CHAPTER 3 미생물 대사

I. 미생물의 실험실 배양 3.1 세포 화학 및 영양 3.2 배지 및 실험실 배양

3.1 세포 화학 및 영양 영양소(nutrients) 대량영양소 (Macronutrients) 세포의 생장에 요구되는 단량체(monomer) (또는 전구물질) 공급 대량영양소 (Macronutrients) 다량으로 요구되는 영양소 미량영양소 (Micronutrients) 미량으로 요구되는 영양소

3.1 세포 화학 및 영양 탄소 질소 모든 세포에 요구됨 보통의 세균 세포는 ~50%가 탄소임 (건조중량). 모든 종류의 거대분자에 주요 요소 종속영양생물은 유기 탄소를 이용함 독립영양생물은 이산화탄소 (CO2)를 이용함 질소 보통의 세균 세포는 ~13%가 질소임 (건조중량). 단백질, 핵산, 그 밖의 많은 세포 구성성분의 주요 요소

3.1 세포 화학 및 영양 기타 대량영양소 인 (P) 황 (S) 칼륨 (K) 마그네슘 (Mg) 칼슘 (Ca) 나트륨 (Na) 핵산 및 인지질의 합성 황 (S) 황-함유 아미노산 (시스테인 & 메티오닌) 비타민 [예, 티아민(thiamine), 비오틴(biotin), 리포산(lipoic acid], coenzyme A 칼륨 (K) 효소 활성에 요구됨 마그네슘 (Mg) 리보솜, 막, 핵산을 안정화시킴 많은 효소에도 요구됨 칼슘 (Ca) 미생물의 세포벽을 안정화하는데 도움을 줌 내생포자의 열 안정성에 중요한 역할을 함 나트륨 (Na) 일부 미생물에 요구됨 (예, 해양 미생물)

3.1 세포 화학 및 영양 철 생장인자 (Growth factors) 기타 대량영양소 전자수송에 관련된 시토크롬 (cytochrome)과 단백질의 주요 구성성분 생장인자 (Growth factors) 어떤 생명체에서 소량으로 요구되는 유기 화합물 예: 비타민, 아미노산, 퓨린, 피리미딘 비타민 가장 일반적으로 요구되는 생장인자 대부분 조효소(coenzyme)로 작용

- Iron - 전자전달계를 구성하는 cytochrome과 iron-sulfur protein은 철을 포함하고있고, 산화-환원 반응에 관여하는 많은 enzyme들이 철을 함유하고 있으므로 철은 세포의 호흡이나 산화-환원 반응에 아주 중요한 역할을 한다. - 호기적 조건에서 (pH 7 부근) Fe3+ 형태의 불용성 mineral로 존재한다. - 사람 또는 동물들은 철을 많이 가지고 있기는 하나 모두 transferrin 또는 lactoferrin이라는 철 결합 단백질에 결합되어 있기 때문에 병원미생물이 이용할 수 있는 철은 거의 없다; - Intracellular iron: ferritin, heme, iron-containing proteins - Extracellular iron - transferrin: in plasma, cerebrospinal fluid - lactoferrin: in tears, secretions, saliva, mucus

- siderophore: 불용성의 Fe3+를 이용하기 위해 미생물이 만들어내는 저분자의 High-affinity iron chelating compound인 siderophore를 합성한다. - 기능: 불용성의 철을 Solublize하고 이를 세포내로 transport한다. 이는 세포내 철의 농도 가 높으면 생성되지 않고 세포내 철의 농도가 낮으면 철을 많이 필요로 하므로 많이 만든 다 (철의 농도에 따라 생합성이 조절된다). - 두 가지 type이 있다; ① Hydroxamate type- Alcaligin in Bordetella species ② Catechol type - Enterobactins in E. coli

Bacterial iron-transport systems

3.2 배지 및 실험실 배양 배양 배지 크게 두 가지 종류 실험실에서 미생물을 키우는데 사용되는 영양분 용액 한정 배지 (Defined media): 정확한 화학적 조성이 알려짐 복합 배지 (Complex media): 화학적으로 정의가 되어 있지 않은 물질 들로 구성됨 (예, 효모추출물, 고기 추출물)

3.2 배지 및 실험실 배양 농화 배지 (Enriched media) 선택 배지 (Selective media) 복합 배지에 추가적인 영양분을 포함함 선택 배지 (Selective media) 일부 미생물의 생장을 선택적으로 저해하지만 다른 미생물은 저해하지 않는 화합물을 포함함 분별 배지 (Differential media) 생장 중에 일어나는 특정 화학 반응을 검출하는 지표 (대게 염색약)를 포함함

3.2 배지 및 실험실 배양 한 미생물의 성공적인 배양을 위해서는, 그 미생물의 영양 요구 성을 알고 그것을 적절한 형태와 양으로 배양배지에 공급하는 것이 중요함

3.2 배지 및 실험실 배양 순수 배양 (Pure culture): 한 종류의 미생물만을 포함하는 배양 오염 (Contaminants): 배양 내에 원치 않는 미생물 세포는 액체(Broth) 또는 고체(Agar) 배양배지에서 자랄 수 있음 고체 배지는 겔(Gel)화시키는 성분 (한천(Agar) 또는 젤라틴(Gelatin))을 첨가하여 준비함 고체 배지에서 자랄 때, 세포는 분리된 덩어리 (집락, colonies)를 형성 함

3.2 배지 및 실험실 배양 미생물은 어디에나 있음 배지의 멸균은 매우 중요함 무균기법 (Aseptic technique)을 따라야 함 (그림 3.3)

3.2 배지 및 실험실 배양 순수 배양 기법 획선평판법(Streak plate) (그림 3.4) 주입평판법(Pour plate) 도말평판법(Spread plate)