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Medical Microbiology ( 병원미생물학 )

Medical Microbiology ( 병원미생물학 ). 병원미생물학의 중요성 생활중에 떠도는 많은 미생물들 중에서도 극히 일부의 미생물이 우리리에 무서운 질병을 일으킬 수 있다 . 따라서 , 이들 병원성 미생물에 대햐여 공부하는 것 학문이 병원미생물학이다 . 현재의 ( 병원 ) 미생물학의 새로운 관심사

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Medical Microbiology ( 병원미생물학 )

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Presentation Transcript

  1. Medical Microbiology (병원미생물학) 병원미생물학의 중요성 생활중에 떠도는 많은 미생물들 중에서도 극히 일부의 미생물이 우리리에 무서운 질병을 일으킬 수 있다. 따라서, 이들 병원성 미생물에 대햐여 공부하는 것 학문이 병원미생물학이다. 현재의 (병원) 미생물학의 새로운 관심사 미생물학 분야의 눈부신 발전과 함께 향생물질의 등장으로 한때는 미생물에 의한 여러 가지 감염증은 정복 될 수 있을 것으로생각되기도 하였으나, 장기간의 항생물질의 남용으로 인해 각종 항생물질에 저항성이 높은 다약제내성균의 출현과 새로운 병원체의 출현과 병원체의 발견으로 많은 문제점이 대두되고 있다. 강의 목표 세균학, 면역학, 진균학, 바이러스학, 기생충학에 이르는 미생물학 전 영역을 분야별로 기초적인 이해뿐만 아니라 각종 감염증과 관련된 숙주 (사람)의 방어기구에 대해 이해한다.

  2. 세균학 총론 제 1 절 세균학 발전의 흐름 • 미생물의 탄생 • 최초의 생물은 RNA 생명체로 시작하여 DNA세계를 거쳐 진화되었다고 전해진다. • 해양 속에 존재했던 남조류는 편성 혐기성인 단세포의 원시생물이 발생하여 출현그후, 산소균 (호기성 세균)이 발생. • 원생생물 (산소를 이용하는 생물), 식물, 대형 동물로 진화해간 것으로 추측됨. • 가장 오래된 세균 (고세균, archaebacteria)이 약 20억 년 전의 화석에서 발견. 2) 인류와 미생물과의 만남 인류의 발생 – 300 ~ 700만년 전, 인류가 발생한 시점부터 현재까지 미생물에 의한 감염이나 공생과 기생현상이 지속되고 있음.

  3. 3) 고대의 역병 (전염병) 히포그라테스 (Hippocrates, B.C. 459 ~ 377년) - 개념 설립 오염된 공기 (Miasma)에 의한 것으로 설명(페스트, 개선(옴) 안염, 광견병, 폐렴등의 전염병) • 4) 역병의 전염설 • GirolamoFracastoro (1483 ~ 1553)의 전염설 (De contagione) • - 유럽 – 14-15세기에 걸쳐 천연두, 발진티푸스나 페스트 유행 • - 아메리카 – 콜럼버스의 신대륙 발견과 함께 매독의 유행 • 오늘날 감염증의 병인 개념과 합치 (당시에는 과학적 증거의 부족으로 추측의 경지를 못 벗어남) • 5) 세균의 발견 (세균학의 기원) • Antonie van Leewenhock (1632 ~ 1723, 네델란드) • 수제 단순렌즈로 현미경 제작 • 처음으로 세균의 존재를 관찰, 기록

  4. 6) 근대화학으로서 세균학 기초의 시작 Louis Pasteur (1822 ~ 1982) S자형 long neck flask 실험으로 미생물의 자연발생설 부정 Robert Koch (1843 ~ 1910) 순수배양범으로 전염병 4원칙 발표 • 7) Koch의 4원칙 • ① 그 질병의 병변부에서 반드시 그 세균이 발견되지 않으면 안 된다. • ② 그 병원균은 그 질병에만 발견되어야 한다. • ③ 그 병원균은 순수배양되고, 다시 감수성이 있는 동물에 접종되 경우 원래와 • 같은 질병을 일으키지 안으면 안 된다. • ④ 그 병원균에 접종되어 질병을 일으킨 동물로부터 재차 동일한 세균이 분리되지 • 않으면 안된다. • 오늘날의 해석 • 동물에 질병을 일으킬 수 없는 병원균 (매독, 한센병) 존재 • 건강인에게 상재하며 평소 무해한 세균이 기회감염을 일으킨 경우

  5. 8) 세균학의 초기 (19세기 후반 ~ 20세기 초기)의 발전 • 대다수의 병원세균의 발견 • 고전 세균학 (분리. 동정)은 근대 세균학에도 가지 인정 및 계승 • 9) 미생물학의 중기 (20세기 초기)에서 근대 그리고 현대까지의 발전 • 세균학과 함께 바이러스학, 화학요법제, 유전학 및 면역학 등 각 영역이 발전 • 세균학의 분야확대 - 의학 영역으로 부터농학. 공학영역으로 확대 • 세균학의 수립 – 발효 세균학, 토양세균학, 식물, 수산세균학이 수립 • 미생물학 (Microbiology)의 수립 – • 세균학으로는 면역학 (Immunology), 바이러스학 (Virology), 유전학 (Genetics), • 분자생물학 (Molecular Biology), 원충학 (기생충학, Protozoology)등을 포함하여 • 미생물학으로 하나의 학문 구축. • 미생물학의 발전 – • 면역학 (Immunology), 바이러스학 (Virology), 유전학 (Genetics), • 분자생물학 (Molecular Biology)의 공헌과 세균학 등의 상호협력하에 중요한 • 학문으로 자리를 구축하였다.

  6. 10) 미생물의 근본 속성 세균을 중심으로 미생물은 단세포 생물로써, 생태계에서 중요한 역활 담당 ① 에너지와 영양분의 생태계 순환을 통하여 생태계 전체의 질서와 항상성 유지 ② 생명에 관한 각종 현상을 이해하는데 기초 지식 제공 (DNA 합성과 복제, 단백질 합성 등) ③ 미생물 다양성 (미생물의 종류, 생존방식, 증식방식, 진화방법)

  7. 제 2 절 세균의 일반성상 1. 세균의 형태 모양과 배열 3가지 기본형 모양 (1) 알모양 (알균, coccus) (2) 막대모양 (막대균) (3) 나선모양 (나선균) 알균 (coccus) 둥근모양의 세균 (구형, 타원형, 신장형, 삼각상(랜싯형)) * 알균의 특징적 배열 분열증식의 방향과 분열 후의 부착성의 차이에 의한 배열 ① 포도알균 (Staphylococcus) (Fig. a) 예: 황색포도 알균 (Staphylococcus aureus) ② 사슬알균 (Streptococcus) (Fig. e) 예: 화농사슬알균 (Streptococcus Pyogenes) ③ 쌍알균 (Diplococcus) (Fig b, c) 예: 신장형: 임균 (Neisseria gonorrhoeae) 란싯 (Lancet)형 – 페렴사슬알균 (Streptococcus Pneumoniae) (Fig. c) 타원형 (알균)a 신장형 b (쌍알균) 포도알균 d 삼각상 c (쌍알균) 사슬알균 e 그림 1-1 세균의 형태와 배열 (알균)

  8. (2) 막대균 (Bacillus) 막대기 또는 토막형의 형태를 한 세균 대장균 (Escherichia coli)처럼 양끝의 모양이 둥근 것 탄저균 (Bacillus anthracis)처럼 양긑이 날카롭게 잘린 것 등 (3) 나선균 (Spirillum) 활모양으로 굽어 있는 균체 콜레라균 (Vibrio cholerae) 처럼 만곡이 적고 바나나 모양 만곡이 많고 S 모양, 나선 (용수철) 모양을 보이는 매독균 (Treponemapallidum) 등의 형태 탄저균 i 막대균(대장균) h 나선균 (콜레라균)j • 2) 크기 • 마이크로미터(um), 나노미터 (nm) - 세균의 크기를 나탸내는 단위 • 1um=10-3mm = 10-6mm • 옹스트롬 (Å) - 바이러스 크기에 사용 • 1Å = 0.1nm • Ex) 작은 막대균에 속하는 영균 (Serratiamarcescens) – 0.5 X 0.5~1.0 um • 큰 막대균에 속하는 탄저균 (Bacillus anthracis) – 1.0 ~1.2 X 3~5um, • 알균에 속하는 황색포도알균 ((Staphylococcus aureus) – 0.8 ~ 1.0 um 나선모양 (매독균)k, l

  9. Eukaryotic Cell vs Prokaryotic Cell (차이점)

  10. 3) 미세구조 원핵세포 (Prokaryotic cell) – 세균 등 진핵세포 (Eukaryotic cell) – 고등 동, 식물, 원충, 진균 등 원핵세포 (Prokaryotic cell)의 특징; 핵막, 핵소체, 미토콘드리아와 소포체 등이 없음 Diagram of a typical gram-negative bacterium, with the thin cell wall sandwiched between the red outer membrane and the thin green plasma membrane

  11. 그람음성균 세포벽의 구조 – 불안전한 격자를 이룬 펩트도글리간, 외막을 형성하는 인지질, 단백질, porin및 리포다당체 (Lipopolysaccaharide; LPS) 등으로 상당히 복잡한 구조 그람양성세균 세포벽의 구조 – 거의 완벽한 격자를 이룬 두꺼운 펩티도글리칸, 타이코산, 다당체증으로 구성, 비교적 간단한 구조

  12. 세포벽 (Cell wall) 세균의 가장 바깥층에 존재 세균에 일전한 모양을 유지하게 하는 특유의 강한고 견고한 구조체 세균벽의 주성분 – 펩티도글리칸 (두거운 다당체의 글리칸 곁사슬 (측쇄)을 펩티도의 곁사슬이 연결한 격자 모양 구조물 ① 그람양성세균 세포벽의 구조 – 거의 완벽한 격자를 이룬 두꺼운 펩티도글리칸, 타이코산, 다당체증으로 구성, 비교적 간단한 구조 ② 그람음성균 세포벽의 구조 – 불안전한 격자를 이룬 펩트도글리간, 외막을 형성하는 인지질, 단백질, porin및 리포다당체 (Lipopolysaccaharide; LPS) 등으로 상당히 복잡한 구조

  13. 가) 외막 (Outer membrane) : 펩티도글리칸 증의 바깥쪽에 위치 지질 이중증과 단백질로 형성 나) Porin ; 외막에 존재하는 구조로 3분자의 단백질이 결합해서 그 중심에 작은 구멍을 만들고 있다. 아미노산이나 당류 등 친수성의 소분자가 그 작은 구멍을 통해서 세포 안으로 들어감.

  14. 다) 리포당체 (lipopolysaccharide; LPS) • 지질 (Lipid) A – 외막 근처에 위치; 생체에 대해 독성을 나타내 내독성 (Endotoxin)로 불림 • 당질 (O 곁사슬) – 멀리위치하는 당질; 4~5 종의 당이 반복구조, 균종 특유의 항원성 (O 항원)을 담당 • 당질 (R Core) – 지질과 당질을 연결 ; 복수의 당질로 구성, 균종 간에 성분과 구조 차이 없음 • 라) LPS의 역활 – 균 표면의 친수성을 부여 (물과 잘 혼합되게 함), • 식세포에 포식되는 것을 피하는 것, • 변화가 많은 항원성을 가지는 것 (숙주의 면역 반응에 의해 공격을 • 피하는 것) • 숙주에 대해 발열을 대표로 하는 내독소로서의 작용

  15. (2) 세포질 (Cytoplasm) 세포벽의 안쪽에는 세포질막이 있고, 그 막내에 세포질이 있다. 메소좀 (Mesosome) – 핵산이 합성되는 장소 리보솜 (Ribosome) – 단백질 합성장소 핵 – 핵막이 없는 핵양체로 존재, 2개의 사슬 DNA의 단일 고리 플라스미드 (Plasmid) – 핵 바깥에 독립적으로 존재 (3) 편모 (Flagelium) 세포질막으로 세포벽을 관통해 균체 밖으로 돌출 (운동성을 갖음) 구조적으로 위치와 파상이 균종에 따라 일정 – 세균의 동정에 사용 (4) 섬 모 (Pili, Fimbriae) 섬모는 편모보다 가늘고 짧고 숫자가 많다. 숙주조직의 표면에 부착할 때에 작용(정착) 성섬모 (sex-pili) – 접합 전달 능력ㅇ르 가지는 플라스미드에 의해 생산 성섬모를 통해 2개의 균이 접합하고 세균 사이에 유전자 전달이 이루어짐

  16. (5) 협막 (Capsule, Envelope) 세포벽의 바깥쪽에 다당체로 이루어지는 구조 특징 – 호중구(neutrophil)등의 식세포(phagocyte)에 의해 식작용을 받기 어려워 숙주의 방어기구에 저항 (6) 아포 (Spore, Endospore, 포자, 내생포자) 영양소 결핍, 온도와 pH등 부적절한 생존환경 등에서 아포형성(sporulation) 자기보존 건조, 열과 소독제에 대해서 저항력이 미우 강함 (100C에서 죽지 않음), 고압증기멸균(121°C, 15분 15psi, per square inch) 처리로 살균 Bacillus속 (탄저균 등), Clostridium 속 (파상풍균, 보툴리누스균 등)에 속하는 세균 2. 세균의 관찰 육안으로 관찰되지 않는 미세한 세균을 관찰하기 위하여 현미경, 또는 살아 있는 세포를 관찰하기 위해서는 염색후 현미경관찰

  17. 염색법 (1) 단염 색법 한 가지의 색소를 사용 예) 염기성 색소 - 메티렌 블루 (methylene blue), 크리스탈 바이오렛 (crystal violet) 폭신 (fuchsin) (2) 그람염색법 (Hucker법) 세균을 2번으로 나누어 염색하는 방법 (가장 중요한 염색법) 그람 양성균 – 세포벽 성분과 결합한 크리스탈 바이오렛이 처리된 요오드와 중합체를 형성 분자량이 상승으로 알코올에 의한 탈색이 안됨 그람 음성균 – 세포벽에 염색된 크리스탈 바이오렛이 알코올에 의해 탈색 (3) 특수 염색법 ① 항산 염색법 (Acid-Fast stain : Ziehl-Neelsen법) ; 결핵균 등과 같이 지질이 많은 세포벽을 갖는 항산균을 염색하는 방법 결과 – 적색 또는 분홍색 : 항산균 청색: 비항산균 ②이염소체 염색법 세포내에 1 ~2개의 이염소체 과립이 존재 디프테리아의 진단에 사용 ③ 편모 염색법 (flagella stain) ④ 협막 염색법 (capsule stain) ⑤ 아포 염색법 (spore stain)

  18. 2) 현미경 광학현미경 기본 구조 – 집광기 (condenser), 대물렌즈, 접안렌즈 현미경의 배율 – 대물렌즈의 배율 X 접안렌즈의 배율 1um 크기를 관찰하기 위하여 1,000배 확대 (cedar oil을 놓고 유침 렌즈 사용) (2) 특수 현미경 ①암시야 현미경 : 염색하지 않고 살아있는 세균와 세포 관찰 검은배경에 빛나는 균체가 관찰 ②위상차 현미경 : 빛의 통과속도에 따른 광파의 위상에 차에의해 관찰 ③형광현미경 : 자외선을 쬐면 형광을 발하는 색소 (로다민 및 오라민)로 염색한 시료를 관찰 형광색소(프로오레세인; fluorescein 이소시안이트; isocyanate)등 형광항체법에 사용 ④ 전자 현미경 :전자선을 가시광선 대신 사용 분해능은 2~3Å으로 세균 세포의 내부구조나 바이러스 미세구조 관찰에 사용

  19. 3. 세균의 분류 세균 (bacteria) 의 명명 – 속명과 종명을 라틴어로 열거하는 2기명 방식분류학 (taxamomy) – 유사성이나 관련을 가지는 군을 정리 분류 방법 형태학적 형상, 염색성, 생리적 성상, 생화학적 성상, 유전학적 성상, 혈청학적 성상, 병원성, 항원구조 및 항균제나 파지감수성 의 성질 세균의 분류 방법 -자연 분류 (또는 계통적 분류) - 인위적 분류 자연분류 (Natural classification) 계통학적 분류 (phylogenetic classification) – 서로 유사 또는 공통의 형질을 계통발생학적 유연관계로 분류 (2) 인위적 분류 (Artificial classification) – 각 균의 생화학적 성상을 통계학적으로 분석하고, 전체의 상이성으로 분류하는 수치 분류 (numerical taxanomy, 인위적인 분류)

  20. 2) 세균의 분류 • 단일 분류와 인위적 분류를 기초로 행해진다. • 딘일 집단에서 얻은 동일 유전자형을 갖는 규집단과 그 자손(균주:Strain clone)이 단위가 된다. • 수치 분류 (Numbericaltaxanomy) • 형태, 염색성, 생화학적 및 생리학적 특징을 평가, 통계적으로 비교. 검토하고 • 수치화하여 숫자의 상동성 을 구해 분류하는 방법 • - 판단, 처리 속도가 빠르고 컴퓨터의 도움을 받기 때문에 실제 병원에서 많이 사용 • (2) 핵산에 의한 분류 • - 구아닌 (G) + 시토신 (C) 함량비: DNA의 구아닌 (G), 시토신 (C) 이 전체에서 차지하는 • 비율에 따라 DNA의 유사성을 몰(mol)%로 판단한다. • 단, 구아닌 (G), 시토신 (C) 이 동일하더라도 동일종이라 할수 없다. • DNA-DNA, DNA-RNA교잡시험: 두 균주 간의 유연관계를 조사하는 경우 DNA-DNA또는DNA-RNA교잡시험(hybridization test)을 시행, 그 교잡형성률에서 양자 간의 상동성 (homology)을추정하는 방법 • 리보솜 RNA염기 배열 – 릴보솜에 보편적으로 존재하는 5S 및 16S rRNA의 염기배열을 • 비교해서 유연관계를 추정하는 방법 – 원핵생물에서 진핵생물에 이르는 계통수 • (phylogenetic tree)의 작성도 가능

  21. (3) 화학분류 (Chemotoaxonomy) 세포벽 구성성분, 인지질 조성, 규체의 지방산 조성, 효소의 전기영동이나 팩틴 및 단백질의 아미노산 배결의 상동성 등에 의한 세균상호의 화하적 유사도의 의해 분류하는 방법. (4) 혈청학적 방법 (Serological method) 세균 쵸층 물질이나 부속기 (편모, 섬모, O 항원등)에 대한 특이적 항체를 이용한 응집반응, 침강 반응 및 보체결합 반응 등에 의해 부류가 행해진다. 이는 또한, 면역학적 (immunological method)방법이라고도 한다.

  22. 제 3 절 세균의 생리 세균의 영양소 세균의 영양대사는 고등생물과 유사, 하지만 내분비물질은 필요하지 않음 독립영양균(autotroph), 종속영양균(heterotroph)으로 구분 - 세균의 성장, 발육을 위해 필요한 영양소를 얻는 방법에 따라 구분 독립영양균(autotroph) – 무기질 만으로 균체 성불을 스스로 합성하여 증식 (비병원균) 공기중의 질소, 이산화탄소, 탄산염 등으로부터 탄소원과 질소원을 섭취 2) 종속영양균(heterotroph) – 증식에 필요한 탄소원과 질소원 등을 외부로 부터 섭취해야 살수 있는 세균 (병원균). 사람 병원균들은 엽록소를 갖고 있지 않으므로, 외부로부터 흡수한 영양분을 산화 또는 발효를 통해 에너지를 획득하는 화학영양균 3) 세균의 영양소 – 세균의 증식, 발육에 필요한 영양소로는 수분, 탄소원, 질소원, 무기염류 및 성장인자 등이 있다. 수분 – 균체 성분의 75-85%는 수분으로 구성 탄소원 – 세균의 주된 에너지원, 균체 성분의 이부를 이룸. 탄수화물, 지방산 등으로부터 탄소원을 획득. 세균별로 각기 다른 탄수화물을 사용하는 기질을 이용하여 세균의 동정과 분류에 응용

  23. (3) 질소원 – 균체 단백을 구성하기 위한 필수 영양소 (아미노산, 펩톤 등이 주된 질소원으로 상용) (4) 무기염류 – 핵산, ATP, 인지질, 에저지 대사 조효소 등의 구성요소로 인이 필요. (유황함유 아니모산의 합서을 위해 유황도 많이 필요) 병원균이 병원성을 나타내기 위해서는 많은 양의 철분이 필요 (세균 성장에 10-6M의 철분이 필요하지만 사람 혈청에는 10--18M 밖에 존재하지 않으므로세균은 능동적으로 철분을 포획하는 siderophore를 갖고 있다.) 그 밖에 Mg, K, Na, Ca, Fe, Mn Co, Zn, Cu, Mo등이 필요. (5) 성장인자 세균이 증식하기 위해 반드시 필요한 물질, 하지만 세균 스스로 합성하지 못하고 외부로부터 흡수해서 사용하는 물질 (예, 혈액 요구성을 갖는 Heamophilus균속, 아니모산 요구성을 갖는 Lactobacillus균속 등) 2. 세균의 대사 (대사과정은 미생물에서 비슷한 경로를 갖는다.) 생체 내에서 일어나는 모든 생화학 반응 구분 - 이화작용 (Catabolism) – 대사과정 중에 물질을 분해하여 에너지를 발생시킴 - 동화작용(Anabolism) – 에너지를 사용하여 소분자로부터 세균의 구성성분을 합성하는 것

  24. 이화 작용 -주로 탄수화물과 지방의 분해에 의해 ATP 형의 에너지를 획득하는 과정 기질의 인산화 과정과 산화적 인산화 과정을 통해 ADP에 무기인산(Pi)을 결합시켜 고에너지의 ATP를 획득하게 된다. 이화작용은 ATP 발효와 호흡으로 구분 발효 – 기질적 인산화 과정만으로 ATP 형의 에너지를 획득하는 것으로 절대무산소균과 조건산소균에서 일어날 수 있다. (전자전달계가 없이 기질에서 바로 일어난다.) (2) 호흡 – 전자전달계를 거치며 산소가 최종 전자수용체로 역활을 하는 산화적 인산화에 의해 에너지를 생산하는 과정 (산소성 (호기성)호흡) ! 산소 이외에 다른 무기질을 이용하는 경우를 무산소성 (혐기성)호흡이라 한다. 2) 동화 작용 이화 작용을 통해 얻은 에너지를 이용하여 탄수화물, 아미노산, 암모니아, 인산염 등으로 부터 세균세포에 필요한 원형질 을 합성하는 과정.

  25. 제 4 절 세균의 증식과 배양 세균의 성장은 세포 크기의 변화에 다르는 수적인 변화로 세균의 수가 증가 세균 증식에 필요한 조건 세균은 이분열 (binary fission)시간이 짧아 빠른 시간에 많은 수로 증식할 수 있다. 세균 증식에 필요한 조건 -물리적 조건 (온도, 수소이온 농도, 삼투압 등) - 화학적 조건 (수분, 이산화탄소, 산소 등) 물리적 조건 온도 – 세균 증식에는 적적한 온도 필요 증식기능 온도 - 최저 발육온도와 최고 발육온도 사이 최적 발육온도 – 증식가능 온도 중 가장 증식하기 좋은 온도 (저온균 - 범위 12- 18°C, 중온균 30-37°C - 예, 사람 병원균, 고온균 55-70°C) * 중온균 중에서도 포도알균 등은 7°C에서도 증식 가능

  26. (2) 수소이온 농도 • 적절한 수소이온 농도 역시 세균 증식에 필수적 (사람 체액의 수소이온 농도 pH 7.2 – 7.6) • (결핵균; pH 6.4-7.0, 비브리오균 pH 7.8-8.0, 유산균 pH 5.5 – 6.2) • 사람의 위액의 수소이온 농도는 pH 2로 매우 산산이지만 헬리코박터 (Helicobacter)는 위액 애서서 성장 • (3) 삼투압 • 세균의 세포질은 0.5% 정도의 일정한 삼투합을 갖고 있다 (외부의 삼투압 변화에 따라 세균이 죽을 수 있다.)

  27. 고장액에 세균이 노출되면 수분이 밖으로 나와 세포벽으로부터 세포막이 떨어지면 원형질 분리. 그람양성균 – 세포막이 파괴 그람음성균 – 세포벽까지 파괴 호염균 – 바다에사는 비브리오균 등이 2-3%의 염농도에서 잘 자란다. 그람음성균 – 튼튼한 세포벽으로 싸여 있어 저장액에서도 생존.성장이 가능 수인성 질병 – 저삼투압 상태인 순수한 물에서도 세균이 증식하여 사람에 질병을 일으킴 2) 화학적 조건 수분 세균은 세포막을 통해 수용액상태의 영양소가 확산 – 적당한 수분 (습도)가 필요. 수분을 제가하므로서 세균의 성장을 억제 (예: 분유) (2) 이산화탄소 대기 중의 이산화탄소의 농도는 약 0.03% (임균 (Campylobacter )균속은 5-10% 이산화탄소 필요) (3) 산소 호기성 세균 (성장하는데 산소가 필요로 하는 세균) – 전자수용체로 산소를 이용하므로 공기나 유리산소가 있는 곳에서만 성장. 산소가 관여된 반응과정에서 과산화수소(H2O2)나 괴산소(O2-) 와 같은 유독물질이 형성되는데 산소균은 이러한 유독물질로 부터 자신으로 보호하기 위하여 카탈라아제 (catalase), 과산소 디스뮤타제(superoxide dismutase), 과산화효소(peroxidase)와 같은 효소를 한 가지 이상 갖고 있다. 혐기성 세균 – 산소가 있는 곳에서 성장할 수 없는 세균

  28. SUPEROXIDE DISMUTASE (SOD): 2O2-+2H+ → O2+H2O2 CATALASE: 2H2O2 → 2H2O+O2 PEROXIDASE: H2O2+NADH+H+ → 2H2O+NAD + 세균 성장에 산소의 필요 여부에 따라 세균을 크게 세가지로 분류 ①절대산소균 (obligate aerobes): 산소가 반드시 있어야만 성장할 수 있는 균. 결핵균, 녹농균, 백일해균, 디프테일아균 등 ②절대무산소균(obligate anaerobes): 산소가 있으면 성장할 수 없는 균 균속, 균속 등 ③조건산소균 (facultative aerobes): 산소가 있는 경우에는 호흡으로, 산소가 없는 경우에는 발효로 에너지를 얻어 증식하는 균. 대장균, 이질균 등 대부분의 병원균 2. 세균의 배양(culture) 동. 식물. 세균및 미생물세포를 적적한 환경조건에서 인공적으로 증식시키는 것 배양을 위하여 적적한 물리적 환경과 화학적 조건을 제공 배지(media) – 배양을 위하여 영양소 및 물리, 화학적 조건을 갖춘 것 배지 배지의 성분 ① 고기 추출물(beef extract) : 쇠고기와 물고기의 심근, 간, 근육 등에서 추출하여 농축한 것 ( 단백질이 많이 함유)

  29. ②효모 추출물 (yeast extract) : 효모를 자기융해시켜 추출한 것으로 비타민, 무기염류, 아미노산 등이 많이 함유 ③펩톤 (peptone) : 카세인, 젤라틴, 콩 단백질, 동물의 근육 등을 단백 분해효소로 가수분해한 것으로, 폴리펩티도, 아모노산 등이 많이 포함되어 있어 질소원으로 공급 ④우무 (한천, agar) : 우뭇가사리에서 추출한 것으로 배지를 고체로 만들기 위해 사용 – 우무를 액체배지에 0.5-1.5%로 넣어 100°C 이상 가열하여 용해, 45°C 이하에서 단단한 젤상태로 된다. 37°C이상의 고온에서도 세균을 배양할 수 있다. ⑤혈액: 세균의 증식을 촉진하거나, 성장에 혈액 속의 철분, NAD등이 필요로하는 세균을 배양, 또는 적혈구 용해능력을 시험할때 일반배재에 혈액 5-10% 첨가하여 배지조성 (주로 면양, 토끼, 말 혹은 사람 혈액을 사용) (2) 배지의 종류 ①형태에 따른 종류 가. 액체배지 : 우무를 첨가하지 않은 액체상태의 배지로 세균을 증식. (성상검사, 대사산물에 대한 실험에 사용) 나. 고형배지: 액체배지에 우무를 첨가하여 고체화시킨 배지 ❶ 평판배지 : 페트리 접시에 우무가 포함된 배지 (세균의 분리배양, 집락의 관찰, 항생제 감수성 검사) ❷ 시험관 배지 : 시험관에 우무가 포함된 배지 (굳힌 면의 모양에 따라 – 고형배지, 비탈배지(slant culture), 반비탈배지)

  30. ② 기능에 따른 종류 가. 최소배지 : 세균 성장에 반드시 필요한 무기질과 유기질만을 최소한으로 넣어 만든 것. 열에 약한 배양조건에서 살아남은 세균을 골라내어 사용하고자 할때 사용 (형질 전환용 대장균 JM109배양에 사용되는 M9 배지) 나. 영양배지 : 세균의 증식에 필요한 영양성분을 고루 함유한 배지 (세균의 분리배양, 증식 및 성상검사에 사용– 예: 영양 액체배지, 영양 우무배지, 펩톤 배지)

  31. 다. 선택배지 : 2가지 이상의 세균이 혼합되어 있는 경우 원하는 세균만 자랄 수 있도록 담즙, 항생제 등을 첨가한 배지(살모넬라-쉬겔라 배지 등) 라. 감별배지 : 배지에 탄수화물을 첨가하여 탄수화물의 분해능을 확인하고자 할때 (탄수화물 분해시 산에 의해 페놀레드 혹은 뉴트랄 레드와 같은 지시약을 함께 넣어 지시약의 색깔 변화에 따라 세균을 감별 – 메컨지 배지, 삼당철분배지, 페놀레드 배지 등) 마. 무산소균배지 : 무산소균을 배양하기 위해서는 배지 내에 산소농도를 줄여주어야 한다. (예: LD, Thiglycollate배지)

  32. 2) 세균의 증식 곡선 증식(multiplication) – 개체의 수가 증가하는 것 성장 (Growth) – 개체의 크기가 커지는 것 (단세포 생물인 세균 – 성장과 함께 분열; 같은 의미 성장이 이루어진 세균은 2개의 같은 크기의 자손 세포를 형성하는 이분열에 의해 증식 증식을 위해서는 염색체의 복제가 선행되어야 하고 세포가 분열하는 동안 세포질막과 세포벽이 안쪽으로 움직여 격벽이 형성되면서서 염책체가 분리되어 이분열이 완성된다.

  33. 세대시간 – 세균이 분열하여 2개의 세균이 될 때까지 걸리는 시간 (균종, 배양조건에 따라 다름), 대장균의 세대시간은 20분, 결핵균은 20 시간. 계산 – 대장균 세균이 분열을 시작 하여 10시간이 지나면 (230 (약 10억) 개의 세균) 단, 영양물질의 소모, 대사 생성물의 축적 또는 기타 여러가지 제한적 요인에 의해 제한됨. 세균을 배양기에서 증식시켰을 때 정상적인 증식상태를 시간에 따라 구분하면 - 유도기, 대수증식기, 제자리 성장기, 감퇴기 유도기 (Lag phase) – 세균이 새로운 환경에 적응하고 효소와 RNA의 함량이 증가하고 효소활성이 강해지며 분열을 하기 위해 준비하는 시기 대수 증식기 (Exponential phase) – 세균이 지수적으로 왕성하게 일정하게 증식하는 시기 (유전학 실험에 이용되는 시기) 제자리 성장기(Stationary phase) – 영양소의 결핍과 유해 대산물이 축적되어 균이 증식속도가 저하되며, 또한 사멸하는 균도 생겨 생균 수가 변하지 않는 시기 감퇴기(Decline phase) – 사멸하는 균수가 증식하는 균보다 많은 시기

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