미생물학과 세포 학과 : 화학공학과 학번 : 2003 1741 이름 : 양 동 선.

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1 미생물학과 세포 학과 : 화학공학과 학번 : 이름 : 양 동 선

2 순 서 ꊱ 미생물학 미생물학의 발전사 미생물학의 분류 ꊲ 세포 세포설 원핵세포 진핵세포

3 ꊱ . 미생물학 미생물 : 0.1 mm 이하 크기인 미세한 생물 미생물학 : 미생물이 나타내는 생명현상을 연구하는 학문
우선 미생물학의 발전사를 보시기전에 기초학습으로 미생물과 미생물학이 무엇인지 알아보겠습니다. 미생물이란 사람의 눈으로는 식별되지 않을 정도로 작은 생물, 0.1mm 이하 크기인 미세한 생물을 말합니다. 그리고 이 미생물이 나타내는 생명현상을 연구하는 학문을 미생물학이라고 합니다.

4 1.미생물학의 발전사 미생물의 발견 : Antonj van Leeuwenhoek(1632~1732)
자신이 만든 현미경으로 하수, 오수, 치석 등에서 세균, 원충, 조류, 효모 등을 발견 -> 극미 동물(animal cules)이라 표현 지금부터 미생물학의 발전사를 대표적인 큰 흐름을 따라서 살펴보겠습니다. 첫번째로 미생물의 발견입니다. 네덜란드의 Antonj van Leeuwenhoek가 자신이 직접 제작한 현미경으로 하수, 오염수, 치석 등에서 세균, 원충, 조류, 효모 등을 발견하고, 이를 극미 동물(animal cules)이라고 표현한 것이 미생물을 관찰한 최초의 일이 되겠습니다. 그가 관찰한 미생물에 관한 최초의 문헌은 1676년 10월 9일에 쓰여진 영국왕립학사원에 보내는 그의 편지이고, 미생물에 대한 더욱 자세한 묘사는 1683년 9월 17일자로 보내온 서신에 있습니다. 바로 이것이 Leeuwenhoek가 1683년 세균을 관찰한 후 작성한 세균그림으로 A,C,F,G는 간상형, E는 구형 또는 구균형, H는 구균집단입니다. 그리고 이것은 Leeuwenhoek가 사용한 현미경의 복제품 사진입니다. 그는 1976년에 물 속에 있는 세균을, 1980년에 맥주에서 맥주효모를 1981년에는 입 속에서 Spirochetes를 발견하였으나 미생물과 발효, 부패, 질병과의 관계는 이해하지 못했다.

5 - 그리스의 Aristoteles시대로부터 르네상스
자연발생설과 생물속생설 자연발생설(spontaneous generation): 생물이 무생물로부터 생겨나고 있다 - 그리스의 Aristoteles시대로부터 르네상스 시기까지 인류 사고 지배 - John Needham의 실험 생물의 발생에 대해서는 처음부터 두가지 상반되는 견해가 있었습니다. 그 하나인 자연발생설은 생물이 무생물로부터 생겨나고 있다는 견해로 그리스의 Aristoteles(B.C. 384~322) 시대로부터 르네상스 시기까지 약 2000여년 동안이나 별다른 비판 없이 인류의 사고를 지배하여 왔습니다. John Needham 은 1749년 고기와 야채의 혼합물을 끓인 뒤, 용기의 공기를 제거한 후에도 계속 박테리아를 관찰하여 생물의 자연발생을 주장하였는데, 이탈리아의 생리학자 Lazzaro Spallanzani(1729~1799)가 충분히 끓여서 밀폐해 둔 육즙에서는 미생물이 방생하지 않았으나 플라스크의 마개를 열어 공기를 유통시켜 주었을 경우에는 미생물이 발생한다는 것을 관찰하고 반박하였습니다. Needham은 Spallanzani의 실험에서 육즙을 필요 이상으로 지나치게 가열하였기 때문에 미생물이 발생하기에 알맞은 상태가 파괴되어 발생을 저지한 것이라 하여 자기의 주장을 굽히지 않았습니다.

6 -Lazzaro Spallanzani (1729~1799) 의 실험 -Louis Pasteur (1822~1895) 의 실험
생물속생설(biogenesis): 생물에 의하지 않고는 생물이 생겨날 수 없다 -Lazzaro Spallanzani (1729~1799) 의 실험 -Louis Pasteur (1822~1895) 의 실험 -Robert Koch (1843~1910) 의 실험 -John Tyndall (1820~1893) 의 실험 생물속생설은 생물에 의하지 않고는 생물이 생겨나 수 없다는 견해로, 자연발생설과 생물속생설에 관한 논쟁은 프랑스의 과학자 Louis Pasteur(1822~1895)와 독일의 세균학자 Robert Koch(1843~1910) 그리고 영국의 John Tyndall(1820~1893) 등의 출현으로 마침내 자연발생설의 결정적인 패배로 끝을 맺게 됩니다. Lazzaro Spallanzani는 앞서 말했듯이 충분히 끓여서 밀폐해 둔 육즙에서는 미생물이 방생하지 않았으나 플라스크의 마개를 열어 공기를 유통시켜 주었을 경우에는 미생물이 발생한다는 것을 관찰하였고, Louis Pasteur(1822~1895)는 플라스크 속에 육즙을 넣고 목을 길게 뽑아서 S형을 구부린 다음 이것을 가열멸균하여 그대로 열어 두어도 미생물이 생기지 않는 것을 보고, 외부로부터 미생물이나 그 포자가 플라스크 속으로 들어오기 위해서는 S형의 목을 통해야만 한다고 했으며, 이것이 가늘고 구부러져서 미생물이 그 기벽에 붙게 되어 내부까지 들어가지 못하기 때문에 육즙이 상하지 않는다고 하였다. 이 간단한 실험으로 비록 미생물이라 하더라도 그 어미가 없는 어떠한 생물도 생겨나지 않는다는 사실이 명백하게 증명되었습니다. 그리고 Robert Koch(1843~1910)는 세균의 순수배양에 성공하였는데, 필요로 하는 한 종류의 세균만을 순수배양할 수 있다는 사실은, 곧 세균이 생육하기에 알맞은 조건이라도 그 어미가 없으면 생물이 발생할 수 없다는 사실을 증명하는 계기가 되었다. 영국에서는 John Tyndall(1820~1893)이 티끌이 전혀 없는 상자 속의 충분히 가열한 육즙에서는 미생물이 발생하지 않는다는 사실을 관찰하여 자연발생설을 결정적으로 부정하였습니다.

7 -Cagniard-Latour, Schwann 등:
발효능의 발견 -Cagniard-Latour, Schwann 등: 알코올 발효는 효모의 생리적 기능에 의하여 당류가 에탄올과 이산화탄소로 전환되는 것 -Pasteur : 모든 발효과정이 미생물의 생활 활동의 결과 생물의 자연발생에 관한 논쟁이 오랜 세월에 걸쳐 계속되는 동안 미생물의 생장과 그 미생물이 자라고 있는 배지 속의 유기물의 화학적인 변화 사이에는 어떤 상관관계가 있다는 것을 알게 되었습니다. 1837년 Cagniard-Latour, Schwann, Kutzing 등은 각각 독자적으로 알코올 발효 과정에서 나타나는 효모는 현미경적인 식물이고, 알코올 발효는 효모의 생리적 기능에 의하여 당류가 에탄올과 이산화탄소로 전환되는 것이라고 주장하였습니다. 그러나 이러한 주장은 당대의 대표적인 화학자인 Berzelius, Liebig 등의 강력한 반대에 부딪혔으나, (이들은 발효나 부패는 순수한 화학적 과정이지 여기에 생물이 관여하는 것이 아니라고 주장하였다.) 마침내 Pasteur의 연구결과로 모든 발효과정이 미생물의 생활 활동의 결과라는 사실이 밝혀지게 되었습니다.

8 1897년 효모세포 없이도 세포가 만든 가용성 효소의 작용으로 알코올을 발효시킬 수 있다는 사실을 발견
Buchner 형제 : 1897년 효모세포 없이도 세포가 만든 가용성 효소의 작용으로 알코올을 발효시킬 수 있다는 사실을 발견 -> zymase 1897년 Buchner 형제는 제약 목적으로 맥주효모를 규사와 섞어서 잘게 갈고, 세포를 제거한 무세포 추출액에 방부용으로 설탕을 넣어 방치하였더니 발효가 일어나는 것을 발견하고 이 추출액을 zymase라 명명하였습니다. 이로써 효모세포 없이도 세포가 만든 가용성 효소의 작용으로 알코올을 발효시킬 수 있다는 사실을 발견하게 되었습니다. 이로부터 발효현상은 효소라는 각도에서 연구하게 되었고, 나아가 생화학의 주류를 이루게 되었습니다.

9 Alexander Fleming : penicillin의 발견(1929)
미생물 순수배양법의 개발 -Lister : 1878년 영국에서 세균의 순수배양에 최초로 성공 -Robert Koch : 독일에서 각종 세균 순수분리 Alexander Fleming : penicillin의 발견(1929) S.A.Waksman : streptomycin의 발견(1943) 1870년경에 이르러 미생물을 혼합배양에서 순수배양으로 대체하여야만 미생물의 형태나 기능에 대한 올바른 지식을 얻을 수 있다는 것을 알게 되었습니다. 이에 따라 세균의 순수배양에 최초로 성공한 학자는 1878년 영국의 Lister입니다. 독일에서는 Robert Koch가 각종 세균을 순수 분리하였습니다. 그 밖에도 제 2차 세계대전 중에 Alexander Fleming에 의한 penicillin의 발견(1929), S.A.Waksman에 의한 streptomycin의 발견(1943)에 따른 일련의 항생물질의 생산, 효소의 생산, 아미노산발효, 뉴클레오티드 생산 등으로 이어지는 눈부신 발전을 거듭하게 되었습니다. 그리고 한편 미생물학의 발달은 유전자 조작의 발달도 유도하였습니다.

10 2. 미생물학의 분류 분야별 이론적 기초 연구를 주안 - 응용미생물학(Applied microbiology) :
- 일반미생물학(General microbiology) : 이론적 기초 연구를 주안 - 응용미생물학(Applied microbiology) : 미생물의 생활과 산업응용에 대하여 연구개발 - 병원미생물학(Pathogenic microbiology) : 생명체의 질병의 원인이 되는 미생물을 연구 미생물학의 범위는 매우 넓은데, 우선 분야별로 분류해 보면 이론적 기초 연구를 주안으로 하는 일반(순수)미생물학(General (pure) microbiology)   미생물의 생활과 산업응용에 대하여 연구 개발하는 응용미생물학(Applied microbiology),  생명체의 질병의 원인이 되는 미생물을 연구하는 병원미생물학 (Pathogenic microbiology)으로 나누어 볼 수 있습니다. 그리고 각각 이렇게 더 세분화 됩니다.

11 생태적 특징 종류 토양 미생물학, 수생미생물학, 해양미생물학, 낙농미생물학, 곤충미생물학, 공중미생물학,
하수미생물학, 식품미생물학, 석탄석유미생물학 종류 세균학(Bacteriology), 원생동물학(Protozzlogy), 균류학(Mycology), 조균류학(phycology), 비루스학(Virology) 그 밖에도 미생물학의 특정분야에는  분자미생물학, 지구미생물학, 우주미생물학, 세포배양, 무균생물 등이 있습니다.

12 ꊲ세포 세포 : 생물체를 구성하는 기본단위 세포의 발견 : - 1665년 영국인 Robert Hooke
- 렌즈를 이용하여 코르크 세포 관찰 - Cell : 수도원 내에 수도승의 작은 방을 연상 세포설로 들어가기 전에 간단히 기초학습을 하도록 하겠습니다. 간단히 세포는 생물체를 구성하는 기본단위입니다. 즉, 세포는 생물체를 구성하는 형태상의 기본단위이며, 생명현상을 나타내는 기능상의 최소단위이기도 합니다. 세포는 지금으로부터 약 330년 전인 1665년 영국인 Robert Hooke가 발견하였습니다. 그 당시의 유럽 사회에서는 이제 막 유리렌즈가 발명되었고, 이에 대한 발달이 한참 진행 중이었다. 이러한 시대적인 환경에서 후크는 렌즈를 이용하여 코르크(포도주병 뚜껑으로 사용되는 것으로 목본식물의 표피 바로 안쪽에 존재하는 세포들이다.)가 뜨는 이유를 밝히려고 시도하였다. 그는 코르크 세포를 얇게 절단한 후 네덜란드의 얀센 부자가 고안한 현미경을 사용하여 관찰하였다. 현미경을 통해 보니 코르크는 마치 작은 네모난 방들로 이루어진 것처럼 보였다. 그는 코르크가 물에 뜨는 이유가 작은 방들이 공기로 채워져 있기 때문일 것으로 추측하였다. 그리고 그 방들이 수도원 내에 들어선 수도승의 작은 방(cell)들을 연상케 했기에 그는 이를 지칭하여 세포(cell)라고 칭했다. 그러나 후크가 코르크를 통해 실제로 본 것은 세포의 내용물이 없는 죽은 세포벽뿐이었다. 이것은 후크가 사용한 현미경입니다.

13 1. 세포설 (cell theory) 1838년 독일의 슐라이덴과 슈반 모든 생물체는 세포로 구성
a. 모든 생명체는 세포와 세포의 생성물로 이루어짐 b. 새로운 세포들은 이미 존재하는 세포들로부터 형성 c. 모든 세포들의 화학적 구성원과 대사활성은 기본적인 유사성 가짐 d. 하나의 개체로서 생명체의 활성은 독립적인 세포 단위의 상호작용과 활성의 결과 새롭게 세포의 중요성이 부각된 것은 1838년 독일의 식물학자인 슐라이덴과 동물학자인 슈반에 의해서였다. 그들은 모든 생물체는 세포로 구성되어있다고 발표함으로써 생물학의 역사상 가장 중요한 세포설(cell theory)의 기초를 만들었다. 그들이 발표한 이론의 요점은 모든 생물체는 세포들로 구성되어 있으며, 세포들은 기관의 구조적 토대를 형성한다는 것이었다.    a. 동물, 식물 그리고 박테리아를 포함하는 모든 생명체는 세포와 세포의 생성물로 이루어져 있다.    b. 새로운 세포들은 이미 존재하는 세포들로부터 형성된다.    c. 모든 세포들의 화학적 구성원과 대사활성은 기본적인 유사성을 가진다.    d. 하나의 개체로서 생명체의 활성은 독립적인 세포 단위의 상호작용과 활성의 결과이다.

14 2. 원핵세포(Prokaryote) ‘Pro'는 영어로 before, ’karyote'는 핵 미생물 중 분열균류와 남조류 특징
- 핵막과 인이 없음 - 유사분열을 하지 않음 - 염색체는 단지 하나, 환상구조 - 막으로 둘러싸인 소기관 없음 - 리보솜은 70S의 크기 - 당단백질로 구성된 세포벽 존재 - 일부 내생포자와 가스소포 존재 - 메소좀 존재 세포는 크게 원핵세포와 진핵세포로 나눌 수 있는데, 이제 간단히 원핵세포와 진핵세포의 특징을 알아보고 프리젠테이션을 마치도록 하겠습니다. 원핵세포는 하등미생물로서 미생물 중 분열균류와 남조류를 포함하고 우리가 세균류라고 부르는 박테리아이다. ‘Pro'는 영어로 before란 뜻이며, ’karyote'는 핵을 뜻한다. 따라서 원핵이란 완전한 핵을 갖추지 못한 생물이다. 원핵세포는 상대적으로 크기가 작고 조직이 단순하고 핵막이 없어 핵물질이 명확한 구조에 의하여 세포질과 분리되어 있지 않다. 원핵세포의 염색체는 단지 하나이며 두 가닥의 사슬이 꼬여 있는 환상의 구조 DNA로 되어 있으며, 진핵생물에서 볼 수 있는 히스톤이라 불리는 단백질이 없다. 유사분열을 하지 않으며, 미토콘드리아나 엽록체와 같이 명확히 구별되는 막으로 둘러싸인 소기관이 없는 대신 호흡과 광합성은 세포질 막에서 일어난다. 리보솜은 70S의 크기이다. 호흡계는 세포막의 일부에 존재하며, 당M과 당G의 성분이 그대로 결합된 당단백질로 구성된 세포벽이 대부분 존재하고 내생포자와 가스 소포가 일부에 존재한다. 또한 세균에서는 메소조옴(세포질막이 함입된 것)이라 불리우는 세균 특유의 기관이 있다. 메소좀은 세포질작이 함입된 것으로 세포질 분열에 관여합니다. 원핵세포의 편모는 회전운동을 합니다.

15 3. 진핵세포 (eukaryote) 미생물 중 원생동물, 균류, 지의류, 조류 특징 - 핵막과 인 가짐 - 유사분열 함
- 염색체는 복수로 분할, 생물종에 따라 다름 - 소단위막으로 둘러싸인 세포 소기관 가짐 - 리보솜은 80S의 크기 (미토콘드리아, 엽록체 제외) - 일부 셀룰로오스와 펙틴으로 구성된 세포벽 가짐 - 메소좀 존재하지 않음 진핵세포는 고등미생물로서 미생물 중에서는 원생동물, 균류, 지의류, 조류가 여기에 속한다. 염색체는 핵막으로 불리우는 막으로서 둘러싸인 구조체 속에 들어 있으며, 염색체가 직접 세포질과 접촉하지 않는 세포입니다. 염색체의 수는 생물종에 따라 다르고, 핵은 세포분열 전에 유사분열 과정에 의하여 2개의 동일한 핵으로 분리된다. 그리고 미토콘드리아, 마이크로소옴, 리소조옴, 골지체 등 소위 단위막으로 둘러싸인 세포 소기관을 가지고 있습니다. 대게 동물세포는 세포벽이 없으며, 고등식물은 셀룰로오스와 펙틴으로 구성된 세포벽을 갖고 있습니다. 또한 핵막과 인을 가지고 있으며, DNA는 히스톤과 복합체를 형성하고 있습니다. 리보솜은 70S를 갖는 미토콘드리아와 엽록체를 제외하고는 80S의 크기입니다. 호흡계는 미토콘드리아에 존재하며, 광합성 색소가 엽록체에 있습니다.

16 【참고문헌】 『식품미생물학』 閔庚燦 외 3명, 光文間, 1996 『식품미생물학』류근태 외 3명, 삼광출판사, 2000
『현대환경미생물학』최영길 외 7명, (주)교학사, 1999 『生活微生物學』전홍기 외 3명, 鹿門堂, 1997 『대학미생물학』Madigan 외 2명, 탐구당, 2000 『생명과학』이준상 , 한길사, 1999 『환경미생물학』박재림 외 2명, 형설출판사, 2003

17 원핵세포 내부구조의 기능

18 진핵세포 내부구조의 기능

19 zymase 효모의 알코올 발효 효소계. 십수 종의 효소와 조효소적 요소로부터 이루어진 복잡한 구성을 하고 있다. 1897년 E.부흐너가 효모의 세포를 파괴한 추출액에 알코올 발효능이 있음을 발견하고 그 유효물질을 치마아제라고 명명하였다. 발효는 생명(세포) 없이는 일어나지 못한다고 생각하였으나, 치마아제의 발견으로 현재에는 발효의 생화학적 연구에 관계되는 모든 효소와 그 반응이 밝혀져 있다.

20 미생물학 100년사

21 리보솜 RNA와 단백질로 이루어져 있는 작은 과립. 세포질에 분포하며, 조면소포체의 표면에 부착되어 있다. 단백질 합성이 이루어지는 곳으로 호염기성이다. 리소좀 동물세포의 세포질 중에서 볼 수 있는 소과립 성분의 일종. 세포내성분의 대사에 관계하는 것 외에 특히 식세포작용으로 외계 이물질의 세포내 소화에 중요한 역할을 한다.

22 끝