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미생물이야기 그람음성, 다양한 대사
2013-08-07 14:16:47
이엠생명과학연구원

그람음성, 다양한 대사

1. purple phototrophic bacteria

 

* anoxygenic photosynthesis, bacteriochlorophylls, carotenoid,

* intracytoplasmic photosynthetic membrane systems,

* purple sulfur bacteria: ? H2S를 전자공여체로, S0 축적, Chromatium,

?호수 침전물에서 sulfate reduction이 일어나면 H2S 생성 → 무산소 저층수로 확산

? 어떤 종은 세포 밖에 S0 축적, extremely halophilic and/or alkaliphilic

* purple nonsulfur bacteria: H2S를 전자공여체로 이용할 수 있으나 H2S에 민감,

빛이 없는 조건: 산소 있으면 호흡, 산소 없으면 발효 또는 비산소 호흡

빛이 있는 조건: 광합성으로 ATP 합성, 탄소원은 유기물

독립영양 생장도 가능 (CO2 + H2 or CO2 + ↓H2S)

질소고정하는 종류도 많음

Rhodospirillium, Rhodobacter,

 

2. nitrifying bacteria (질화세균)

* NH3 → NO2- (Nitrosomonas), NO2- → NO3- (Nitrobacter),

화학합성세균의 일종, 탄소동화작용, 생장 느림

 

3. sulfur-oxidizing bacteria

* 화학합성세균, 탄소동화작용

(1) Thiobacillus: H2S, S0, S2O32-를 산화

(2) Acidithiobacillus ferrooxidans는 ferrous ion도 산화하여 energy 얻음

광산에 많은 pyrite (FeS2)는 Fe2+와 sulfide를 공급 → 이 균의 생장으로 광산폐수의 산성화 문제

cf: obligate chemolithotrphs: carboxysome (Calvin cycle 효소 함유) 보유 종 있음

(3) Beggiatoa: 유기물이 존재하면 이를 탄소원으로 이용

유황천, 썩어가는 해초더미, 호수 진흙 바닥, 오염된 하수, 열수공

벼나 부들의 rhizosphere (H2S 제거하여 벼에 도움)

하수처리장에서 너무 자라면 잘 가라앉지 않는 floc 형성 → 수질 개선 지연

(4) Thioploca: 바다 밑 바닥, 비산소 호흡 (NO3-를 전자수용체로)

 

4. hydrogen-oxidizing bacteria

* 많은 종이 CO2 fixation 가능, Ralstonia, Paracoccus

* 유기물이 존재하면 이를 에너지원으로

* hydrogenase가 산소에 민감 → 5-10% 산소 농도에서 잘 자람

* CO 산화하는 종도 있음: CO가 CO2로 산화되면서 ATP 생산, 생성된 CO2를 탄소원.

Pseudomonas carboxydovorans (생태계에서 중요한 역할)

 

5. methanotrophs

* 쓰레기 매립지, 뻘, 호수 바닥, rumen, 대장, Methylomonas, Methylobacter

* 호기성, CH4를 에너지원 그리고 탄소원으로

* CH4 이외의 one carbon compound도 이용 (methylotrophs),

* carbon-carbon compound는 이용 못함

* methane 산화에 관여하는 internal membrane에 sterol 함유,

이 내막에 methane monooxygenase (2CH4 + O2 → 2CH3OH)

cf: sterol을 함유하는 또 다른 원핵생물은 mycoplasma 밖에 없음

* methane monooxidase는 NH3도 산화 (energy 생성은 없음)

cf: 이 균은 NH3를 산화하는 질화세균에서 진화? (ammonia monooxidase가 methane monooxidase로 돌연변이?) (note: 유연관계가 가까움, 둘 다 internal membrane 보유)

* 바다 밑 탄화수소 유출구 근처에서 홍합이나 해면과 공생하는 종도 있음,

 

6. pseudomonads

* 종속영양, 호기성, 그람음성 막대균, polar flagella, enteric bacteria와 달리 oxidase positive 그리고 포도당 배지에서 gas 생성 못함,

* 매우 다양한 유기물 이용 (당, 유기산, 알콜, 지방산, 아미노산, 방향족 화합물 등, 그러 나 중합체는 이용 못함),

* xenobiotic 등 난분해성 물질 분해능 보유 ⇒ bioremediation에 중요

* Pseudomonas나 다른 그람음성균(Rhizobium, Agrobacterium, Zymomonas):

해당작용 대신 Entner-Doudoroff pathway,

* 병원성 pseudomonads: (1) Pseudomonas aeruginosa (호흡기, 비뇨기, 화상 부위, cystic fibrosis 환자, 암환자), opportunistic pathogen, nosocomial pathogen

(2) 식물병원균: Ps. syringae, Ralstonia solanacearum, Xanthomonas campestris 등

* Zymomonas: 알콜발효, 호흡 안함, 열대 지방에서 나는 과실주 발효에 관여, 주스나 맥 주의 산패에도 관여, oxidase negative

 

7. acetic acid bacteria

* 그람 음성, 호기성, 운동성, 막대균, 알콜이나 당을 유기산으로 분해

* Gluconobacter (polar flagella), Acetobacter (peritrichous flagella, Gluconobacter와 달 리 acetic acid를 CO2로 분해 ∵ Acetobacter는 citric acid cycle이 온전)

* ethanol을 함유한 CaCO3 agar plate 사용하여 식별 가능

(초산에 의해 CaCO3 용해)

* 불완전 분해: glucose → gluconic acid, sorbitol → sorbose (ascrobic acid 합성 원료)

* cellulose 합성하는 종류도 있음: 세포벽 밖에 matrix ⇒ 정치배양시 pellicle 형성 (산소 공급 용이)

 

8. 자생 질소고정균

* 토양, 호기성, 질소고정, Azotobacter (M. Beijerinck가 처음으로 분리)

* capsule 잘 발달 (산소에 민감한 nitrogenase를 보호)

* ammonia나 nitrate를 이용하여 자랄 수 도 있음.

* Azotobacter: cyst 형성 (endospore처럼 건조, UV, 전리방사선 내성) (endospore와 달 리 내열성은 약하고 대사 활성 보유)

* Azomonas: Azotobacter와 비슷하나 no cyst, 그리고 주로 물속에서 산다.

* Beijerinckia와 Derxia: 산성 토양에 산다.

 

9. Neisseria and Chromobacterium

* 그람음성, 구균 (Neisseria는 언제나 구형, 어떤 균은 막대 모양으로 자라다 정지기에 가면 구형), 호기성, no flagella

* Neisseria gonorrhoeae (임질균), N. meningitidis (뇌막염균)

* Chromobacterium: 막대균, tryptophan 함유 배지에서 purple pigment violacein,

 enteric bacteria와 마찬가지로 facultative aerobe 




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