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면역체계와 면역반응

 우리는 자주 그것에 대해 생각하지 않지만, 우리의 몸은 끊임없이 수백만의 보이지 않는 적들 즉, 바이러스, 박테리아, 곰팡이, 기생충 그리고 우리의 몸을 침범하고 질병을 일으킬 수 있는 다른 질병을 일으키는 병원균들의 공격을 받고 있다. 다행히도, 우리 대부분은 이 침입자들을 공격할 준비가 되어 있는 지속적인 경계태세에 효과적인 무기를 갖춘 거대한 군대를 가지고 있다. 저 군대는 면역 체계다. 면역학은 면역체계의 연구로, 정교하고 민감한 통신망을 채용하는 세포, 조직, 장기의 복잡한 네트워크로 구성되어 있다. 다양한 백혈구와 항체가 지속적으로 병원균을 감시하고 있으며, 혈류를 통해 화학적 메시지를 내보냄으로써 나머지 병력에 대한 경계 태세를 갖추고 있다. 효과적으로 작용하기 위해서는 대부분의 면역세포가 동지들의 협력이 필요하다. 때로는 면역세포가 직접적인 신체 접촉을 통해 의사소통을 하고, 때로는 화학적 메신저를 방출하여 의사소통을 하기도 한다.

면역학자들은 이 모든 세포와 분자들이 무엇을 하고 어떻게 서로 의사소통하는지 이해함으로써 면역체계가 그 역할을 더 잘할 수 있도록 돕는 방법을 찾을 수 있다. 그들은 또한 알레르기와 자가면역질환에서처럼 면역체계가 실수를 하고 부적절한 대상에 반응할 때 이를 막는 방법을 강구할 수 있다. 우리 몸은 세 가지 기본 전략을 사용하여 감염으로부터 우리를 보호한다. 박테리아와 바이러스가 발판을 마련하지 못하도록 하는 비특정적 장벽을 유지한다. 여기에는 피부, 호흡기와 위장술의 점액 분비물, 침, 눈물, 위산이 포함된다. 장내에서는 그곳에 거주하며 특정 종류의 음식물을 소화하는 데 도움을 주는 유익한 박테리아가 식품과 공간을 위해 병원성 박테리아와 경쟁하며 질병을 유발하는 병원균이 증식하여 질병을 일으킬 가능성을 줄인다.

일선의 장벽을 우회하는 침입자를 감지하는 우리의 선천적인 면역 체계를 이용함으로써 선천적 면역과 관련된 세포와 다른 메커니즘은 병원균을 비특정적으로 인식하고 반응하며, 오래 지속되거나 보호되는 면역력을 부여하지 않는다. 그들은 주로 병원체나 입자를 집어삼키고 소화하는 세포들이다. 대식세포, 다형핵세포, 덴드리트세포, 마스트세포는 모두 포식성 백혈구의 일종이다. 선천적 면역체계의 비혈구성 구성원은 자연 킬러 세포이다. 킬러세포는 병원체를 직접 공격하지 않고 감염된 세포를 파괴하고 킬러세포도 종양세포를 공격한다. 병원균이 장벽과 포구체를 슬그머니 지나가고 증식하기 시작하면 병원균에 대한 특정한 적응 면역 반응을 활성화시킴으로써, 적응 면역의 기본은 우리 세포에 있는 독특한 자기 표식 때문에 우리 몸의 세포와 원치 않는 침입자를 구별할 수 있는 우리 림프구의 놀라운 능력에 있다.

우리의 면역 방어자들이 "외부인"이라고 말하는 마커를 가지고 유기체나 세포를 만나면, 그들은 재빨리 공격을 개시한다. 면역체계가 특별히 병원체를 인식하고 병원체가 마주칠 때마다 훨씬 더 강하고 빠른 공격을 할 수 있는 능력을 얻는 것은 적응성 면역 반응을 통해서다. 인간에게 있어 주된 자기표시는 HLA라고 알려져 있다. 면역 반응을 유발할 수 있는 모든 것을 항원이라고 한다. 항원은 바이러스와 같은 미생물일 수도 있고, 심지어 미생물의 일부일 수도 있다. 다른 사람의 조직이나 세포(일란성 쌍둥이 제외)도 비자기 표지를 지니고 다니며 항원 역할을 한다. 이것은 조직 이식이 거부될 수 있는 이유를 설명해준다. 두 가지 주요 림프구 유형인 B세포와 T세포는 우리 면역체계의 핵심적 역할을 한다. B세포는 주로 항체라고 불리는 물질을 체액에 분비하는 것으로 작용한다.

항체가 혈류에서 돌고 있는 항원을 매복한다. 그러나 그들은 세포에 침투할 힘이 없다. 바이러스에 감염된 세포나 암에 의해 왜곡된 세포 중 하나인 표적 세포를 공격하는 일은 T 세포나 다른 면역 세포에게 맡겨진다. B세포와 달리 T세포는 자유롭게 떠다니는 항원을 인식하지 못한다. 오히려 그들의 표면에는 감염되거나 암세포의 표면에 항원 파편을 보는 전문 항체형 수용체가 들어 있다. T세포는 두 가지 주요한 방법으로 면역 방어에 기여한다: 어떤 세포는 면역 반응을 직접하고 조절한다; 다른 세포는 감염되거나 암이 있는 세포를 직접 공격한다. 도우미 T세포, 즉 Th세포는 다른 세포와 소통함으로써 면역 반응을 조정한다. 어떤 것은 근처의 B세포를 자극하여 항체를 만들어내기도 하고, 또 어떤 것은 포구체를 부르기도 하고, 다른 것은 다른 T세포를 활성화시키기도 한다.

세포독성 T 림프구 또는 CTL로도 불리는 킬러 T세포는 다른 기능을 수행한다. 이 세포들은 표면에 특정한 이물질 분자나 비정상적인 분자를 운반하는 다른 세포들을 직접 부착하여 과립이라고 불리는 작은 막 "가방" 안에 안전하게 운반하는 치명적인 화학물질을 주입함으로써 직접적으로 공격한다. CTL은 특히 감염된 세포 안에서 자라고 있는 바이러스를 공격하는 데 유용하다. CTL은 세포막에서 엿보는 이러한 바이러스의 작은 파편들을 인식하고 세포를 죽이기 위해 공격을 개시한다. 외국 침략자에 대한 공격에 관여하는 B세포와 T세포 중 일부는 장수 기억 세포가 된다. 침입자와의 두 번째 만남에서 그들은 번식하여 더 빠르고 강한 면역 반응을 일으킬 수 있다. 이 현상은 예방접종을 위한 과학적 근거다. 면역 체계의 다양한 세포들은 다른 세포들에게 침입자가 있다는 신호를 보내고 면역 반응을 활성화시키는 데 도움을 주는 많은 화학물질을 생산하고 분비한다. 여기에는 히스타민, 인터페론, 인터루킨 등이 포함된다.

고전유전학, 분자유전학, 인구유전학, 행동유전학, 

 유전학은 유전자의 기능과 행동을 연구하는 학문이다. 유전체의 기본 단위인 유전자는 DNA(디옥시리보핵산)로 구성된 생화학적 지시사항으로 박테리아에서 인간에 이르기까지 모든 유기체의 세포 안에서 발견된다. 하나 이상의 염색체에 존재하는 유기체의 유전자가 그 특성, 즉 형질을 결정한다. 모든 유기체의 유전자를 합한 것을 게놈이라고 한다. 즉 게놈은 염색체로 나뉘고 염색체에는 유전자가 들어 있으며 유전자는 DNA로 만들어진다. 유전학자들은 유전자로 암호화된 정보가 세포에 의해 어떻게 사용되고 통제되며, 그것이 한 세대에서 다음 세대로 어떻게 전달되는지를 이해하려고 한다. 그들은 또한 유전자의 미세한 변화가 어떻게 유기체의 발달을 방해하거나 질병을 유발할 수 있는지를 연구한다.

고전 유전학이라는 용어는 분자유전학의 출현을 앞지른 유전학의 기법과 방법론을 말하며, 분자 수준에서 유전자의 구조와 기능을 연구한다. 유전학의 다른 모든 주제에 대한 기초가 되는 고전적 유전학은 주로 식물과 동물에서 유전적 형질이 전달되는 방법과 관련이 있다. 이러한 특성은 지배적, 열성적, 중간 또는 다세대로 분류된다. 또, 그 특성은 성연계나 자가 연계이다. 고전 유전학은 오스트리아 수도사 그레고르 멘델로부터 시작되었는데, 그는 완두콩 식물의 특정 형질의 유전 패턴을 추적하여 수학적으로 묘사할 수 있음을 보여주었다. 멘델의 1865년 간행물인 '식물 혼합에 관한 실험'은 20세기 초까지 크게 주목받지 못했다. 멘델이 관찰한 유산의 패턴은 여전히 유전병 연구에 이용되고 있다.

분자유전학은 유전학과 분자생물학의 방법, 특히 생명에 필수적인 고분자의 형성, 구조 및 기능과 세포 복제와 유전정보의 전송에 있어서의 역할을 다루는 생물학의 분과인 유전학과 분자생물학의 방법을 채용하고 있다. 1953년 제임스 왓슨과 프랜시스 크릭이 DNA 구조를 해명함으로써 유전학자들에게 개방된 조사의 수단은 크게 넓어졌다. 1970년대에, 제한 효소의 발견은 과학자들이 유전자의 염기서열 분석을 시작할 수 있게 했다. 유전자 조작 유기체를 만들기 위해 한 유기체에서 다른 유기체로 유전자를 이동시킨다. 후자의 두 절차는 종합해서 재조합 DNA 기술 또는 유전공학으로 알려져 있다. 인구, 양적, 생태적 유전학 모두 매우 밀접하게 연관되어 있는 하위 분야들은 고전적 유전학을 기반으로 한다. 세 사람 모두 유기체의 개체군을 연구하지만, 그들은 어느 정도 초점을 달리한다.

인구유전학은 자연선택, 돌연변이, 이주 등 진화력의 영향을 받아 유전자의 분포와 빈도 변화를 연구한다. 인구유전학을 기반으로 하는 정량 유전학은 여러 가지 다른 유전자의 상호작용으로 인해 발생하기 때문에 멘델리아 유전자가 직접 물려받지 못하는 지속적인 특성에 대한 연구다. 생태 유전학은 다시 인구유전학의 기본 원리에 기초하지만 종과 그 환경의 관계와 같은 생태학적 문제에 보다 분명히 초점을 맞추고 있다.

의학 유전학은 유전학을 의학에 적용하는 것이다. 의학 유전학은 임상 유전학, 세포유전학, 분자유전학, 유전자 상담 등 다양한 개별 분야를 포괄한다.

행동 유전학은 동물의 행동에서 유전자의 역할을 검사한다. 인간의 행동 유전학은 정신질환, 약물남용, 폭력, 사회적 태도와 같은 인간 장애의 원인과 영향뿐만 아니라 인격의 유전적 기초를 연구한다. 유전체학은 특정 종에 대해 게놈 전체에 걸쳐 대규모 유전적 패턴을 조사한다. 게놈 서열 데이터에서 파생된 정보는 유전자가 어떤 일을 하는지, 어떻게 제어되는지, 어떻게 함께 작용하는지 등을 더욱 드러낸다. 이제 완성된 인간 게놈 프로젝트는 인간을 만드는 유전적 청사진을 만들어냈다. 이 중요한 정보는 연구자들이 질병에 대한 유전적 기여를 발견하고, 매우 효과적인 진단 도구와 치료법을 개발하며, 개인의 유전자 구성을 바탕으로 사람들의 건강 요구를 이해할 수 있게 해줄 것이다.

법의학, 범죄학

 법의학은 법률체계에 대한 관심의 문제에 답하기 위해 광범위한 과학의 범위를 적용하는 것이다. 법의학은 고도로 발달된 기술을 사용하여 다양한 분야에서 과학적 증거를 찾아낸다. 포렌식이라는 단어는 라틴어 포렌식('공용'을 의미함)에서 유래했으며, 현재 "법정이나 공개토론이나 토론에 사용되거나 적합하다"는 뜻을 가지고 있다. 법의학은 공공장소, 법원 또는 사법시스템에서 사용되는 과학이다.  따라서 법의 목적을 위해 사용되는 모든 과학은 법의학이다. 아르키메데스(기원전 287년 ~ 212년)의 유레카 전설은 법의학의 이용에 대한 초기 설명으로 여겨질 수 있다. 아르키메데스는 물 변위의 원리를 살펴봄으로써 왕관이 밀도와 부력에 의해 금으로 만들어지지 않았음을 증명할 수 있었다. 신원을 확인하기 위한 수단으로 지문을 사용한 것은 7세기에 일어났다.

죽음의 방식을 결정하기 위한 의학적 증거의 사용은 일찍이 11세기 중국에서 시작되었고 16세기 유럽에서 번성했다. 오늘날 미국에서 사용되는 범죄를 다루기 위한 의학적, 법적 접근법의 결합은 12세기 영국에서 유래되었는데, 당시 리차드 1세가 검시관을 설립하였다. 미국의 식민지 개척자들은 검시관 제도를 도입했는데, 그것은 오늘날에도 여전히 존재한다. 검시관이 면허를 가진 의사가 되도록 요구하는 연방법은 없다. 현대 법의학은 응용 범위가 넓다. 위작, 사기, 과실 등 민사사건에 쓰인다. 그것은 사법 당국자들이 음식과 음료의 마케팅, 의약품의 제조 또는 농작물에 대한 살충제 사용에서 어떤 법이나 규정이 위반되었는지 여부를 판단하는 데 도움을 줄 수 있다. 또한 자동차 배기가스가 허용 기준 이내인지 여부와 음용수가 법적 순도 요건을 충족하는지 여부를 판단할 수 있다.

법의학은 핵확산금지조약과 화학무기협약과 같은 국제협정을 통해 여러 나라의 준수 여부를 감시하고 국가들이 비밀 핵무기 프로그램을 개발하고 있는지 여부를 알아내는 데 사용된다. 그러나, 법의학은 폭행, 강도, 납치, 강간, 살인 같은 희생자가 관련된 범죄 사건을 조사하는 데 가장 일반적으로 사용된다. 검시관은 피해자 관련 범죄 수사의 중심인물이다. 검시관은 범죄현장을 방문하고, 사망사건에 대한 부검(시신의 검시)을 실시하고, 의료 증거와 실험실 보고서를 검토하고, 피해자의 진료내역을 조사하고, 그 모든 정보를 지방검사, 즉 공판사에게 보고하는 보고서에 합치할 책임이 있다. 미개척 지역 검시관은 보통 법의학적 병리학을 전문으로 하는 의사로, 상해로 인한 신체의 구조 및 기능적 변화에 대한 연구다.

검시관은 이러한 다양한 분야의 전문가인 법의학자들을 불러 범죄 조사를 도울 수 있다.형사사건의 경우 범죄 혐의가 있는 사람과 범행 현장 또는 피해자 사이의 연관성을 설정하거나 배제하는 데 유용할 수 있는 물적 흔적을 찾고 조사하는 데 법의학자가 관여하는 경우가 많다. 그러한 흔적은 일반적으로 혈액, 다른 체액, 머리카락, 옷, 페인트, 유리, 기타 건축 자재, 신발, 도구 및 타이어 자국, 화재 발생에 사용되는 인화성 물질을 포함한다. 때때로 과학자는 사건들의 가능한 순서에 대해 조언하고 증거를 찾기 위한 초기 검색에 참여하기 위해 현장 자체를 방문할 것이다. 독성학자라고 불리는 다른 법의학자들은 약물, 독극물, 알코올 그리고 다른 물질들을 위해 사람의 체액, 조직, 장기를 분석한다. 그러나 다른 것들은 총기, 폭발물 또는 진위여부가 의심되는 문서들을 전문으로 한다.

법의학의 가장 오래된 기술 중 하나는 지문을 얻기 위해 범죄 현장의 먼지를 털어내는 것이다. 두 지문이 동일하지 않기 때문에 지문 감식은 신원 확인의 긍정적인 수단을 제공한다. 이제 컴퓨터 기술은 사법경찰관이 지문을 디지털로 기록하고 지문정보를 전자적으로 송수신해 신속한 신원확인을 할 수 있게 한다. DNA 지문 감식은 범죄 현장에서 발견된 혈액, 머리카락, 피부 또는 정액 증거를 분석하는 훌륭한 방법을 제공한다. 중합효소 연쇄반응으로 알려진 첨단 기술 방법을 사용함으로써 실험실은 이러한 물질의 작은 샘플에서 DNA를 빠르게 복제하거나 증식할 수 있다. 이 과정은 용의자로부터 채취한 DNA 샘플과 비교하기에 충분한 DNA를 생산한다. 오늘날 법의학은 전자현미경, 레이저, 자외선 및 적외선광, 첨단 분석 화학 기법, 증거를 분석하고 연구하기 위한 전산화된 데이터뱅크를 사용하는 첨단 기술 분야다. 예를 들어, 혈중알코올농도는 실제 혈액검사, 보통 가스 크로마토그래피를 통해 결정될 수 있다.

이 방법으로 혈액 샘플은 고온에 의해 기화되며 기체는 혈액 속에 존재하는 다양한 화학 화합물을 분리하는 기둥을 통해 전달된다. 가스 크로마토그래피는 알코올뿐만 아니라 바비투레이트, 코카인, 암페타민, 헤로인 같은 다른 약물의 탐지를 허용한다. 호수나 하천, 강, 바다에서 시신이 발견되고 폐에 물이 차 있는 것으로 확인되면 검시관은 시신이 발견된 곳이나 다른 곳에서 익사했는지 여부를 판단해야 한다. 물체를 실제 크기의 1,500배까지 확대할 수 있는 표준 현미경은 물의 모든 자연체에서 발견되는 단세포 조류인 규조류의 유무를 찾는 데 사용된다. 규조류가 없을 경우 치료 중 가정용수에서 규조류가 걸러지기 때문에 시신이 발견된 곳이 아닌 싱크대나 욕조에서 익사했을 가능성이 제기된다. 물체를 10만 배 확대시킬 수 있는 스캐닝 전자현미경은 최근 총을 쏜 사람의 손에 존재하는 미세한 화약 입자를 감지하는 데 사용된다. 이 입자들은 또한 화학적으로 분석되어 특정한 종류의 탄환에서 기원을 확인할 수 있다.

범죄현장에서 발견된 물질에 대한 법의학적 검사를 통해 현장에서 용의자의 존재가 확인될 수 있다. 인간의 물린 자국도 정황증거로 작용할 수 있다. 그러한 물음은 살인 피해자의 시신이나 껌과 같은 범죄 현장에서 발견된 음식이나 다른 물건의 조각 안에서 발견될 수 있다. 법의학자는 이러한 물림으로 인한 인상을 액상 플라스틱으로 채울 수 있다. 경화에서 형성된 깁스는 가해자의 치아를 극히 정확하게 재현한 것으로 피의자의 이빨로 만든 깁스와 비교가 가능하다. 법의학자들은 실험실, 범죄 현장, 사무실, 그리고 병동에서 일한다. 그들은 연방, 주 및 지방 정부, 법의학 실험실, 의료 검사관 사무소, 병원, 대학, 독성학 실험실, 경찰 부서, 검시관/코로너 사무소 또는 독립적인 법의학 컨설턴트로 일할 수 있다. 최소 요건은 화학, 생물학, 물리학, 분자 생물학 또는 관련 과학 학사학위다.

식품과학, 식품보존

 식품과학은 수확이나 도살로 시작해서 요리와 소비로 끝나는 음식의 모든 기술적 측면과 관련된 학문이다. 그것은 화학, 공학, 생물학, 영양학 분야의 지식을 통합하고 적용하여 영양가가 풍부하고, 건강에 좋고, 저렴하고, 바람직하며, 먹기에 안전한 식품을 보존, 처리, 포장, 유통한다. 식품과학의 규율은 음식을 보존하고 공공의 안전을 보장하기 위한 방법으로서 수년에 걸쳐 발전해 왔다. 수백 년 전만 해도 식량 체계는 지금과 많이 달랐다. 농촌 사람들은 집에서 준비하기 위해 밀가루, 곡물, 설탕과 같은 벌크 스테이플을 대량으로 구입했고, 스테이플을 재배하거나 채소를 모을 수 있는 어떤 과일과 야채나 어떤 동물로든 보충했다.

도시 사람들은 이 제품들을 농부 시장에서 샀는데, 이것은 오늘날 많은 곳에서 계속되고 있는 전통이다. 감자와 같은 어떤 음식들은 뿌리 지하실이라고 불리는 서늘한 어두운 곳에 저장될 때 몇 달 동안 보관될 것이다. 현대식 냉장고가 보급되기 전에, 사람들은 얼어붙은 호수와 강 표면에서 잘라낸 큰 얼음 덩어리를 사서, 상하기 쉬운 음식을 아이스 박스에 보관했다. 고기를 소금에 절이거나, 과일과 채소를 햇볕에 말리거나, 약한 불에 말리고, 우유를 치즈로 바꾸는 등, 음식을 보존하는 수많은 방법이 역사를 통해 개발되어 왔다. 1800년대 초, 프랑스인 니콜라스 아퍼트는 유리 항아리에 음식을 보존하는 방법을 개발했다.

통조림의 아버지로 잘 알려진 애퍼트는 몇몇 사람들에 의해 음식 과학의 아버지로 여겨지기도 한다. 그러나 현대 식품 과학은 식품 보존보다 훨씬 더 많은 것을 포함한다. 식품 과학자들은 새로운 제품을 개발하고, 이러한 식품을 생산하기 위한 제조 과정을 설계하고, 포장 재료를 선택하고, 제품의 저장 수명을 연구하고, 감각적 평가를 수행하고, 미생물학 및 화학 검사를 하는 것을 돕는다. 대학에서, 식품 과학자들은 특정 식품의 생산과 직접적으로 연관된 더 근본적인 현상들과 그것의 특성들을 연구한다. 식품과학은 응용과학으로 간주된다; 공학과 마찬가지로, 그것은 실제적인 문제를 해결하기 위해 몇몇 자연과학 분야의 지식을 이용한다.

식품 과학자들은 미생물학, 화학, 물리학의 원리에 정통하다. 식품 안전이 모든 사람들의 주요 관심사이기 때문에, 식품 과학자들은 제품이 미생물이나 유해 물질에 오염되지 않도록 확실히 하기 위해 노력한다. 음식의 화학적 성질은 특히 맛, 색깔, 외모, 식감을 조절하는데 중요하다. 식품 과학자들은 또한 가공 기술이 식품에 어떤 영향을 미치는지 이해할 수 있도록 공학 원리에 대한 실무 지식을 가질 필요가 있다.

사람들은 항상 먹어야 하기 때문에, 식품 산업은 다른 사업체들이 경험하는 경제적 흥망성쇠로부터 상대적으로 보호받고 있다. 실제로 식품가공업은 1400만 명 이상을 고용하고 있으며 국내총생산의 20%를 차지하는 미국 최대 제조업이다. 대다수의 식품과학 전공자들은 졸업 직후에 보수가 좋은 직업을 찾는다.

생태학, 생태과학, 먹이사슬

 생태학, 즉 생태과학은 식물과 동물의 물리적, 생물학적 환경과의 관계를 연구하는 생물학의 한 분야다. 물리적 환경은 빛과 열 또는 태양 복사, 수분, 바람, 산소, 이산화탄소, 토양, 물과 대기의 영양분을 포함한다. 생물학적 환경은 동종의 유기체뿐만 아니라 다른 종류의 식물과 동물도 포함한다. 생태학은 환경과학의 하위 분야로 여겨질 수 있는데, 그 때문에 종종 혼란스러워한다. 비록 둘 다 유기체 모집단의 상호작용에 초점을 맞춘 다학제 과학이지만, 환경과학은 생물학적 시스템을 수반하지 않는 순수 물리적 매개변수의 상호작용을 다루기도 한다. 생태학도 인간이 초래한 자연환경 훼손에 초점을 맞춘 환경주의와 혼동된다.

마찬가지로 생태학이나 생태학도 '환경친화적'의 동의어로 쓰인다. 생태학은 20세기 후반에야 두드러지게 된 새로운 과학 중 하나로 여겨지지만, 동물의 개체수와 환경에 대한 연구는 그리스 철학자 아리스토텔레스와 그의 제자 테오프라스토스로 거슬러 올라갈 수 있다. 테오프라스토스는 기원전 4세기에 이르면 동물들 사이의 상호관계를 묘사했다. 이 분야는 찰스 다윈의 '종의 기원' 1850년 출간과 그의 동시대적이고 경쟁자인 알프레드 러셀 월리스의 작품으로 꽃을 피우기 시작했다. 월래스는 동물과 식물 종의 상호의존성을 인식하고 그들을 살아있는 생물들의 공동체, 즉 생물학적으로 분류했다. 1875년 오스트리아의 지질학자 에두아르트 수에스는 지구상의 생명체를 함께 촉진하는 다양한 조건을 포괄하는 생물권이라는 용어를 제안했다. 19세기 이후 환경보호론자들과 다른 자연보호론자들은 생태와 다른 과학을 그들의 옹호 입장을 지지하기 위해 사용해 왔다.

환경보호론자들은 종종 정치적 또는 경제적 이유로 논란을 일으킨다. 결과적으로, 생태학의 일부 과학적인 작업은 정책과 정치적 논쟁에 직접적으로 영향을 미친다; 이것들은 종종 생태학적 연구를 직접 한다. 영향력 있는 자연보호론자 옹호 기구의 한 예로 워싱턴 D.C. 에 공공정책실이 있으며, 환경보전을 촉진하기 위해 의회, 연방정부의 집행부, 언론과 거래하고 있다. 생태학의 일차 원리는 각각의 살아있는 유기체가 환경을 구성하는 다른 모든 요소들과 지속적이고 지속적인 관계를 맺고 있다는 것이다. 생태계는 유기체와 그들의 환경 사이에 상호작용이 있는 어떠한 상황으로도 정의될 수 있다.

생태계 내에서 종은 먹이사슬이나 먹이사슬로 연결된다. 광합성을 통해 1차 생산자(식물)에 의해 포착된 태양 에너지는 사슬을 통해 1차 소비자들(식물 먹는 동물, 초식동물)을 거쳐 2차 소비자들(육식동물, 육식동물)에게 위로 흘러가다가 결국 폐열로 시스템에 손실된다. 이 과정에서 물질은 분해자(버섯, 박테리아 등)에 통합돼 영양소를 저하시켜 생태계로 되돌려준다. 생태계의 개념은 연못, 들판 또는 낙엽수와 같은 가변 크기의 단위에도 적용될 수 있다. 더 작은 크기의 단위를 마이크로 에코시스템이라고 부른다. 예를 들어, 생태계는 돌과 그 밑의 모든 생명이 될 수 있다. 메소오코시스템은 숲이 될 수 있고, 매크로코시스템은 생태계가 될 수 있다.

생태학적 위기는 한 종이나 개체군의 환경이 그 종의 생존에 불리한 방식으로 진화했을 때 발생할 수 있다. 위기는 기후의 변화(온도 상승 또는 강우량 감소 등), 특별한 사건(기름 유출 등), 먹이를 먹는 포식자의 활동 증가(남획 등) 또는 생태계가 지탱할 수 없는 종의 개체수의 폭발적인 증가로 시작될 수 있다. 지난 몇 세기 동안 인간의 행동은 지구의 삼림(삼림 벌채)의 양을 줄이고, 농업뿐만 아니라 건물과 도로에 바치는 땅의 양을 늘리며, 생태계를 오염시킴으로써 많은 생태계에 심각한 영향을 끼쳤다.

생태학자로서 기대할 수 있는 직업의 유형은 당신이 연구하는 서식지와 동물들만큼 넓고 다양하다. 기본적으로 종과 환경 간의 상호작용에 대한 연구가 필요한 상황은 생태학자가 필요하다. 생태학자들은 해양, 사막, 숲, 도시, 초원, 강 그리고 세계의 모든 다른 구석들을 연구한다. 점점 더 많은 생태학자들은 생물들이 어떻게 서로 상호작용하고 그들이 사는 환경과 상호작용을 하는지를 더 잘 이해하기 위해 물리과학자, 사회과학자, 정책입안자, 컴퓨터 프로그래머들과 팀을 이룬다. 생태학자들은 교육자, 기술자, 현장 과학자, 관리자, 컨설턴트 및 작가가 될 수 있다.

세포생물학 관련 다양한 정보

 세포생물학은 생물체의 기본 단위인 세포들을 연구하는 학문 분야다. 세포는 유기체의 구조에서 독립적으로 기능하는 가장 작은 단위로서 보통 세포질에 둘러싸여 막으로 둘러싸인 핵으로 구성된다. 세포생물학은 미생물과 분자 수준에서 생리적 특성, 구조, 유기체(핵과 미토콘드리아 등), 상호작용, 수명주기, 분열 및 죽음을 조사한다. 세포 생물학 연구는 박테리아와 같은 단세포 유기체의 큰 다양성과 동물과 식물과 같은 다세포 유기체의 많은 전문화된 세포 둘 다로 확장된다. 세포생물학 분야는 전통적으로 다양한 유기체가 어떻게 작용하고 함께 작용하는지, 이러한 세포 과정이 어떻게 조절되는지, 유기체 내의 다양한 세포들이 어떻게 서로 소통하는지에 관한 질문들에 초점을 맞춰왔다.

세포의 구성과 세포가 어떻게 작용하는지를 이해하는 것은 모든 생물학 및 의학에 기본이 된다. 세포 유형의 유사성과 차이점을 조사하는 것은 세포 유형과 분자생물학의 분야에 특히 중요한데, 하나의 세포 유형을 연구함으로써 학습된 원리는 다른 세포 유형으로 일반화될 수 있기 때문이다. 세포생물학의 연구는 유전학, 생화학, 분자생물학, 발달생물학과 밀접한 관련이 있다. 세포 내의 구조와 기능은 흔히 전형적인 도시의 유사한 활동과 비교된다. 미토콘드리아는 세포의 에너지 플랜트, 엽록체 식물은 태양에너지 플랜트, 염색체는 도시의 원래 청사진을 담고 있으며, 소포체는 도로 시스템을 나타내고, 골기 기구는 우체국, 핵은 시청이다. 그러나 단백질은 세포 도시의 거의 모든 기능에 참여한다.

즉, 그것들은 벽돌과 목재, 배달원, 복사기, 폐기물 재활용가 등이다. 모든 세포는 전형적으로 세포의 행동을 생성하기 위해 함께 작용하는 수백 가지의 다른 종류의 단백질을 포함하고 있다. 세포 생물학의 중요한 부분은 단백질이 세포 내부의 다른 장소로 이동하거나 세포로부터 분비되는 분자 메커니즘의 조사다. 대부분의 단백질은 세포질에서 리보솜에 의해 합성된다. 이 과정은 단백질 생합성 또는 단백질 번역으로도 알려져 있다. 메브레인 단백질에 통합될 단백질과 같은 일부 단백질은 합성 과정에서 소포체 망막으로 운반되어 골지 기구에서 추가로 처리된다.

골기에서 막 단백질은 혈장막이나 다른 세포 구획으로 이동하거나 세포로부터 분비될 수 있다. 이 구획들을 통해 단백질의 움직임이 규칙적으로 일어난다. 소포체망막과 골지 거주 단백질은 다른 단백질과 연관되지만 각각의 구획에 남아 있다. 다른 단백질들은 소포체 망막과 골기를 거쳐 플라스마 막으로 들어간다. 세포에 있는 대부분의 유전 정보는 핵 속에 존재하며 염색체 안에 들어 있다(미토콘드리아도 그들 자신의 DNA를 일부 지니고 있다). 유사분열과 감수분열 중 세포분열의 현미경적으로 보이는 단계에 대한 연구는 일반적으로 세포생물학의 일부로 간주되는 반면, DNA 복제와 단백질 합성의 실제 서브크로스코프 활동은 분자생물학의 일부로 간주된다.

식물학 관련 다양한 정보

 식물학은 광합성을 하는 식물, 즉 다세포 유기체에 대한 과학적인 연구다. 생물학의 한 분야로서 식물학을 식물과학 또는 식물생물학이라고 부르기도 한다. 식물학은 식물의 구조, 성장, 생식, 신진대사, 발달, 질병, 생태, 진화를 연구하는 광범위한 과학 하위 학과를 포함한다. 식물에 대한 연구는 다른 생명체가 존재할 수 있도록 하는 식량, 산소, 연료, 약, 섬유질을 발생시키는 지구 생명의 근본적인 부분이기 때문에 중요하다. 광합성을 통해 그들은 대부분의 동물들에 의해 생성되는 폐기물과 지구 온난화에 기여하는 온실 가스인 이산화탄소를 흡수한다. 다른 형태의 생명체와 마찬가지로 식물은 다양한 수준에서 연구될 수 있다.

하나는 식물의 생화학적, 분자적, 유전적 기능과 관련된 분자적 수준이다. 또 다른 것은 식물의 해부학 및 생리학을 연구하는 세포, 조직 및 오르가넬 수준과 한 종, 다른 종 및 환경과의 상호작용을 포함하는 집단 및 인구 수준이다. 역사적으로, 식물학자들은 동물이 아닌 어떤 살아있는 존재를 연구했다. 비록 현재 곰팡이, 조류, 박테리아가 다른 왕국의 일원이지만, 현재 받아들여지고 있는 분류 체계에 따르면, 그것들은 여전히 식물학 입문반에서 연구되고 있다. 고대 그리스인들은 식물들에 대해 과학적인 방법으로 쓴 최초의 사람들 중 한 명이었다. 기원전 5세기에 엠페도클레스는 식물들이 동물과 같은 영혼을 가질 뿐만 아니라 이성과 상식을 가지고 있다고 믿었다.

아리스토텔레스는 식물들이 동물과 무생물들 사이에 있다고 믿었다. 아리스토텔레스의 제자 테오프라스토스는 15세기에 아직 사용되고 있는 식물에 관한 두 권의 책을 썼다. 스웨덴 의사 출신의 식물학자 칼 린네는 18세기에 발명된 체계적 명명 체계(명칭 체계)의 아버지로 여겨지고 있으며, 여전히 모든 종, 식물, 그 외 다른 종에 과학적인 이름을 붙이는 데 사용되고 있다. 식물은 동물이나 인간에 대한 연구처럼 윤리적 딜레마를 일으키지 않았기 때문에 항상 과학적으로 연구하기에 편리한 유기체였다. 오스트리아 수도승 그레고르 멘델은 1850년대에 정원의 완두콩 식물을 건너고 부모 유기체에서 자녀에게 유전적 특성이 전달되는 것과 관련된 일련의 일차적 교제인 상속의 첫 번째 법칙을 썼다. 거의 1세기 후, 바바라 맥클린톡은 옥수수 식물을 연구함으로써 "점핑 유전자"와 상속에 대한 다른 세부 사항들을 발견했다.

식물학 학사 학위는 학생들에게 전문직 취업이나 대학원 진학을 준비시킨다. 식물학 학위는 또한 식물 병리학, 임업, 농작물 생산, 원예학, 유전학 및 식물 번식, 식물 생명공학과 환경 감시 및 통제 분야의 추가 연구와 경력을 위한 기초를 제공한다. 야외 활동을 즐기는 사람이 이용할 수 있는 직업으로는 생태학자, 분류학자, 자연 보호론자, 산림학자, 식물 탐험가 등의 직책이 있다. 수학적인 배경을 가진 사람은 생물물리학, 발달 식물학, 유전학, 모델링 또는 시스템 생태학을 흥미진진한 분야라고 생각할 수 있다. 화학에 관심이 있는 사람은 식물 생리학자, 식물 생화학자 또는 분자 생물학자가 될 수 있다. 현미경 유기체에 매료된 사람들은 종종 미생물학, 식물학 또는 미생물학을 선택한다. 더 큰 규모로, 장식 원예와 풍경 디자인은 식물 형태와 색의 예술적 사용을 요구한다. 그리고 세계의 식량 공급을 걱정하는 사람은 식물 병리학이나 식물 번식을 연구할 수도 있다.

생물물리학, 분자생물학

 생물물리학은 물리학과 화학의 원리와 수학적 분석과 컴퓨터 모델링의 방법을 응용하여 생물 시스템의 메커니즘이 어떻게 작용하는지 이해하는 과학이다. 생물물리학은 생물학적 기능을 특정 분자의 분자 구조와 성질의 측면에서 설명하고자 하는 분자 과학이다. 이러한 분자의 크기는 작은 지방산과 당류(1나노미터(nm), 폭 3개 원자에 상당하는 것)부터 단백질과 같은 고분자(5~10nm), 녹말(인간의 머리카락 굵기보다 1000nm 이상 긴 것)에 이르기까지 엄청나게 길어진 DNA 분자(1cm 이상)에 이르기까지 극적으로 다양하다. 그러나 폭이 20nm에 불과하거나, 길이가 45마일인 끈 조각과 같은 크기) 살아있는 유기체의 유일한 구성 요소인 이 생체분자들은 빛 현미경으로 볼 수 있는 복잡한 개별 구조를 형성함으로써 세포, 조직, 그리고 전체 유기체로 모여든다.

생물물리학은 그 뿌리를 고대 그리스인과 로마인으로 거슬러 올라갈 수 있는데, 고대 그리스인들은 의식과 인식의 물리적 기초에 대한 가설을 처음 개발했다. 그것은 2차 세계대전 이후 급속한 발전을 거쳤는데, 생물학적 시스템에 대한 핵물리학의 적용에 의해 부분적으로 자극을 받았으며, 생물에 대한 방사선 효과에 대한 조사를 포함했다. 이러한 연구 과정에서 물리학자들이 생물학자와 생물학적 문제를 접하게 되었고, 생물물리학은 새로운 과학 분야로 진화하였다. 생물물리학 연구의 중요한 영역은 생물체계의 분자 구조에 대한 상세한 분석이다. 이 분야와 관련된 가장 잘 알려진 업적은 생명의 유전 물질인 디옥시리보핵산(DNA) 모델이다.

더욱이 가장 유명한 생물물리학자 프랜시스 크릭은 이 업적으로 노벨상을 받은 세 사람 중 한 명이었다. 연구팀은 분자의 물리적 패턴을 보여주는 X선 결정학이라고 알려진 기법의 데이터를 사용했다. 오늘날, 생물물리학은 "어떻게 우리 환경의 작은 분자들이 감각 기관에 의해 감지되어 뇌에 외부 세계에 대한 정보를 제공하는 전기적 충동으로 변환되는가?"와 같은 다양한 생물학적 질문에 대답하려고 한다. 생물 물리학자들은 그러한 질문에 답하기 위해 화학적, 물리적, 생물학적 분석의 기술을 사용한다. 또한, 그들은 매우 정밀하고 민감한 물리적 기기와 특정 분자 그룹의 특성이나 움직임을 감시할 수 있는 기술을 사용하여 생물학적 기능과 분자 구조 사이의 관계를 조사할 수 있다. 사실, 이러한 기구들과 기술들은 심지어 단일 분자들을 보고 조작하고 그들의 행동을 측정할 수 있다.

생물 물리학자가 되는 대부분의 사람들은 고등학교에서 자연현상에 대해 궁금해하고, 퍼즐과 문제 해결을 즐기고, 무언가를 디자인하고 만드는 것을 좋아한다. 존 홉킨스, 듀크, 시카고 대학과 같은 생물물리학 학부 및 대학원 학위를 제공하는 대학들이 늘고 있다. 다른 것들은 화학, 생물학, 물리학 또는 다른 분야의 고급 학위의 일부로서 생물물리학의 전문화를 제공한다. 그들의 훈련의 폭 때문에, 다양한 직업들이 생물 물리학자들에게 열려있다. 여러분의 흥미와 능력에 따라, 여러분은 주로 실험실에서 일하거나, 컴퓨터로 일하거나, 가르칠 수도 있고, 과학 작가가 될 수도 있다.

많은 생물물리학자들이 대학, 대학 또는 의과대학이나 치과대학에서 교수진이나 직원이 되고, 앞으로 20년 안에 젊은 교수진에게 많은 자리가 생길 것이다. 연구에 주된 관심이 있는 생물 물리학자들은 종종 정부, 민간 연구기관 또는 산업에서 일한다. 최근 분자 생물물리학과 분자생물학의 발달로 산업계에 많은 새로운 입지가 생겨났다. 설정과 상관없이, 생물 물리학자들은 일반적으로 공통적인 문제를 해결하기 위해 협력하는 다른 배경, 관심사, 능력을 가진 사람들과 함께 그룹으로 일한다.

임상공학의 적용

 이것은 병원의 의료에 기술을 적용한 것이다. 임상 엔지니어는 의사, 간호사 및 기타 병원 직원과 함께 의료 팀의 일원이다. 의료기기 및 장비 기록의 컴퓨터 데이터베이스 개발 및 유지보수는 물론 정교한 의료기기의 구입 및 사용도 담당한다. 또한 그들은 의사 및 병원의 특정 요구에 계측기를 적응시키기 위해 의사와 함께 작업할 수 있으며, 계측기 제어 및 데이터 획득 및 분석을 위한 사용자 정의 소프트웨어와 컴퓨터 시스템의 인터페이스가 종종 관련된다. 임상 엔지니어는 최신 기술을 의료 서비스에 적용하는 데 관여한다. 이것은 독특한 물리적 현상(음향, 방사선, 자력 등)에 대한 지식을 고속의 전자 데이터 처리, 분석, 디스플레이와 결합하여 이미지를 생성한다.

이러한 이미지는 최소 또는 완전히 비침습적 절차를 통해 얻을 수 있는 경우가 많아 침습적 기술보다 덜 고통스럽고 쉽게 반복될 수 있다. 또 방사선학은 X선, 자기장, 초음파 등 방사성 물질을 이용해 신체와 장기, 구조물의 이미지를 만드는 것을 말한다. 이러한 이미지들은 이미지 유도 수술에서 의사들을 안내할 뿐만 아니라 질병의 진단과 치료에 사용될 수 있다. 마이크로 테크놀로지는 마이크로미터(밀리미터의 1000분의 1 또는 사람 머리카락 지름의 50분의 1 정도) 크기의 장치를 개발하고 사용하는 것을, 나노테크놀로지는 나노미터(인간의 머리카락 지름의 약 5만 분의 1 또는 수소원자 지름의 10배)의 순서로 장치를 개발하는 것을 포함한다.

이러한 분야에는 외과의사들이 건강하지 않은 조직만을 제거하는 방법으로서 변화하는 조직 특성을 식별할 수 있는 미세한 힘센서의 개발과 심장마비의 초기 및 신속한 진단에 도움이 될 수 있는 방법으로 심장 단백질 수준으로 구부러지는 나노미터 길이의 캔틸레버 빔의 개발이 포함된다. 이 새롭게 부상하는 학제간 분야에는 뇌와 신경계의 연구가 포함되며 상실된 감각과 운동 능력의 대체 또는 회복과 같은 분야(예를 들어 시력을 부분적으로 회복하기 위한 망막 삽입물 또는 서 있는 사람을 돕기 위한 마비된 근육의 전기적 자극), 복잡성의 연구 등이 포함된다. 자연에 있는 신경계의 발달, 뉴로봇(뇌의 운동 피질에서 나오는 신호에 의해 제어되는 신경 팔)과 신경 전자(예를 들어 높은 컴퓨팅 능력을 가진 뇌파 전자)의 발달. 골격, 관절, 근육의 기능을 이해하고 인공관절 치환 설계를 위해 공학적, 계산적 역학의 방법이 적용된 전문 분야다.

정형외과 바이오엔지니어링은 자연관절과 인공관절의 마찰, 윤활, 마모 특성을 분석하고 근골격계 응력 분석을 실시하며 뼈, 장판, 인대, 힘줄, 뇌간판, 추간판 등의 교체를 위한 인공바이오소재(생물학적, 합성물)를 개발한다. 그들은 종종 스포츠 경기와 수술 절차에 따른 환자 결과에 대해 걸음걸이 및 동작 분석을 수행한다. 이것은 생물의학 공학의 전문 분야로 성장하고 있다. 재활 엔지니어들은 신체적, 인지적 장애를 가진 사람들의 능력을 향상시키고 삶의 질을 향상시킨다. 그들은 보철술, 가정, 직장 및 교통 개조, 좌석 배치와 위치, 이동성 및 통신을 향상시키는 보조 기술 설계에 관여한다. 재활 엔지니어들은 또한 인지 장애가 있는 사람들을 돕기 위해 하드웨어와 소프트웨어 컴퓨터 적응과 인지 보조 기구를 개발하고 있다.

여기에는 수술을 계획하고 실행하는 데 있어 의료진을 대화식으로 지원하기 위한 로봇 및 이미지 처리 시스템의 사용이 포함된다. 이러한 새로운 기술은 절개부위가 작고, 외상이 적고, 정밀도가 높아 수술의 부작용을 최소화할 수 있으며, 비용도 절감할 수 있다. 이것은 박테리아에서 인간에 이르는 살아있는 유기체의 기능에 대한 포괄적이고 통합된 이해를 얻기 위해 공학 전략, 기술, 도구를 사용하는 생물의학 공학의 측면을 설명하기 위해 사용되는 용어다. 컴퓨터 모델링은 실험 데이터의 분석과 생리학적 사건의 수학적 설명을 형성하는 데 사용된다. 연구에서 예측 변수 모델은 우리의 지식을 다듬기 위해 새로운 실험을 설계하는 데 사용된다.

생활 시스템은 최첨단 기법으로 검사할 수 있는 고도의 규제된 피드백 제어 시스템을 갖추고 있다. 그 예로는 신진대사의 생화학, 사지 운동 조절 등이 있다. 생물의학 공학 학위는 전형적으로 최소 4년의 대학 교육을 필요로 한다. 이에 따라, 바이오의약품 엔지니어는 의료기기 또는 제약회사, 병원의 임상공학 또는 바이오소재 또는 생명공학 회사의 판매직에서 진입 수준의 엔지니어링 직위를 맡을 수 있다. 많은 바이오의약품 기술자들이 바이오의학공학이나 관련 공학 분야의 대학원 교육을 받거나 경영학 석사학위를 취득하거나 의대나 치과대학에 지원할 예정이다. 일부 바이오의학 엔지니어들은 심지어 로스쿨 입학을 선택하기도 하며, 바이오의학 발명과 관련된 특허법 및 지적 재산권과의 협력을 계획하고 있다.

바이오메디컬 엔지니어링

 바이오메디컬 엔지니어링은 생물학과 의학의 문제를 분석하고 해결하기 위해 전통적인 공학 원리와 설계 절차를 적용하는 것이다. 생명공학 엔지니어는 기기, 기기 및 소프트웨어 설계, 많은 기술적 출처의 지식의 수집, 새로운 절차 개발, 임상적 문제 해결에 필요한 연구 수행 등을 포함하여 광범위한 용량에서 요구될 수 있다. 바이오의학공학이라는 하위 전문 분야가 다수 존재하지만, '진공 속에서 일한다'는 경우는 거의 없다. 흔히 한 분야에서 일하는 생물의학 엔지니어는 다른 분야에서 일하는 생물의학 엔지니어들이 수집한 지식을 활용하게 된다. 예를 들어, 인공 고관절의 디자인은 해부학, 골 생체역학, 걸음걸이 분석 및 생체 재료 적합성에 대한 연구에 의해 크게 도움이 된다.

엉덩이에 가해지는 힘은 보형물의 설계 및 재료 선택 시 고려될 수 있다. 마찬가지로, 마비된 근육을 전기적으로 자극하여 통제된 방식으로 움직이도록 하는 시스템의 설계는 인간 근골격계의 행동에 대한 지식을 이용한다. 이러한 기기에 사용되는 적절한 재료의 선택은 생체재료 엔지니어의 영역에 속한다. 여기에는 의학과 생물학과 관련된 데이터를 수집하고 분석하기 위한 컴퓨터 도구를 개발하고 사용하는 것이 포함된다. 생물정보학 연구에는 수백만 개의 항목이 포함된 유전자 배열의 데이터베이스를 관리하고 검색하기 위해 정교한 기술을 사용하는 것이 포함될 수 있다.

질병의 진단과 치료에 사용되는 기기를 개발하기 위해 전자제품과 측정 기법을 적용한 것이다. 컴퓨터는 다양한 작은 작업을 수행하는 데 사용되는 단일 목적 계측기의 마이크로프로세서부터 의료 영상 시스템에서 대량의 정보를 처리하는 데 필요한 마이크로컴퓨터까지 생물 계측기의 필수적인 부분이다. 여기에는 삽입에 사용되는 살아있는 조직과 인공적인 물질이 모두 포함된다. 임플란트 재료 설계 시 생활 재료의 특성 및 거동을 이해하는 것이 필수적이다. 인체에 배치할 적절한 물질의 선택은 생물의학 엔지니어가 직면하는 가장 어려운 작업 중 하나일 수 있다. 생체 물질은 독성이 없고, 비카르신 유발 물질(암 유발 물질은 아님), 화학적으로 불활성이며, 평생 반복되는 힘을 견딜 수 있을 만큼 안정적이고 기계적으로 강해야 한다.

새로운 바이오 물질은 심지어 살아있는 조직과 생물학적, 기계적 매칭을 제공하기 위해 살아있는 세포를 포함한다. 이것은 생물학적 또는 의학적인 문제에 고전적인 기계 공학을 적용한다. 그것은 생체 및 합성 매체와 막을 가로지르는 화학 성분의 이동, 물질 변형, 체내 및 장치 내의 흐름과 운송에 대한 연구를 포함한다. 생체역학의 발전은 인공 심장, 심장 판막, 인공관절 교체술의 발달로 이어졌으며, 심장, 폐, 혈관, 모세혈관과 근골격계 뼈, 연골, 인대, 힘줄의 기능을 더 잘 이해하게 되었다. 여기에는 진단 및 치료 목적의 생물학적 신호에서 유용한 정보를 추출하는 것이 포함된다.

이것은 환자가 갑작스러운 심장 마비에 취약할지를 결정하기 위해 심장 신호를 연구하거나, 배경 소음에 대처할 수 있는 음성 인식 시스템을 개발하거나, 컴퓨터를 제어하는 데 사용될 수 있는 뇌 신호의 특징을 탐지하는 것을 의미한다. 이것은 살아있는 유기체(혹은 유기체의 일부)를 이용하여 제품을 만들거나 변형하거나, 식물이나 동물을 개량하거나, 특정 용도에 미생물을 개발하는 강력한 도구 모음입니다. 생명공학의 초기 노력에는 전통적인 동물과 식물 번식 기술과 빵, 맥주, 와인, 치즈를 만드는데 효모를 사용하는 것이 포함되었다. 현대 생명공학은 인간의 유전적 결함을 교정하는 데 사용될 수 있는 재조합 DNA와 세포 융합, 새로운 생체 처리 기술의 산업적 사용을 포함한다.

그것은 또한 생물의 도움을 받아 유해한 오염물질을 분해하는 생물학적 방해를 포함한다. 이것은 미세한 수준에서 생물 의학 문제를 공격하려는 최근의 시도를 포함한다. 이 영역들은 세포와 세포 이하 구조의 해부학, 생화학, 역학을 이용하여 질병 과정을 이해하고 매우 구체적인 현장에 개입할 수 있다. 이러한 기능을 통해, 소형 기기는 정확한 목표 위치에서 세포 과정을 자극하거나 억제할 수 있는 화합물을 전달하여 치유를 촉진하거나 질병의 형성과 진행을 억제한다.