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미생물이야기 원핵생물의 다양성: The Bacteria < Cytophaga 문>
2013-08-07 14:19:36
이엠생명과학연구원

<Cytophaga 문>

 

1. Cytophaga 계열

* 그람음성, gliding, soil, water

* 다당류 분해 (cellulose, agar, chitin 등), cellulase가 세포 표면에 붙어 있음

* Cytophaga: 절대호기성균, fish pathogens (아가미 주위의 조직 파괴 by protease)

* Flexibacter: cellulose 분해 못함, gliding filament ↔ nonmotile rod, pigmented (carotenoids), 토양, 담수, 비병원성

* Rhodothermus/Salinibacter: 그람음성, rod, yellow-pigmented, 절대호기성

Rhodothermus (최적온도 60-65℃, 내열성 효소 <amylase, cellulase, xylanase 등>)

Salinibacter: extremely halophilic, 고세균인 Halobacterium처럼 K+를 compatible solute로 그리고 amino acid를 에너지원으로 ⇒ convergent evolution (수렴진화)

 

< green sulfur bacteria>

2. Chlorobium 및 다른 녹황세균

* anoxygenic phototrophs, 절대혐기성, H2S를 S0나 SO42-로, S0는 세포외로 배출 (자황균 은 세포내 축적), 유기물을 탄소원으로 쓰기도 함, 탄소동화작용은 Calvin cycle (자황균)이 아니고 reverse citric acid cycle (3CO2 + 12H + 5ATP → triose-P)

* bacteriochlorophyll a와 c/d/e 중의 하나 (c, d, e는 chlorosome에 위치하며 빛 에너지 를 흡수하여 a에 전달),  chlorosome의 흡광효율이 높으므로 다른 광합성균 보다 더 깊은 수심에서 살 수 있음

* Chlorobium tepidum: H2S가 풍부한 열천, 유전체 해독 완료, conjugation이나

transformation 용이 (유전자 조작 가능)

* green sulfur bacteria consortium: 가운데에 비광합성균, 둘레에 녹황세균

cf: 두 균은 동조 분열 (두 균 사이에 communication?): 운동성 (광도가 높은 지역으로 이 동 가능 ⇒ 효율적인 광합성 ), cf: 녹황균 단독은 비운동성

 

< spirochetes>

3. spirochetes

* 그람음성, motile, coiled

* protoplastic cylinder, endoflagella (양극에서 발달한 flagella가 접혀서 periplasm 안에), protoplastic cylinder와 endoflagella 밖에는 outer sheath

* motility: endoflagella가 한 방향으로 회전하면 protoplastic cylinder는 반대 방향으로 회전

* Spirochaeta: aquatic (H2S 풍부), 0.25 mm long (Spirochaeta plicatilis, )

* Crstispira: 대합이나 굴의 소화관에 결정 모양, 순수 배양 안됨

* Treponema pallidum: syphilis, anaerobic, 서식지 - human only

Treponema denticola: 잇빨 사이, 이와 잇몸 사이, 혐기균

Treponema primitia: 흰개미 장내 (섬유소분해, 발효 ⇒ H2, CO2 ⇒ 이를 이용하여 T. primitia가 acetate 생산), cf: clostridia도 같은 방법으로 acetate 생산

Treponema azotonutricum: 흰개미 장내, 질소고정

T. saccharophilum (rumen, 혐기균, pectin, inulin, starch 등 분해)

* Borrelia recurrentis: relapsing fever (이가 매개, tetracycline으로 치료)

B. burgdorferi: Lyme disease (진드기가 매개, 인수공통전염병), linear chromosome

* Leptospira: aerobic, long-chain fatty acid가 에너지원

L. interrogans: leptospirosis (신장염, 황달, 균은 오줌과 함께 배출, 애완동물 접촉 조 심)

 

<Deinococci>

4. Deinococcus/Thermus

* 그람음성, aerobic

* Thermus aquaticus: 내열성 Taq DNA polymerase (PCR에 쓰임)

* Deinococcus radiodurans: carotenoid, UV 저항성 (endospore보다 더 강함, 사람보다 1500 배 강함), 건조 저항성, 효율적 DNA repair

 

< green nonsulfur bacteria>

 

5. Chloroflexus 류

* Chloroflexus: anoxygenic phototrophs, 내열성, bacteriochlorophyll c와 chlorosome (녹 황균의 특징), 광합성 기작은 purple bacteria와 유사

cf: Thermomicrobium: 종속영양, 호기성, 그람음성 막대균, 내열성

lipid에 glycerol 대신 1,2-dialcohol, no ester, no ether, no peptidoglycan

* Chloroflexus: filamentous, 지구상에 가장 먼저 나타난 광합성균

광 조건 - 유기물이 있으면 이를 탄소원으로, 유기물이 없으면 hydroxypropionate pathway를 거쳐 CO2 고정 광이 없으면 - aerobic respiration

* Roseiflexus와 Heliothrix - Chloroflexus와 비슷하나 bacteriochlrophyll c와 chlorosome 없음 ⇒ Chloroflexus의 bacteriochlorophyll c와 chlorosome은 녹황균으로부터 수평적 유전자전달)

 

<hyperthermophilic bacteria>

 

6. Thermotoga and Thermodesulfobacterium

* Thermotoga: hyperthermophilic (90℃), envelope , 그람음성, 혐기균,

anaerobic respiration 가능 (H2가 전자공여체, ferric ion이 최종전자수용체)

genome의 약 20%가 Archaea 유전자와 비슷 (lateral gene transfer)

* Thermodesulfobacterium: 내열성, 황환원세균 (세균중에서 가장 높은 온도에서 황환원)

절대혐기균, acetate 이용 못함, lactate나 pyruvate나 ethanol 이용

ether-linked lipid (독특한 C17 탄화수소가 glycerol에 연결, Fig. 12.103)

 

7. Aquifex, Thermocrinis 류

* Aquifex: Bacteria 중 가장 높은 온도에서 삶(95℃). obligate chemolithotrophs

H2, S0, S2O32-를 전자공여체로

O2와 NO3-를 전자수용체로, microaerophilic, 탄소동화는 reverse citric acid cycle

cf: 공통조상 근처의 많은 극고온균은 H2 이용 화학합성세균 ⇒ H2가 초기 지구에서 중요한 에너지원

* Thermocrinis: H2, S0, S2O32-를 전자공여체로, O2를 전자수용체로, hyperthermophilic

cf: 1960년대 T. Brock이 연구 (Yellowstone Park의 열천 주위의 pink 빛 퇴적물에서 분리)

 

< Nitrospira and Deferribacter>

8. Nitrospira, Deferribacter 류

* rRNA 서열로부터 유추

* Nitrospira: NO2- → NO3-, internal membrane 없음 (질화균은 있음)

* Deferribacter: 절대혐기균, anaerobic respiration (Fe3+, Mn4)




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