 시멘트 역할을 하는 접착제(세라마이드)를 만듦
→ 알갱이 형태로 접착제가 만들어짐(주성분 : 세라마이드)
→ 벽돌성분인 케라틴이라는 튼튼한 단백질을 만듦

 

3. 아토피의 원인과 치료방법

- 아토피의 원인 : 유전전+환경적요인(생물학적, 화학적, 물리적)

- 치료방법 : 유발물질 점차 공급, 피부장벽개선

 

4. 피부 보습제

- 습기차단 역할 피부장벽내의 오일성분
(세라마이드, 지방산, 콜레스테롤 등)

- 보습기능(천연보습인자와 히아론산)

 

12주차;  몸을 모방하는 하이테크

 

12-1 교시 ;난청 잡는 해병대 - 나노 나노 인공와우

 

학습목표

소리의 전달과정과 나노 인공와우 원리를 이해할 수 있다.

 

학습목차

1. 소리의 전달과정

2. 달팽이관을 모방한 나노 인공와우

3. 나노 인공청각 칩

 

 

요약   

1. 소리의 전달과정

- 귀의 구조 : 외이, 중이, 내이로 구분

- 고막 : 소리의 진동을 귀의 뼈인 이소골에 전달

- 소리전달의 Key는 달팽이관
: 이소골로 전달된 소리의 기계적 파동이 신경신호로 전달되어 뇌로 전달

 

2. 달팽이관을 모방한 나노 인공와우

- 나노 인공와우 : 일종의 마이크로폰

- 단점 : 소리가 불명하게 들리고, 음의 높낮이가 있는 경우 전달이 쉽지 않으며, 장치가 외부에 노출이 되어야 함

 

3. 나노 인공청각 칩

- 바닥의 음판을 여러 개 만들고 그 위에 유모세포를 닮은 흔들리는 섬모를 만듦

 

12-2 교시 ;손자의 촉감, 할머니의 행복 - 인공피부

 

학습목표

인간피부를 모방한 로봇피부원리를 이해할 수 있다.

 

학습목차

1. 촉감과 심리적 안정감

2. 촉감의 종류

3. 로봇의 인공피부

4. 미래의 피부

 

 

요약   

1. 촉감과 심리적 안정감

- 신체접촉에 의한 인성, 뇌 성정

- 부부사이의 접촉 : 신뢰감형성

 

2. 촉감의 종류

- 피부센서 4종류
. 기계센서 : 압력, 진동, 매끄러움
. 열센서 : 고온, 저온 각각 반응
. 통증 : 압력, 열센서와 동시. 위험대처
- 자기위치 : 팔다리의 상대적 위치파악

 

3. 로봇의 인공피부

- 청각전달방식을 모방한 전자피부
: 두 개의 판을 서로 붙여놓으면 움직임에 따라 저항이 변하여 전기로 측정

 

4. 미래의 피부

- 미래피부의 방향은 피부감각전달

 

12-3 교시 ;이제 장기도 부품처럼 바꾼다 - 인공장기

 

학습목표

인공장기 관련 기술을 이해할 수 있다.

 

학습목차

1. 인공신장

2. 이종장기

3. 줄기세포 장기

4. 미래 장기 이식

5. 인간복제에의 유혹

 

 

요약   

1. 인공신장

- 계속적인 투석 : 기계적 인공장기

- 장기이식 : 친척, 다른 사람

 

2. 이종장기

- 동물의 장기를 사용

 

3. 줄기세포 장기

- 줄기세포로 신장을 인공으로 외부에서 만듦

 

4. 미래 장기 이식

- 인공심장의 진화(기계식) → 줄기세포이용

- 인공수족 : 표피의 신경이식으로 완전한 수족 재생

- 사이보그(기계 + 뇌) : 점점 진화해가는 추세

 

5. 인간복제에의 유혹

- 기술의 진보로 인간복제 가능

- 문제점 : 획일화 사회, 인간개량 및 재래인간멸종, 가족개념의 파괴

 

13주차;  바이오, 우리를 지킨다

 

13-1 교시 ;흰 개미 집의 건축한 개론 - 자연모방건축술

 

학습목표

건물의 냉방시설에 적용된 자연기술에 대해 이해할 수 있다.

 

학습목차

1. 건물과 에어컨

2. 흰개미의 건축 기술

3. 흰개미 건축 기술의 활용

4. 자연에 사는 동물의 집

 

 

요약   

1. 건물과 에어컨

- 인구의 50%가 거주하는 도시전력의 30%가 에어컨
→ 에어컨 없이 지낼 수 있는 건축 기술이 필요

 

2. 흰개미의 건축 기술

- 대류 현상으로 공기 순환

- 흰개미들은 개미 집에 있는 공기구멍을 열고 닫으면서 공기의 흐름 조절

- 외부와의 공기 순환 돕고, 대사물을 바깥으로 내보내는 미세한 구멍들

 

3. 흰개미 건축 기술의 활용

- 개미집을 모방해 만든 자연 냉방 건물 이스트 게이트 센터
: 건물이 뜨거워지는 경우 대류 현상 발생, 건물과 건물이 연결된 사이에 공간을 마련해 약한 바람을 공급해 공기의 순환을 도움

- 김장 김치를 담가 추운 겨울에 땅속에 묻어놓아도 김칫독이 얼지 않음

 

4. 자연에 사는 동물의 집

- 한겨울을 나기 위해 말벌 집을 선택한 하늘다람쥐

- 간단한 재료, 침, 부리의 진동으로 지은 튼튼한 제비 집

→ 자연에서 사는 동물의 집을 응용하면 새로운 건축술 발견이 가능!

 

13-2 교시 ;모든 냄새를 대신 맡으마 - 전자코

 

학습목표

인간의 후각을 응용한 전자코의 원리를 이해할 수 있다.

 

학습목차

1. 후각의 특성

2. 후각의 원리

3. 동물의 코를 모방한 인공 전자코

 

 

요약   

1. 후각의 특성

- 예민한 탐지견의 후각(후각세포 44배)

- 후각과 연관된 산업 : 식품, 환경, 화장품

 

2. 후각의 원리

- 냄새 분자 → 비강의 세포접촉 → 신호발생 → 뇌전달

- 냄새의 기억 : 냄새 –여러 개 수용체 - 여러 개 세포로 이해됨

- 후각의 시작과 전달 : 연못에 퍼지는 신경신호

 

3. 동물의 코를 모방한 인공 전자코

- 전자코의 구성 : 센서 → 신호 변환기 → 해석 장치

- 센서를 이용하는 것 : 반도체, 전도성 고분자, 수정진동자, 생체 수용체
. 생체 물질을 이용하는 방법 : 후각세포를 그대로 사용하거나, 수용체를 센서로 이용

- 활용 : 질병에 따른 냄새여부 임상연구 진행 중, 전자코를 이용한 건강진단

 

 

13-3 교시 ;미래에너지의 아이디어를 얻다 - 인공 광합성

 

학습목표

광합성을 모방한 인공광합성기술을 이해할 수 있다.

 

학습목차

1. 광합성의 원리

2. 인공광합성의 원리

3. 인공광합성의 미래

 

 

요약   

1. 광합성의 원리

- 호흡으로 발생한 이산화탄소는 식물의 광합성에 의해 다시 나무의 섬유소나 감자의   녹말로 전환됨
→ 낮은 에너지의 이산화탄소가 높은 에너지로 저장된 것

- 광합성의 두 단계 반응
. 명반응 : 빛에너지를 다음 반응에도 쓸 수 있는 화학에너지로 만듦
. 암반응 : 화학에너지 같은 고에너지 물질을 소모하면서 이산화탄소를 포도당으로 만듦

 

2. 인공광합성의 원리

- 양수발전은 광합성과 유사함

 

3. 인공광합성의 미래

- 태양에너지를 이용하려는 세 가지 방안
① 태양전지
② 광촉매 이용 전기발생
③ 광촉매 + 에너지 저장

- 인공광합성은 자연광합성의 1% 효율

- 태양의 에너지를 사용할 수 있는 기술 필요

 

14주차;  바이오, 생활을 바꾼다

 

14-1 교시 ;클로렐라가 준 위대한 선물 - 바이오에너지

 

학습목표

바다에 있는 클로렐라를 이용한 바이오에너지에 대해 알 수 있다.

 

학습목차

1. 지구 온난화의 원인과 부작용

2. 온난화 해결방법

3. 바이오에너지

 

 

요약   

1. 지구 온난화의 원인과 부작용

급격한 세계인구증가와 개인에너지소비는 당연히 이산화탄소의 증가와 지구온도 상승을

불러옴

지구 온난화의 부작용 : - 폭우 등의 기상이변, 농산물 재배지의 북상

 

2. 온난화 해결방법

- 원자력 에너지 : 위험, 타고 남은 연료 보관, 비싼 우라늄 가격

- 수력 에너지 : 포화상태, 비싼 비용, 지진 발생 시 취약

- 태양열 에너지 : 집열 장치, 넓은 부지를 사용하는 데만 원자력 생산 비용의 10배 소요

 

3. 바이오에너지

- 이산화탄소를 줄이거나, 발생된 이산화탄소를 이용하여 에너지 생산

 

14-2 교시 ;나무에서 열리는 플라스틱 - 바이오플라스틱

 

학습목표

차세대 플라스틱 원료를 어떻게 만드는지, 원리를 이해할 수 있다.

 

학습목차

1. 플라스틱의 탄생과 위기

2. 생분해성 플라스틱

3. 나무 플라스틱

4. 생분해성 플라스틱의 최근 동향

 

 

요약   

1. 플라스틱의 탄생과 위기

- 플라스틱의 탄생
: 당구공을 만드는 상아의 부족이 시발점
→ 여러 재료를 섞어서 상아와 비슷한 재질 성공

- 플라스틱의 위기 : 원유매장량의 감소에 따른 가격급증, 생분해되지 않음

 

2. 생분해성 플라스틱

- 생분해성 플라스틱 : 자연에 존재하는 미생물에 의해 분해되는 플라스틱

- 바이오매스내에 있는 성분을 추출해내서 플라스틱 원료로 사용

 

3. 나무 플라스틱

- 바이오매스내에 있는 성분을 추출해내서 플라스틱 원료로 사용

- 분해물질로 나무를 당으로 분해해 플라스틱 원료 생산

 

4. 생분해성 플라스틱의 최근 동향

- 브라질 : 에탄올을 자동차 연료로 사용

- 일본 : 볏짚을 PC 외장재로 사용예정 자동차 내장재로 사용

- 식물에서 만든 플라스틱으로 안경테

- 온실가스인 이산화탄소와 녹말로 생분해되는 플라스틱 가방

 

14-3 교시 ;가장‘자연’적인 치유의 해법 - 인공 하수처리장

 

학습목표

자연정화 방법을 모방한 인공 하수처리장의 정화 원리를 이해할 수 있다.

 

학습목차

1. 강물의 자연정화 원리

2. 인공 하수처리장

3. 자연정화 원리의 활용

 

 

요약   

1. 강물의 자연정화 원리

- 자연은 스스로 정화하는 기능을 갖고 있기 때문에 하천 안에 살고 있는 생물체는 산소를 소비하면서 유기물을 분해시켜 자연을 순환시킴

 

2. 인공 하수처리장

- 활성오니법(Activated sludge)
망을 이용해 하수의 찌꺼기를 걸러냄
→ 네모난 탱크에서 공기를 공급해 하수 속의 유기물을 미생물들이 분해
→  동그란 연못에 가라앉혀 한강으로 다시 내보냄

 

3. 자연정화 원리의 활용

- 자연정화 원리를 잘 모방한다면 어떤 종류의 물질도 인체에 해롭지 않은 물질로 변환시켜 처리 가능

 

15주차;  생활 속의 바이오 총 정리

 

15-1 교시 ;생활의 재발견 - 자연의 기술

 

학습목표

인체 및 자연현상에 숨어있는 바이오 기술을 살펴볼 수 있다.

 

학습목차

1주차 : 피부, 소통의 장기

2주차 : 유전자, 나의 모든 것

3주차 : 장수, 인간의 꿈

4주차 : 아이디어의 제련소, 자연

5주차 : 신소재의 보고, 자연

 

 

요약   

1주차 : 피부, 소통의 장기

- 1강. 개인의 캔버스, 피부에 색칠하기
  . 화장 = 개인의 정체성

- 2강. 자외선 없이도 구릿빛 피부를 만든다 - 선탠 크림
  . 지구의 인종 차이는 최초 발생 지역의 지구상의 고도와 위도에 따른
    자외선 차이

- 3강. 주름, 세월의 훈장인가, 태양의 흔적인가
  . 주름 방지법
  ① 건강유지, 자외선 피할 것  ② 주름 억제 화장품    ③ 피부박피                    ④ 필러(filler)              ⑤ 보톡스

 

2주차 : 유전자, 나의 모든 것

- 1강. 현대판 사주 –인간게놈이야기
  . 인간 게놈은 인간의 유전자(gene)을 총칭하는 말(genome)
  . 인간 게놈 정보 완성되며, 암 예방 및 치료가능

- 2강. 네가 내 자식이냐? 친자확인 소동
  . 현장에서 발견된 체모, 정액, 침, 혈흔 → 샘플에서 유전자 추출
    → 특정부위에 표시

- 3강. 감기와의 전투 - 면역기록 남기기
  . 3단계 방어 : 피부 → 곪기 반응(염증) → 면역

 

3주차 : 장수, 인간의 꿈

- 1강. 사람을 살린다-발효식품
  . 발효식품의 장점
    ① 유기산이 생성, 낮은 pH, 오랜 보존이 가능
    ② 작은 분자로 분해되어서 소화흡수 유리
    ③ 유익균을  함유
    ④ 새로운 유익한 물질 생산

- 2강. 조금 먹고 천천히 숨쉬기 - 백살을 넘긴다
. 세계장수촌의 공통점
  : 우선 자연과 가까운 생활, 긍정적이고 느긋한 생활태도, 부지런한 신체활동,
    행복한 인간관계 등을 들 수 있는데 가장 두드러지는 요소는 식생활

- 3강. 독의 다른 이름 -  약
   . Hormesis  이론 : 약한 독성이나 스트레스에 대응하여 내성을 증가시키는 현상

 

4주차 : 아이디어의 제련소, 자연

- 1강. 빛처럼 빠른 방울뱀의 먹이사냥 –적외선센서
  . 뱀을 이용한 기술, 제품들 : 체온측정장치, 남자 화장실의 소변기,
                                       남자 화장실의 소변기

- 2강. 뗄수록 달라붙는 신기한 씨앗-벨크로
  . 자연을 모방하여 성공적으로 상업화 된 가장 대표적인 작품이 벨크로,
  섬유 부착포(fabric hook and loop fastener)

- 3강. 생활속의 대박 - 바이오 자연모방기술
  . 인공 잠자리 눈의 응용 : 군사용 로봇, 내시경, 군사용 관측장비

 

5주차 : 신소재의 보고, 자연

- 1강. 연꽃의 지혜로운 선물 - 자동청소 유리
  . 연꽃의 스스로 청소하기

- 2강. 마취제의 혁신을 불러온 뱀의 독 –마취확산제
  . 치과에서 쓰이는 국소 마취제에도 마취제가 잘 퍼지도록 도와주는
    히알루론산 분해효소가 들어 있음

- 3강. 전복껍질, 신소재의 가능성을 꿈꾸다 –바이오세라믹
. 전복껍질, 탱크를 만들 정도의 강한 구조

 

 

15-2 교시 ;눈에 보이지 않는 거대한 움직임 - 작은 거인들

 

학습목표

보이지 않는 작은 미생물과 동물들을 활용한 바이오 기술을 살펴볼 수 있다.

 

학습목차

6주차 : 작은 거인 - 박테리아

7주차 : 살아남는 기술, 지피지기

8주차 : 차세대 기술 원조, 동물

9주차 : 한 수 높은 고수, 동물의 생존기술

 

 

요약   

6주차 : 작은거인 - 박테리아

- 1강. 작은 박테리아의 큰 선물 –인공 눈
. 얼음 만드는 물질(빙핵물질)생산 미생물존재
. 박테리아에서 인공 눈의 원료인 단백질을 인공적으로 만듦

- 2강. 살아있는 생명의 저장금고 –포자
. 포자나 씨앗처럼 장기 보존이 가능한 꽃가루
. 유산균도 포자를 만들어서 보관하면 오래감

- 3강. 북극 곰을 적도에서 살리기진화유도기술
. 레슬링의 코브라 트위스트 기술과 유사한 효소 절단 모습
. 효소의 3차 구조가 중요
. 현재는 빨리 결과를 볼 수 있는 미생물에만 적용하나, 동물에게도 적용가능

 

7주차 : 살아남는 기술, 지피지기

- 1강. 강남 갔던 철새가 돌아온 이유 - 자성 나노입자
. 새들의 내비게이션 기술 : 생체 내에 미세한 자성입자 이용,
                                   지구자기장을 이용한 생체 내의 화학 반응
. 척추의 원하는 부위로 줄기세포를 자장을 걸어서 이동시킴

- 2강. 천적, 지피지기면 백전백승 –천연농약
. 천적을 이용한 친환경 농사법

- 3강. 자살특공대가 된 살모넬라균 - 암 치료기술
. 식중독균이 암환자를 살림
. 고속으로 회전하는 모터를 장착한 살모넬라 균이 암세포만을 추적하여 항암제폭탄을 떨어뜨리도록 함

 

8주차 : 차세대 기술 원조, 동물

- 1강. 바다의 마린보이, 상어 비늘의 비밀 –전신수영복
. 고래의 돌기들은 물속에서의 저항을 감소시킴
. 소용돌이기 표면에 닿지 않고 돌기 끝에서 밀려남

- 2강. 부착생물계의 다윗, 홍합의 재발견 - 의료용 접착제
. 아미노산 유도체가 접착제의 주원료인 DOPA 효소의 도움을 받아 단백질 고분자를 형성해 홍합이 바위에 달라붙게 함
. 의료용 접착제 : 현 의료용 접착제의 문제점을 보완해야 함

- 3강. 흡혈종결자, 거머리의 필살기 - 심장마비 치료제
. 거머리가 사람의 피를 빨면 혈관이 파괴되면서 트롬보키나아제가 분출됨
. 혈액 속의 여러 가지 성분을 최대한 모방해서 위생적으로도 안전한 거머리 기계를 수술 접합부에 사용

 

9주차 : 한 수 높은 고수, 동물의 생존기술

- 1강. 딱정벌레, 사막안개에서 물을 마시다 –물회수기술
. 친수성 돌기에 모였던 물 분자가 초소수성 표면바닥에 모여서 물방울이 됨

- 2강. 개미가 알려준 당뇨, 도마뱀이 고친다 - 차세대 당뇨치료제
. 2형 당뇨 : 길라몬스터의 ‘액세딘4’ 물질 활용
              → 베타세포 활성화 시킴, 비만조절

- 3강. 도마뱀처럼 붙는다 - 게코도마뱀 테이프
 . 게코 테이프 : 벽면에 붙여서 수평으로 당길 때에는 접착력이 있지만 수직으로 당기면 잘 떨어짐

 

 

15-3 교시 ;자연으로 미래를 꿈꾸다 - 미래의 기술

 

학습목표

인체건강, 그리고 지구의 미래와 바이오 기술에 대해 살펴볼 수 있다.

 

 

학습목차

10주차 : 반란의 암세포, 구원의 줄기세포

11주차 : 방어의 최고기술

12주차 : 몸을 모방하는 하이테크

13주차 : 바이오, 우리를 지킨다

14주차 : 바이오, 생활을 바꾼다

 

 

요약   

10주차 : 반란의 암세포, 구원의 줄기세포

- 1강. 인류를 구원할 만능 세포 - 줄기세포 치료기술
. 도마뱀에서 발견된 리버신은 몸의 체세포를 만능줄기세포로 변화시킴
. 원하는 장기로 줄기세포 만들기
  : 줄기세포 분리 → 줄기세포 분화 → 살아남기

- 2강. 인체의 마지막 방어선, ‘면역계’를 사수하라 –항체치료제
. 항암 표적 치료제의 원리 : 자가면역질환 발생 시 암세포에 많이 발현되는 표지를 인식하고 달라붙는 항체를 인체 외부에서 만들어서 투입

- 3강. 암과 영생, 동전의 앞과 뒤
. 배아줄기세포 :  성체줄기세포보다 치료 효과나 범위가 크고 넓음

 

11주차 : 방어의 최고기술

- 1강. 슈퍼병원균을 저지하는 비밀 병기 –소통차단제
. 병원균의 통신물질을 분해하거나 변형시키면, 균들은 공격신호를 받지 못한 상태로 계속 대기하게 되고 인체는 그사이에 면역 미사일이나 림프구 탱크등의 공격을 통하여 침투한 병원균들을 제거함

- 2강. 항생제 없는 세상을 꿈꾸다 –생균제
. 항생제의 무차별보다 선별적 공격 필요

- 3강. 건강하고 아름다운 피부의 탄생 - 기능성 화장품
. 기능성 화장품은 피부에 침투해서 피부의 세포에 도달해야 하는데 피부에 장벽이 있는 것이 문제

 

12주차 : 몸을 모방하는 하이테크

- 1강. 달팽이관, 난청 잡는 해병대 –인공와우
. 인공 청각칩 : 바닥의 음판을 여러 개 만들고 그 위에 유모세포를 닮은 흔들리는 섬모를 만듦

- 2강. 손자의 촉감, 할머니의 행복 –인공피부
. 로봇의 인공피부 : 청각전달방식을 모방한 전자피부

- 3강. 이제 장기도 부품처럼 바꾼다 –인공장기
. 미래의 장기이식 : 줄기세포를 이용한 인공심장,
                   표피의 신경이식으로 완전한 수족 재생,
                   사이보그의 진화

 

13주차 : 바이오, 우리를 지킨다

- 1강. 흰개미 집의 건축학 개론-자연모방건축술
. 개미집을 모방해 만든 자연 냉방 건물 이스트 게이트 센터
: 건물이 뜨거워지는 경우 대류 현상 발생, 건물과 건물이 연결된 사이에 공간을 마련해 약한 바람을 공급해 공기의 순환을 도움

- 2강. 모든 냄새를 대신 맡으마 - 전자코
. 질병에 따른 냄새여부 임상연구 진행 중, 전자코를 이용한 건강진단

- 3강. 미래에너지의 아이디어를 얻다 - 인공 광합성
. 광합성의 두 단계 반응 : 명반응, 암반응
. 양수발전은 광합성과 유사함

 

14주차 : 바이오, 생활을 바꾼다

- 1강. 클로렐라가 준 위대한 선물 - 바이오 에너지
. 바이오 에너지 : 이산화탄소를 줄이거나, 발생된 이산화탄소를
                      이용하여 에너지 생산

- 2강. 나무에서 열리는 플라스틱 –바이오플라스틱
. 바이오매스내에 있는 성분을 추출해내서 플라스틱 원료로 사용
. 분해물질로 나무를 당으로 분해해 플라스틱 원료 생산

- 3강. 가장 ‘자연’적인 치유의 해법 - 인공 하수처리장
. 활성오니법(Activated sludge)
  망을 이용해 하수의 찌꺼기를 걸러냄
  → 공기를 공급해 하수 속의 유기물을 미생물들이 분해
  → 동그란 연못에 가라앉혀 한강으로 다시 내보냄