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미생물이야기 발효(Fermentation)와 호흡(Respiration)
2013-07-30 14:38:15
이엠생명과학연구원

발효(Fermentation)와 호흡(Respiration)


발효란 산소가 없는 조건에서 미생물이 해당작용(解糖昨用, Glycolisis)을 통해서 유기물을 산화하여 ATP라는 에너지를 합성하는 과정이다. 해당작용에서는 1몰의 포도당(Glucose)이 2몰의 이산화탄소와 2몰의 에탄올로 산화되는 과정으로, 여기서는 2몰의 ATP가 생성된다. 호흡이란 해당작용에서 만들어진 pyruvic acid가 TCA사이클을 통해 1몰의 글루코스로부터 6몰의 이산화탄소로 산화되는 과정에서 38몰의 ATP가 생성되는 과정이다.


해당작용에서는 알코올과 젖산이 최종산물로 생성되지만, 호흡작용이 일어나는 TCA 사이클에서는 citric acid, succinic acid, fumaric acid, oxalic acid등이 생성되며 이 과정에서 발생되는 전자는 산소에 수용된다 <표 2>.


산소대신 질산이온 (NO3-)이 관여되는 호흡방식도 있다. 이러한 호흡을 질산호흡이라고 부르는데 질산이온은 대사가 진행됨에 따라 질소 혹은 아산화질소가스로 환원되어 대기중으로 휘산되기 때문에 이러한 작용을 탈질 작용 (denitrification)이라 한다. 해당계만 있는 미생물에 대해 산소는 독성을 나타내어 미생물이 산소에 장시간 노출되면 사멸하게 되는데 이러한 미생물을 절대혐기성균이라고 부른다.

그러나 TCA사이클과 해당계를 모두 가지고 있는 미생물은 산소가 없는 조건에서는 발효작용을, 산소가 있는 조건에서는 호흡작용을 하여 산소 유무에 관계없이 생활할 수가 있는데 여기에 속한 미생물을 통성혐기성균이라 한다.


그러나 이중에는 해당계를 가지고 있으면서도 발효작용은 하지 못하고 호흡만 할 수 있는 미생물이 있는데 이를 절대호기성균이라 한다. 이와 같이 미생물대사에서 발효와 호흡은 매우 중요한 의미를 가지고 있음을 확인할 수 있다. 




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