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미생물이야기 환경시료에서 미생물 활성을 측정하는데 많이 사용되는 방법들
2013-08-13 14:58:54
이엠생명과학연구원

환경시료에서 미생물 활성을 측정하는데 많이 사용되는 방법들

 

 

시험

시험의 기초

응용

장점

단점

호흡 기체의 측정

환경시료에서 산소 이용이나 CO2 발생 측정.

호흡 기체의 유출입은 미생물 활성 수준을 반영할 수 있는 전체 대사활성에 관한 지표를 제공한다.

기초호흡의 측정은 환경에 존재하는 유기성 기질의 미생물 대사를 반영한다. 하지만 환경에 따라 토양의 식물뿌리나 물의 조류와 같은 다른 생물에 의한 호흡도 역시 포함된다.

비교적 교란되지 않은 시료에서 호흡 기체의 유출입을 측정하기 위해 현장공간을 설치할 수 있다.

호흡 기체를 측정하기 위해 밀폐된 공간 (microcosm)에서 시료를 배양하여 인위적인 환경을 만든다. 무기탄소의 중탄산염으로의 pH-의존적 잔류로 CO2 발생이 과소평가될 수 있다.

방사성 표지 기질의 호흡

방사성 표지 기질의 대사를 표지된 CO2 발생 측정으로 결정한다.

이 방법은 유기 오염물질과 같은 외래기질의 대사 잠재능을 결정하는데 사용된다. 또한 전체 종속영양성 잠재능도 환경에 자연적으로 존재하는 유기성 기질의 전환을 측정하여 추정할 수 있다.

방사성 표지의 사용은 측정에 높은 민감성을 제공하여 짧은 배양기간이 사용될 수 있다.

특정 방사성 표지 화합물의 사용은 그 특정 기질의 분해 잠재능을 보여준다.

첨가된 기질의 농도가 종종 환경에 존재하는 농도보다 더 높으며, 따라서 보정과정이 사용되지 않으면 대사속도를 과대평가할 수 있다.

미세전극

끝부분 직경 <20 ㎛의 탐침을 환경시료에 넣어 활성을 계속적으로 측정한다.

미세전극은 산소이용과 질산염 호흡 등 특정 호흡 활성을 측정할 수 있게 고안된다.

생물계의 중요 경계면에서 실시간 활성측정이 가능하다. 특히 환경에서 호기성과 혐기성 과정의 상호의존성을 측정하는데 유용하다.

기기가 매우 정교하며 상대적으로 고가이다.

방사성 표지 티미딘의 세포 DNA로의 유입

미생물은 환경으로부터 티미딘과 같은 DNA 전구물질을 받아들여 재이용한다. 티미딘을 방사성 표지하여 DNA로의 유입속도를 측정할 수 있다.

DNA 합성 속도는 세포분열 속도의 타당한 추정치를 제공하며, 따라서 미생물 생체량 생산의 추정치를 제공한다.

세균의 티미딘 유입속도는 환경시료에 존재할 수 있는 다른 생물체에 비해 훨씬 빠른 것으로 여겨지기 때문에, 짧은 배양시간을 사용할 경우의 티미딘 유입은 세균 DNA 생산을 측정하는 것으로 간주된다.

모든 세균이 외부에서 공급되는 티미딘을 DNA로 유입하지는 않는다. 또한 미생물 활성의 추정은 티미딘 유입과 생체량 생산과의 환산계수의 개발을 요구한다.

아데닐산 에너지 전위 (AEC)

AEC는 총 아데닐산에 대한 ATP의 비이다. ATP는 luciferin-luciferase 기질-효소계를 사용하여 정량한다.

AEC 값은 활발한 미생물 군집 (AEC>0.8)과 높은 비율의 죽은 세포를 지닌 군집 (AEC<0.4) 사이의 연속적인 수치를 반영한다.

AEC는 시료의 배양이나 대리 기질의 첨가없이 대사적으로 활발한 군집의 존재를 확인할 수 있다.

아데닐산은 모든 살아있는 생물체에 존재하며 죽어가는 세포에서도 유리되기 때문에 AEC가 반드시 미생물 활성의 직접적 측정은 아니다.

시험

시험의 기초

응용

장점

단점

탈수소효소 검정법

이 검정법은 활발하게 호흡하는 미생물에 의한 tetrazolium salt의 환원을 관찰하여 산화환원반응 (전자전달계 활성)을 측정한다.

tetrazolium salt의 환원속도는 모든 호흡하는 미생물에 의한 전체 활성을 반영한다.

활발하게 호흡하는 미생물은 세포 내에 색소를 지닌 tetrazolium salt 환원산물이 축적되어 현미경으로 관찰될 수 있다. 이 검정법은 높은 민감성을 지니며, 낮은 생산성의 환경에서 활성측정에 사용될 수 있다.

환원된 tetrazolium salt의 양은 시료 배양조건 등 여러 요인에 의존적이다. 시료 활성의 직접적인 비교는 검정법이 동일한 조건에서 행해질 경우에만 가능하다.

fluorescein diacetate 가수분해

fluorescein diacetate의 가수분해는 esterase, protease, lipase를 포함한 다양한 효소에 의해 행해진다.

이 검정법은 효소활성을 측정하며, 따라서 환경시료에서 전체 미생물 활성의 추정치를 제공한다.

fluorescein diacetate의 가수분해는 쉽게 검출되는 높은 형광의 산물을 생성한다.

가수분해에 관여하는 효소가 세포내효소 혹은 세포외효소이다.




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