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미생물이야기 미생물의 생장요인인 산소
2013-08-06 15:13:32
이엠생명과학연구원

◇ 많은 미생물 : 산소 절대 필요, 어떤 미생물 : 독성 유도체 유발 → 필요 X
- 대기 중의 산소압 : 0.2 기압
- 미호기성(microaerophilic) : 산소압이 0.2 기압 이상 → 생장 정지

Terms used to describe O2 relations of microorganisms
Group O2 effect
Aerobes  
Obligate Required
Facultative Not required, but growth better with O2
Microaerophilic Required, but at levels lower than atmospheric
Anaerobes  
Aerotolerant Not required, and growth no better than when O2 present
Obligate(strict) Harmful or lethal

 

◇ 산소와 미생물의 관계에 따른 분류

 

- 절대호기성균(obligate aerobes) : 에너지 생산, 포화지방산 등 생장에 필요한 물질을 합성하기 위해 산소를 꼭 필요로 하는 미생물
- 통성혐기성균*(facultative anaerobes) : 생장에 필요한 에너지를 호기성호흡이나 발효에 의해 얻지만 생합성과정에 산소를 꼭 필요로 하지 않는 미생물
* 산소 부재시 → 전자수용체로 NO3- 같은 무기염류를 대용
- 혐기성균(anaerobes) : 전자전달계의 미흡 → 산소와 관계없이 발효에 의해 에너지 생산하는 균
- 내산소혐기성균(aerotolerant anaerobes) : 혐기성균 중 산소를 전자수용체로 사용 X →산소에 의한 해 X →성장 가능한 균
- 절대혐기성균(obligate anaerobes) 또는 공산소성균(aerophobics) : 산소의 존재가 미생물에 해로움 → 미생물 생장에 극심한 손실
* 무산소상자와 배양기, 가스팩 무산소 시스템

 

◇ 산소 독성 물질

 

- Superoxide(O2-), peroxide(O2-2), hydroxyl radical(OH·) singlet oxygen(O21)
- 전자가 전자전달계의 여러 조효소와 작용하여 전달될때 생성

O2 + e- → O2- (superoxide, O2의 4%)
O2 + e- + 2H+ → H2O2 (hydrogen peroxide)
H2O2 + e- + H+ → H2O + OH· (hydroxyl radical)
OH· + e- + H+ → H2O (water)
전체: O2 + 4e- + 4H+ →2 H2O
- Hydrogen peroxide : aerobic prokaryote의 ox-red process enzyme(xanthine oxidase)
- Xanthine + O2 → Uric acid + H2O2
- 유리수산화기(hydroxyl free radical, OH·) : superoxide 와 H2O2 반응하여 생성
O2- + H2O2 + H+ → H2O + O2 + OH·
O2- + Fe3+ → O2 + Fe2+, Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + OH- + OH·
- Singlet 산소 : 색소 함유 미생물에서 가시광선과 반응하여 생성
O23 → O21 (가시광선, microwave)
  ◇ 산소 독성 물질 제거 효소
- 호기성균 : 산소 독성 물질 제거효소 보유
- Superoxide dismutase, catalase, peroxidase
(a) Superoxide dismutase(SOD) : O2- + O2- + 2H+ ---> H2O2 + O2
- 금속 함유 효소 : 구리, 아연, 망간, 철
(b) Catalase : H2O2 + H2O2 ---> 2H2O + O2
- Porphyrin ring 함유 효소
(c) Peroxidase : H2O2 + NADH + H+ ---> 2H2O + NAD+
- Porphyrin ring 함유 효소

 

 

◇ 공산소균 : SOD나 catalase 결여 → 독성물질 제거 X → 해를 입음
- 내산소혐기성균 : SOD 보유, catalase 결여 → H2O2 독성
- 호기성 젖산박테리아(lactic acid bacteria) : catalase 결여, peroxidase 보유 →H2O2 독성 면함
- 절대혐기성균 : 산소에 접하면 즉시 파괴되는 효소 보유(예, 공기중 N2를 NH4+로 고정하는 nitrogenase)




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