Chapter 5 세균(Bacteria)

Chapter 5

세균(Bacteria)

세균(Bacteria)

 세균(bacteria)이란, 곰팡이나 효모와 다른 원시핵세포의 구조를 가진 하등미생물에서 남조를 제외한 미생물이다.

 약 3,000종이 알려져 있으며 자연의 공기, 흙, 물 등에 널리 분포한다.

 세균에는 일반세균 외에 형상이 다른 점액세균(smile bacteria), 스프로헤타(spirochaeta), 세균과 곰팡이의 중간적 성상을 가진 방선균(Actinomycetes)도 포함된다.

1. 세균의 형태

(1) 구균(球菌, coccus) - 구형이나 타원형

(2) 간균(稈菌, bacillus) - 원통형이거나 막대처럼 길죽한 형

(3) 나선균(螺旋菌, spirillum) - 나선형

세균(Bacteria)

형태 균종 크기(㎍)

구균 (Coccus)

Streptococcus lactis ^{0.5 ~ 1.0} Staphylococcus aureus ^{0.8 ~ 1.0}

간균 (Bacillus)

Escherichia coli 0.5 ×1.0 ~ 3.0

Pseudomonas fluorescens 0.3 ~ 0.5 × 1.0 ~ 1.8

Bacillus subtillis 0.7 ~ 0.8 × 2.0 ~ 3.0

Lactobacillus acidophilus 0.6 ~ 0.9 × 1.5 ~ 6.0 나선균

(Spirillum)

Vibrio cholerae 0.3 ~ 0.6 × 1.0 ~ 5.0

Spirillum volutans 1.4 ~ 1.7 × 16.0 ~ 28.0 표 세균의 일반적인 크기

세균(Bacteria)

2. 세균 세포의 구조

세균(Bacteria)

(1) 편모(鞭毛, flagellum)

 세균의 운동성은 편모에 의한 것

 편모의 위치에 따라 극모, 주모로 나누고 극모는 다시 단극모, 양극모, 속극모로 나눈다.

(2) 선모(線毛, pilus)

 웅성세포로부터 자성세포로 DNA가 이동하는 통로역할

 또 다른 종류의 선모는 다른 물체에 부착하는 부착기관으로서의 역할을 수행

(3) 세포벽(細胞壁, cell wall)

 세균 세포의 세포막, 즉 원형질막을 둘러싸고 있는 단단한 막

 세포를 보호하고 형태를 유지하는 역할, mucopeptide가 세균 세포벽의 견고성을 유지해 줌

세균(Bacteria)

(4) 협막(莢膜, capsule)

 세포벽을 둘러싸고 있는 점성물질

 다당류나 polypeptide의 중합체로 구성

(5) 세포막(細胞膜, cell membrane)

 산소호흡에 관여하는 효소계와 물질의 능동수송에 관여하는 permease(투과효소, 기질에 대한 특이한 결합부위를 가짐)라는 담체단백이 함유

 선택적 투과성 막으로 세포 내 물질출입을 제한하며, 진핵세포의 미토콘드리아의 기능도 수행

(6) 리보솜(ribosome)

 약 60%의 RNA와 40%의 단백질로 구성된 작은 과립

 진핵세포에서 처럼 단백질을 합성하는 기관

세균(Bacteria)

(7) 색소포(色素胞, chromatophore)

 주요한 화학적 조성은 단백질과 지질

 광합성 색소인 엽록소와 카로티노이드 및 광화학적 전자전달계에 관여하는 효소계를 포함

(8) 핵(核, nucleus)

 DNA로 이루어져 있으며 유리상태인 단 하나의 DNA가 복잡하게 겹쳐서 원시핵세포의 유전담체를 형성

(9) 메소솜(mesosome)

 Gram 양성균인 간균이나 나선균, 방성균 등에서 찾아볼 수 있는 기관

 세포의 호흡능이 집중되어 있는 기관

세균(Bacteria)

(10) 세포함유물(細胞含有物, inclusion body)

 세포는 원형질의 활동에 의하여 2차로 생성된 후형질을 세포 내에 함유한다.

 세균 세포가 세포 내에 가지고 있는 후형질은 대개 세포의 저장물이 된다.

 세균 세포의 저장물질은 화학적 조성과 생리학적 기능의 차이에 따라 구분한다.

유기중합체(organic polymer) : 탄소원 및 에너지원으로서 역할 볼루틴 과립(volutin granule) : 인산의 저장원으로서 역할

황의 유적(sulfur droplet) : 황세균에서 에너지원의 역할

세균(Bacteria)

표 세균 세포 구조의 특징 (1)

세균(Bacteria)

표 세균 세포 구조의 특징 (2)

세균(Bacteria)

1, 분열법(分裂法, fission)

 간균, 나선균의 분열 : 먼저 세포가 신장하여 두 배 정도로 길어지고 중앙에 격막이 생겨 두 개의 세포로 분열

 구균의 분열 : 분열하기 전에 타원형이 되고 격막이 생겨 분열하며 분열하는 방향은 1방향, 2방향, 3방향, 부정방향 등으로 진행

 세대 : 세포가 성장하여 다시 분열할 때까지 소요되는 시간

2. 포자형성(胞子形成, spore forming)

 세균의 포자는 배양 후기 등 환경조건이 나빠지면 외부적 조건에 저항력이 강한 포자를 형성

 포자를 가지지 않고 생장대사를 하는 세포를 영양세포라 하며, 영양세포 속에 포자가 형성될 때를 포자낭이라고 함

세균(Bacteria)

 세균의 분류 항목

① 균의 형태 ② 그람 염색성 ③ 산소 요구성 ④ catalase 활성 ⑤ 당 발효성 ⑥ 색소 생성유무

⑦ 편모 유무, 형태 및 위치 ⑧ 영양 요구성 ⑨ 호염성 또는 내염성 및 삼투압성

⑩ 포자의 형성 유무, 형태 및 위치 ⑪ 협막의 유무, 형태 및 위치

⑫ 탄소원 및 질소원의 자화성

 여러 가지 방법이 있으나 세균분류편람인 Bergey’s Manual of Determinative Bacteriology를 지침서로 삼는다.

 그람염색(Gram’s stain)은 세균을 분류하는 가장 중요한 염색법으로 염색 가능여부에 따라 그람양성(Gram positive)균과 그람음성(Gram negative)균으로 구별한다.

세균(Bacteria)

표 그람음성세균의 분류

세균(Bacteria)

표 그람양성세균의 분류

세균(Bacteria)

1, 유산균(乳酸菌, lactic acid bacteria)

 당류를 발효하여 젖산을 생성하는 세균

 치즈, 버터, 요구르트, 유산균음료, ensilage, 젖산의 제조, 청주와 간장의 양조 등에 이용하고 정장제로서의 유산균제제, dextran의 제조, 비타민과 아미노산의 미생물정량에도 이용함

세균(Bacteria)

(1) 젖산생성균

 전분당화액이나 당밀을 원료로 할 때는

 우유나 유청을 원료로 할 때에는 와 같은 homo형 구균이나

같은 homo형인 등의 간균을 사용

(2) 유산균 제제에 이용하는 균주



(3) 청주 등 주류 양조에 관여하는 균주



세균(Bacteria)

(4) 유제품 제조에 이용되는 균주

 치즈의 starter로는

 치즈의 숙성 - 요구르트 제조 - 케퍼(kefir) 제조 -

(5) 김치 및 장류에 관여하는 균주

 김치의 산미 -

 Ensilage 제조 -

(6) Dextran 제조에 이용하는 균주

, 버터의 starter로는



간장 - _O

세균(Bacteria)

(7) 미생물 정량에 이용하는 균주

 Amino acid -

(8) 식품의 부패에 관여하는 균주

 화락균 -

 Beer sarcina (8연구균)-

 우유 산패 -

, 비타민 B₁₂ - , 비타민 B₁ 의 정량 -

V

세균(Bacteria)

표 유산균 주요 속의 특징

속(Genus) 세포의 형태와 배열 젖산발효형식 G+C 함량 (mole %)

Streptococcus 연쇄상 구균 Homo 34~46

Leuconostoc 연쇄상 구균 Hetero 38~41

Pediococcus 4련 구균 Homo 38~42

Lactobcillus

(1) 간균(보통 연쇄상) Home 32~53 Hetero 34~53 (2) 간균(보통 연쇄상)

Enterococcus 연쇄상 구균 Homo 38~40

Lactococcus 연쇄상 구균 Homo 38~41

Sporolactobcillus 간균(보통 단독) Homo 38~40

세균(Bacteria)

2. 초산균(醋酸菌, acetic acid bacteria)

 에탄올을 산화발효하여 초산을 생성하는 세균을 총칭

 그람음성, 호기성, 간균

 에탄올을 산화하여 초산을 만드는 것과 포도당으로부터 gluconoc acid를 만드는 것이 있다.

 식초양조에 이용하는 것 -

 식초양조에 유해한 균주 -

 비타민 C의 제조 원료 -

세균(Bacteria)

3. 프로피온산균(propionic acid bacteria)

 당류나 젖산을 발효하여 프로피온산을 생성하는 세균

 그람 양성, catalase 양성, 비운동성, 혐기성균

 영양 요구성이 있어 pantothenic acid와 biotin을 요구함

 치즈의 숙성에 관여 -

 비타민 B₁₂를 생성 -

세균(Bacteria)

4. 포자형성균(胞子形成菌, spore forming bacteria)

 그람양성, 간균, 호기성인 속과 혐기성인 속의 2속이 있음

 내열성이 강하고 불리한 환경조건에서도 잘 견딤

 식품 저장 특히 통조림에 문제가 되는 균군

(1)

속

 청국장 제조에 관여 -

 α-amylase와 protease 생산 -

 병조림, 포장 가열 식품의 부패균 -

 어육 소시지에 반점 모양으로 번식하는 부패균 -

세균(Bacteria)

(2)

속

 낙산균(치즈나 단무지 등에서 분리) -

 Botulinus 균 -

 육류 부패, 통조림의 부패에 관여하는 부패균 -

 감염형 식중독균 -

5. 부패균(腐敗菌, putrefactive bacteria)

 주로 단백질을 분해하여 식품을 부패시키는 세균을 총칭

세균(Bacteria)

(1) 대장균군 세균(大腸菌, putrefactive bacteria)

 대표적인 대장균군

(2)

속

 형광균 -

 녹농균 -

 2-Ketogluconic acid를 생성하는 균 -

(3)

속

 대표적인 균주 (발효식품의 변패, 우유 산패) -

 알레르기성 식중독의 원인균 -

세균(Bacteria)

(4)

속

 부패취 유발, 생선묵과 우유 적변 -

(5)

속

 식빵에 번식하여 변색 유발 -

세균(Bacteria)

 하등미생물 중에서 형태의 분화 정도가 가장 앞선 균사상의 세균으로서 균사의 지름이 0.3~1.0㎛ 정도로 미세한 사상세균이다.

 분류체계에 있어서의 범위와 관계없이 특정 미생물군에게 주어진 명칭이다. (분류학상으로 는 세균에 속하며 2분열법으로 분열)

 대부분 토양에 존재 - 토양 1g당 약 10⁴~10⁶ 정도

 세포의 형태는 원시핵 세포형이고, 세포벽의 화학적 성분이 그람 양성 세균과 유사하다.

 방선균 중에서 가장 중요한 균종은 속으로 항생물질 생성균이다.

세균(Bacteria)

표 항생물질을 생성하는 호기성 방선균