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미생물이야기 미생물의 원생생물(protists)과 원핵생물(procaryotes)
2013-08-07 12:32:22
이엠생명과학연구원

원생생물(protists)

원생생물은 더 많이 분화(differentiation)된 세포인 진핵생물(eucaryotes)과 이에 비하여 분화 정도가 낮은 세포인 원핵생물(procaryotes)의 두 그룹으로 나누어진다. 크기에 있어 평균적으로 원핵생물이 진핵생물의 1/100정도에 불과하다. 원생동물, 조류, 균류는 진핵생물 집단에 속하고, 박테리아, 방선균, 남조류는 원핵생물 집단에 포함된다.

 

원핵생물(procaryotes)

 

 (1) 박테리아(bacteria)

박테리아는 종(species)이란 공통적인 형질을 지닌 균주들의 집합체이며, 각 종의 기준이 되는 균주를 대표균주(type strain)라고 한다. 박테리아의 모양은 구형(spherical), 막대기형(또는 간균:cylindrical) 및 나선형(helical) 중의 하나의 형태를 띤다. 그리고 온도, pH, 산소 등의 환경조건은 박테리아의 생존과 성장에 중요한 영향을 미친다.

최적 활동온도의 범위에 따라 박테리아는 친한성(psychrophilic), 친온성(mesophilic) 및 친열성(thermophilic)으로 분류된다(표 1). 일반적으로 박테리아의 성장을 위한 최적 pH는 6.5~7.5 사이이며 대부분의 박테리아는 pH9.5 이상 또는 pH 4.0 이하에서 살기 힘들다.

박테리아는 산소요구 정도에 따라 호기성(aerobic)과 혐기성(anaerobic)으로 구분된다. 호기성 박테리아 중에는 산소요구량이 적은 미세호기성(microaerobic) 박테리아가 포함되며, 혐기성 박테리아 중에는 산소에 노출되면 죽어버리는 절대혐기성(satrictly anaerobic)인 것들이 있다.

 

표 1 여러 미생물의 전형적인 온도 범위

종 류

온 도(℃)

범 위

최 적

친한성(psychrophilic)

-10 ~ 30

12 ~ 18

친온성(mesophilic)

20 ~ 50

25 ~ 40

친열성(thermophilic)

35 ~ 75

55 ~ 65

표 2. 그람양성 구균의 특성

속(genus)

세포형태

산소

catalase

cytochrome

Micrococcus

송이형, tetrads

절대 호기성

Staphylococcus

송이형, 쌍구균

통성적 혐기성

Streptococcus,

Lactococcus

사슬형, 쌍구균

통성적 혐기성

Leuconostoc

쌍구균, 사슬형

통성적 혐기성

표3. 그람음성 호기성 간균의 특성

특 성

Acetobacteraceae

Acetobacter

Gluconobacter

에탄올을 초산으로 발효, 메탄 이용

Azotobacteracease

Azoterbacter

Azomonas

일부 cyst형성, 주모성 또는 극성편모

Legionellaceae

Legionella

생장인자로 시스테인과 철분을 요구

Methylococcaceae

Methylococcus

Methylomonas

탄소 및 에너지원으로 메탄 이용

Pseudomonadacease

Pseudomonas

Xanthomonas

Zoogloea

다양한 탄소원을 이용

Rhizobiaceae

Rhizobium

Agrobacterium

콩과식물의 뿌리혹 형성에 관여

 

박테리아는 진정박테리아(procaryote)와 고박테리아(archaebacteria)로 크게 나눌 수 있다. 진정박테리아는 Gram 염색에 대한 반응에 따라 그람음성과 그람양성 박테리아로 구분된다.

(2) 방선균(Actinomycetes)

 

방선균은 곰팡이처럼 균사(hypha)를 형성하며 이 균사는 모여서 균사체(mycelium)을 만든다. 그러나 균사의 직경이 0.7μm로서 곰팡이보다 작고, 원핵세포로서 세포벽 조성이 그람양성균과 비슷하므로 방선균은 곰팡이와 박테리아의 중간적인 성질을 가진 별도의 미생물로 분류된다. 방선균 중에서 액트노마이세티스(Actinomycetaceae)과의 Actinomyces는 호기성이며 병원성이다. Nocardia도 호기성이며 우수한 탄화수소 분해능력이 있어 기름유출 지역에서 잘 성장한다. 스트렙토마이세티스(Streptomycetaceae)과의 Streptomyces는 호기성이며 항생제를 생산한다. Micromonospora는 균사 끝에 단일 포자가 형성되며 호수의 진흙에서 발견된다. Thermoactinomyces는 고온균이다.

 

(3) 남조류(Blue-green algae)

남조류는 절대적인 광합성 독립영양균(photoautotrophs)이며 탄소원으로 이산화탄소를 사용하고 에너지는 태양광선으로부터 공급받는다. 그리고 물을 전자공여체(electron donor)로 사용하여 유기 탄소화합물을 합성한다. 남조류의 형태는 구상(coccoid)과 사상(filamentous)으로 구분된다. Anabaena와 Nostoc은 일반적으로 구상이며 사상균으로는 Oscillatoria가 있다.

 

 

진핵생물(eucaryotes)

 

(1) 조류(algae)

조류는 광합성을 하는 진핵생물의 여러 그룹을 통칭하는 명칭이다. 조류는 생물학적 처리공정에서 호기성 또는 임의성 산화지(oxidation pond)를 효과적으로 운영하기 위하여 매우 중요하다. 조류가 호기성 유기영양성 박테리아에게 산소를 공급하는 공생 관계에 있기 때문이다. 조류는 아래의 표 4 와 같이 분류된다.

 

표 4. 조류의 분류

분 류

색 소

기타 특성

대표적인 속

녹조류

(green algae)

클로로필 a, b

단세포, 다핵체, 혹은 세포

Chlorella

홍조류

(red algae)

조홍소

대부분 다세포; 해양성

Polysiphonia

갈조류

(brown algae)

조갈소

다세포; 대부분 해양성

Fucus

규조류

(diatoms)

클로로필 a, c

크산토필, 엽황소

단세포, 사상성, 혹은 다핵체; 규산염, 세포벽

Asterionella

쌍편모조류

(dionflagellates)

클로로필 a, b

카로티노이드

대부분 단세포 쌍편모에 의한 운동

Noctiluca

 

(2) 균류(fungi)

균류는 다세포의 진핵세포 생물로서 비광합성 종속영양 미생물이다. 대부분의 균류는 엄격한 호기성, 다핵성(coenocytic)이며, 균사체라는 영양세포가 얽혀 실모양을 하고 있다. 균류는 낮은 pH 상태에서도 잘 견딘다. 대부분의 균류의 적정 pH는 5.6이지만 pH2~9범위에도 생존한다. 균류는 수분이 낮은 조건에서도 성장할 수 있으며 질소 요구량이 박테리아의 절반 정도에 불과하다. 이러한 낮은 pH 조건, 적은 질소요구량, 그리고 섬유소(cellulose) 분해능력 때문에 균류는 공장폐수의 생물학적 처리나 유기 고형물의 퇴비화(composting)에 아주 중요한 역할을 한다.

균류는 조상균류(Plycomycetes), 자냥균류(Ascomycetes), 불완전균류(Fungi Imperfectti) 및 담자균류(Basidionmycetes)가 있다. 조상균류에는 털곰팡이목(Mucorales)과 노균목(Peronosporales)이 있다. 불완전균류에는 담색선균과(Moniliaceae)와 암색선균과(Dematiaceae)가 있다. Mucor와 Rhizopus는 털곰팡이 목에 속하며, Penicillium과 Aspergillus는 담색선균과에 속한다. Neurospora와 yeast는 자냥균류에 속한다.

(3) 원생동물(protozoa)

진핵생물의 한 부류인 원생동물은 이분법으로 분열(binary fission)한다. 원생동물은 단세포 미생물이지만 박테리아보다 크며 박테리아를 에너지원으로 섭취한다. 예를 들어 생물학적 처리공정의 유출수 내의 박테리아 및 고형유기물을 섭취하여 제거한다. 원생동물을 분류하면 다음과 같다.

      

       1)육질충류(Sarcodina):위족으로 아메바 운동을 하여 이동한다.

      예:Amoeba, Enatmoeba

2)편모충류(Mastigophora): 편모운동을 하며 광합성을 하는 것이 다수있다.

      예:Englena, Volvox, Giardia

       3) 섬모충류(Cilliophora): 많은 섬모에 의한 동일 운동을 한다.

             예:Paramecium

       4) 포자충강(Sporozoa): 보통 비운동성이며 기생성이다.




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