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미생물이야기 세균의 압력과 광선과 방사선
2013-08-07 14:01:42
이엠생명과학연구원

압력

 
 
  • 일반적인 지상의 세균
    • 대기압의 변화 범위에서는 생육에 영향을 받지 않는다.
    • 300기압정도에서부터 생육이 저해되어 500기압 이상이 되면 전혀 생육하지 않는다.
  • 호압세균(barophilic bacteria)
    • 수심 5,000m 이상의 심해로부터 분리된 세균(Bacillus submarinus, pseudomonas bathycetes 등)은 고압하에서 잘 생육한다.
  • 고압환경이 미생물 세포에 미치는 영향
    • 원형질의 점도나 탄성 등이 변화하고 이에 따라 대사활성도 영향을 받아서 생육속도가 저하된다.
    • 분열이 억제되어 세포모양이 길게 되는 등 형태의 변화가 일어난다.
    • 압력에 의한 생육저해는 온도가 높아질수록 낮아진다.
 

광선과 방사선

 
  1. 가시광선
 
  • 일반적으로 미생물은 어두운 곳에서 잘 생육한다.
  • 곰팡이에서는 포자형성, 포자발아, 자실체형성, 균핵형성 등 형태형성에 빛에 의한 유도효과가 있다.
  • 방사선의 종류와 살균작용의 범위
  2. 자외선
 
  • 자외선은 세포내 DNA에서 인접한 thymine 잔기에 작용하여 thymine 이량체(dimer)를 형성하여 돌연변이나 살균작용을 나타내며, DNA의 최대 흡수파장인 265nm 부근에서 강한작용이 나타난다.
  • 자외선의 작용 기작

  • 광회복(photoreactivation)
    • 자외선을 조사하여 증식력을 잃은 세균에 310∼400nm의 가시광선을 조사하면 세포내의 광회복효소가 활성화되어 thymine 이량체의 공유결합을 원래의 상태로 만들어 일부세포가 다시 활성화되는 현상
    • thymine 이량체는 80%까지 광회복될 수 있다.
  • 자외선에 대한 저항성
    • Gram양성의 구균은 Gram음성균보다 내성이 강하다.
    • 건조세포는 습한 세포보다 내성이 강하다.
    • 포자는 영양세포보다 내성이 강하다.
    • 효모는 세균포자와 같은 정도의 내성을 나타낸다.
    • 색소를 갖는 세포는 내성이 높다.
  • 자외선은 살균작용은 강하지만 투과력이 없어 공기, 물, 표면 살균 등에 한정적으로 사용된다.
  • 254nm의 자외선이 강하게 발생되는 램프(UV-lamp)로 인공적으로 자외선을 발생시켜 멸균에 이용한다.
  3. 전리방사선
 
  • 전리방사선(ionizing radiation) : 조사된 물질의 분자를 여기시키고 이온화하는 X선, α선, β선, γ선 등과 같은 짧은 파장의 방사선
  • 전리방사선의 작용기작
    • 전리방사선이 DNA 사슬의 한 가닥 또는 두 가닥 모두 절단하는 등 유전물질에 직접 손상을 주어서 세포에 치사적으로 작용(표적설, target theory)
    • 전리방사선의 조사로 세포내의 여러 가지 물질에서 생성되는 유리기(free radical)에 의해
      • DNA와 반응하여 ① 아미노기 이탈, ② 수산기 이탈, ③ 염기의 riboside 결합 절단, ④ pyrimidine 환 또는 purine 환의 개열, ⑤ 당부분의 산화, ⑥ 당-인산결합의 절단 및 무기인산의 유리가 일어난다.
      • 아미노산의 OH기의 산화, 효소의 불활성화, 과산화물 생성 등이 일어난다.
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    • 직접 또는 간접적으로 세포의 모든 부분이 손상되고 화학적인 생성물의 2차적인 작용에 의해 미생물은 치사한다.
  • 전리방사선에 의한 장해의 회복 : DNA 사슬의 한 가닥이 절단되었을 경우에는 제거회복에 의해 부분적으로 회복된다.
  • 전리방사선에 대한 저항성
    • Gram 양성의 구균은 Gram 음성균보다 저항성이 강하다.
    • Bacillus속이나 Clostridium속의 포자는 저항성이 대단히 강하다.
    • 습한 상태보다는 건조된 상태에서 저항성이 강하다.
    • 유도기 직후에 감수성이 최저로 되고 대수기 말기에 최고로 된다.
  • 전리방사선에 대한 보호제(protectant) : SH화합물(예 : cysteine). glycerol, thiourea, glutathione 등
  • 전리방사선에 대한 감작제(sensitizer) : 산소, N-ethylmaleimide, SH기와 높은 결합성을 가진 화합물
  • 냉살균(cold sterilization) : 전리방사선의 높은 투과력과 전리력을 이용한 멸균법으로 식품, 의료기구 등의 멸균에 사용된다.



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