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미생물이야기 원핵생물의 다양성: The Bacteria
2013-08-07 14:17:34
이엠생명과학연구원

1. enteric bacteria

* Escherichia, Salmonella, Proteus, Enterobacter 등

* 그람음성, facultative aerobe, oxidase-negative,

* 종에 따라 mixed fermentation (유기산, 알콜, CO2, H2 생성, 예: 대장균) 또는

butanediol fermentation (butanediol, 유기산, 알콜, CO2, H2, 예: Enterobacter)

* 정확한 진단을 위해 생화학적 검사, 면역학적 검사, 분자생물학적 검사를 통해 분류

(1) Escherichia: 장내에서 vitamin K 합성, 병원성 있는 대장균도 있음 (설사, 고열)

(2) Salmonella and Shigella: 대장균과 유전적으로 유사

typhoid fever, gastroenteritis (Salmonella)

bacillary dysentery (Shigella)

(3) Proteus: rapid motility , urease-positive

(4) butanediol fermenters: Enterobacter aerogenes: 요로감염하는 경우도 있음.

Klebsiella pneumoniae: 폐렴 일으키는 경우도 있음. 질소 고정도 함.

Serratia: 주로 토양이나 물에 서식, red pigments (prodigiosins),

 

2. Vibrio and Photobacterium

* 그람음성, facultative aerobe (발효), rods, polar flagella, oxidase-positive

cf: enteric bacteria: 발효, oxidase-negative

pseudomonads: polar flagella, oxidase-positive, no fermentation

* 주로 aquatic, Vibrio cholerae (cholera, 수인성전염병),

Vibrio parahaemolyticus (비브리오 장염, 오염된 어패류)

* Photobacterium: bioluminescent bacteria, luciferase, 생선,

FMNH2 + O2 + RCHO → FMN + RCOOH + H2O + light

cf: quorum sensing

 

3. rickettsias

* small, 그람 음성, obligate intracellular parasites,

* thypus fever, Rocky Mountain-spotted fever, Q fever

* 주로 절지동물 매개 (Q fever를 일으키는 Coxiella burnetii 호흡기 감염도 가능)

cf: Rochalimaea quintana: 숙주 세포 표면에 서식, trench fever

* Wolbachia: 곤충, intracellular parasites → parthenogenesis, 수컷 사망케 함, 수컷의 암 컷화 (feminization)

cf: 정상으로는 미수정란이 수컷, 그리고 수정란이 암컷으로

그러나, 미수정란이 Wolbachia에 감염되면 염색체 배증하면서 암컷으로

 

4. spirilla

* 그람음성, 나선균

(1) Spirillum volutans: flagella at both poles, microaerophilic, volutin granules (polyphosphate로 구성)

Azospirillum: 질소고정, 열대작물과 공생(뿌리혹은 아님)

(2) Magnetospirillum magnetotacticum: magnetosomes,

(3) Bdellovibrio bacteriovorus: bdello는 거머리라는 뜻, 0.3 μm, 다른 균(그람음성)의 periplasmic space에서 bdelloplast를 형성하여 증식,

obligate aerobes, 토양, 물, bacterial lawn 상에서 plaque 형성

(4) Ancyclobacter: ring-shaped , nonmotile

(5) Campylobacter and Helicobacter: microaerophilic

Campylobacter jejuni: cholera toxin 비슷한 enterotoxin, 급성 장염 (혈변, 설사)

Helicobacter pylori: 급?만성 위염, 위궤양

 

5. sheathed bacteria

* sheath 형성하며 증식 (filament 모양), flagella를 가진 swarmer cell이 sheath를 떠나 새로이 sheath를 만들면서 증식, sheath (당지질단백), sheath 표면에는 철 산화물 침 착, 오염된 담수, trickling filter, 활성오니, 하수처리장

(1) Sphaerotilus: 유수 지역 (부엽이 많은 폭포나 계류), 페수처리장에서 bulking 문제 야기 (sludge 양이 늘어나 적절한 침전이 일어나지 않음)

(2) Leptothrix: sheath에서 Mn 산화 Mn2+ + 1/2O2 + H2O → MnO2 + 2H+ (에너지 발생)

 

6. budding and stalked bacteria

* unequal cell growth, (새로운 세포벽이 한 지점에서 형성)

(1) Hyphomicrobium (종속영양, methylotrophic, 탈질화, Rhodomicrobium (광합성): hyphae에서 budding

(2) stalked bacteria: 부속지는 부착 역할 그리고 표면적 확대 <빈영양호에서 중요>, 침전 속도 둔화 <이 균은 aerobic>

ex) Caulobacter: 종속영양, stalk (cytoplasm 함유), aquatic

ex) Gallionella: 화학합성, ferric hydroxide 함유 stalk (cytoplasm 없음),

Fe2+ 풍부한 소택지 (sheathed bacteria와 함께)

 

7. gliding myxobacteria

* flagella 없음, 활주운동, 다른 세균을 잡아먹음. aerobic, fruiting body 형성 (이 중 어떤 세포는 myxospore가 됨),

* 환경이 열악해지면 (주로 drying 그리고 빛) fruiting body 형성

* fruiting body: colored (carotenoid: 광으로부터 보호)

* 대표종: Myxococcus, Stigmatella

 

8. 황환원균

* 무산소 조건에서 sulfate나 sulfur를 전자수용체로. 절대혐기성

(1) sulfate reducing bacteria: Desulfovibrio, Desulfotomaculum (endospore 형성)

(2) sulfur reducing bacteria: sulfur를 전자수용체로. sulfate는 이용 못함

Desulfuromonas (절대혐기균), H2S를 전자공여체로 쓰는 광합성세균과 같이 서식

cf: facultative aerobes (Proteus, Campylobacter, Pseudomonas, Salmonella 등): 산소 고갈되면 sulfur, sulfite, DMSO 등 이용 가능

* sulfate reducer: Group I (Desulfovibrio 등) - 전자공여체를 acetate까지 분해

Group II - 전자공여체를 CO2까지 분해

cf: 많은 Group II 종: 자가영양 가능 - H2 (전자공여체), SO42- (전자수용체), CO2 (탄소원)

* hydrocarbon 이용 sulfate reducer도 있음 (전에는 산소 존재하에서만 분해 가능하다고 여겼음)

* 많은 sulfate reducer: NO3-, S 등도 환원

pyruvate를 발효하여 acetate, CO2, H2로

* Desulfovibrio oxyclinae: 산소를 이용할 수 도 있음

 

<II. 그람양성세균과 Actinobacteria>

 

9. 비포자형성, 낮은 GC 함량 그람양성세균 (유산균 무리)

* Staphylococcus (facultaticve aerobes) and Micrococcus (strict aerobes):

catalase-positive, 내건성, 내염성

S. epidermidis: 피부, 점막의 normal flora, no piment, 비병원성

S. aureus: yellow pigment, boils, pimples, pneumonia, osteomyelitis, meningitis, arthritis

* Sarcina: 팔방으로 분열 , 절대혐기균, 내산성 (사람 위에서도 자람)

어떤 종 - 세포벽 주위에 cellulose 섬유층

* 유산균: aerotolerant anaerobes, catalase-negative, 유산발효, 높은 영양요구성

(1) homofermentative: 유산 (Streptococcus, Enterococcus 등)

(2) heterofermentative: no aldolase ⇒ 유산, ethanol, CO2, Leuconostoc,

(1) Streptococcus: 병원성 연쇄상구균

Lactococcus: 낙농(yogurt, cheese, buttermilk 등)에 중요한 연쇄상구균

Enterococcus: 장내 연쇄상구균

cf: blood agar에서 β hemolysis (streptolysin 분비: 적혈구 용혈)또는 α hemolysis (용 혈이 아니고 적혈구의 변색 그리고 적혈구에서 K+ 용출)

(2) Leuconostoc: 구연산으로부터 향미성분 (diacetyl, acetoin) ⇒ 낙농 발효에 이용

sucrose에서 dextran ⇒ 대용 혈장

cf: Lactobacillus: 대부분 homofermentative, 다른 유산균에 비해 내산성이 더 강함.

 L. delbrueckii (yogurt), L. acidophilus (acidophilus milk), 기타 (sauerkraut, pickles, silage)

* Listeria: coccobacilli, homofermentative, 그러나

 




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