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미생물이야기 세균은 크기 1micron 내외의 구형 또는 막대형의 단세포, 분열에 의해 증식 (분열균)
2013-08-14 12:40:47
이엠생명과학연구원

세균

 

현미경의 원리와 기능

- 물체의 미세한 부분을 확대하여 관찰하는 장치.

 

1. 광학현미경 :

미생물 형태나 운동, 분열양식등의 관찰 (생활양식의 관찰)

균주와 균종에 따른 특이적인 염색법,

 

분해능 (d) = 0.61 λ/ n sinθ

; λ- 사용파장, n- 기질의 굴절율, θ 대물렌즈의 1/2 개각

 

 

 

관찰하는 시료의 구조를 자세히 볼 수 있는 능력을 해상력(解像力:분해능)

λ- 백색광의 경우 0.55 um, 대물렌즈 개각은 한정되므로, 결국 기질굴절율 n을 증가시켜

해상도 증가 (유리 또는 렌즈가 가장 이상적- 오일 사용시 굴절율 증가)

최대 해상도 : 0.4 um정도, (oil immersion시 0.2 um)

 

cf) 위상차 현미경 (phase contrast microscophy)

- 대조가 약한 표본을 투과한 광을, 위상이 다른 직법광과 회절광으로 분리하여, 간섭

시킨후 얻어지는 명암의 차이을 이용하여 뚜렷한 상을 획득

2. 전자현미경 : 공기중 전자파의 간섭을 막기 위해 진공사용, 진공하에서의 시료 변형 막기 위해 다양한 전처리 (건조, 탈수건조, 탄소의 금의 흡착으로 이차전자 발생의 용이).

 

투과형 전자현미경 (TEM) -광선 대신에 전자파 사용, 유리 렌즈 대신 전파렌즈 사용 (1 nm 내외의 해상도)

 

주사형 전자현미경 (SEM) - 전자 프로브가 시료표면을 주사하면서, 시료 표면으로부터 얻어지는 이차전자, 반사전자등의 정보를 영상화 (입체적 관찰 관찰)

 

 

 

1. 세균의 일반 성상

세균 : 크기 1micron 내외의 구형 또는 막대형의 단세포, 분열에 의해 증식 (분열균)

형태 : 정상적 상태에서 균주 특유의 모양과 형태를 가진다

구균, 간균, 나선균(comma형: Vibrio)

병리적 기형 (involution form: 퇴행성 형태): 영양분의 결핍, 유해대사산물의 축척, 염류

가 고농도로 존재하는 경우, 세균의 증식능이 손상되어, 형태적 변화가 나타난 경우

생리적 기형 (teratological form) : (유해한) 화학적 자극에 의한 이상형태로 일반적으로

증식능 보유한 경우

 

증식과 포자형성

영양세포와 포자

포자형성능은 세균 운동성과 함께 세균 분류의 중요한 기준

포자형성시 세포형태의 변화 - Bacillus 형, Clostridium 형, Pectridium 형

세균포자의 특성 (유인물 참조)

세균 영양세포의 구조와 특징 ; 유인물 참조

 

편모 (세균의 운동성)

- 편모유무, 착생부위, 그리고 편모의 수에 따라 세균 분류

 

그람염색성 : 1880년 그람에 의해 고안된 세균 염색방법

Gram 양성, 음성, 그람 variable,

유인물 참조

세균의 독소 : endotoxin (LPS), exotoxin,

 

2. 세균의 분류

a. 그람음성 호기성 간균 및 구균

b. 그람음성 통성 혐기성 간균

c. 그람 양성 구균

d. 젖산균

e. 내생포자 형성균

f. 형태가 일정치 않는 그람 양성 간균

g. 방선균

h. 호기성 무기산화균

i. 리켓챠

j. Mycoplasma 등

 

각론

세균분류에 사용되는 기준들 (Bergey's manual)

1. 균의 형태, 2. 포자유무, 형태, 위치, 3. Gram 염색성, 4. 산소요구성,

5. 편모, 선모의 유무, 형태, 수, 위치, 6. 협막의 유무, 형태, 위치,

 

7. catalse 활성, 8. 탄소원, 질소원 자화성 9. 당 발효성, 10. 색소생성

11. 호염성, 또는 내염성(항삼투압성) 12. 영양요구성

 

가. 그람음성 호기성 간균 및 구균

(A). Pseudomonadaceae

- 그람음성, 호기성, 운동성 간균,

- 각종 유기물 산화 분해능 우수, 발효능은 없으며, 수중이나 토양중에 많이 분포,

 

1. Pseudomonas : 간단한 영양 요구성과 빠른 증식속도를 가지는 호기성 간균,

다양한 유기물 (난분해성 물질 포함)의 분해에 관여,

저온 생육력 강하나, 건조에는 약하다- Aw (0.97~0.98) 에 생육

당 발효능이 없다. (즉, 당으로부터 유기산을 생성)

단백질, 유지 분해능이 강하다. 형광색소 생성 (녹색, 청색, 적색등)

- 우유의 고미유, 청변현상 유발,

식품 부패의 주 원인균 (5% 식염존재시 생육가능)

기회감염균 (opportunistic pathogen)

2. Xanthomonas : 식물병원균

대부분의 균주가 water insoluble yellow carotenoid pigment 생성

일반적으로 pectinolytic activity

3. Zoogloea : 세포밖에 섬유상의 고분자 물질 생성 응집 - 하수처리장에 주로 발견

(B) Azotobacteraceae (비공생적으로 호기적 조건하에서 질소고정)

Azotobacter : cyst (휴식세포) 형성 - 건조, 자외선등에 내성, 그러나 내열성은 없다.

Azomonas : cyst 비형성

 

(C) Rhizobiaceae : 공생, 콩과식물 뿌리혹 박테리아

Rhizobium : endosymbiont nitrogen fixing bacteria

(D) Methylococcaceae (-> Methylomonadaceae) : 호기적 또는 미호기적 조건하에서 methane, methanol, formaldehyde 와 같은 one-carbon compounds를 유일 탄소원으로 이용가능한 세균들

Methylomonas methanica : methane 또는 methanol 이용하여 SCP 생성

(E) Halobacteriaceae : 그람음성의 호기성 비운동성 구균

Halobacterium, Halococcus

Great salt Lake, Dead sea, salted fish에서 주로 발견

peptidoglycan 층을 가지지 않으며, 생육에 NaCl을 요구 (extreme halophile) -

세포벽 구조유지

적색 carotenoid 함량이 높으며, K+를 세포내 고농도로 함유

일반적으로 gas vacuole을 가짐

산소차단시 광인산화로 ATP 생성 - 세포막의 bacteriorhodopsin (a retinal containing

rhodopsin like-protein)

염전, 또는 염장 식품의 부패 원인균

(F) Acetic acid bacteria

에탄올로부터 초산을 생성하는 세균들

강한 내산성과 호기성

Acetobacter (Overoxidizer)와 Gluconobacter (underoxidizer)

 

Gluconobacter oxydans : D-sorbitol -> L-sorbose --> Vitamin C

Acetobacter xylimum (현재 Gluconoacetobacter xylinus) - 식초산업 유해균 (피막형성)

 

(G) Alcaligens & Flavobacterium

psychrophile 로서 식품 부패 원인균이 대부분 (5_10도의 저온에서 잘 성장)

민물, 바닷물, 토양등 광범위하게 분포

Alcaligens viscolactis : 우유 ropeness 원인균

Alcaligens metalcagensis : cottage cheess 부패균

Alcaligens eutrophus : PHB 생산

Flavobacterium : 황색, 적색 색소 생산 - 육류, 난류, 우유, 버터의 부패에 관여




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