STEAM R&E 연구결과보고서

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STEAM R&E 연구결과보고서

(배양조건의 차이에 따른 미생물 콜로니 아트 제작)

2016. 11. 30.

김해분성고등학교

< 연구 결과요약 >

과 제 명 배양조건의 차이에 따른 미생물 콜로니 아트 제작

연구목표

보통 사람들은 미생물을 더러운 것이라고 생각하는데, 미생물 콜로니 아트를 제작해 생활용품에 프린팅 함으로 써 미생물의 이용가능성을 보여주고 이에 대한 사람들의 부정적 인식을 변화시키기 위해서이다.

연구내용

교육과정에서 미생물에 대해 자세히 배우지 않았기 때 문에, 미생물의 기초부터 차근차근히 배우기 시작하였다.

기초적인 손 세균 배양부터 시작해서 콜로니 관찰, 미생 물 제거 실험 및 클린벤치 제작과 같은 예비실험을 진행 하였다. 그리고 인체나 식품 그리고 우리 주변의 미생물 을 배양해보았다. 우리 주변의 미생물을 배지의 종류와 온도에 따라 차이를 두어 배양함으로써 배양조건의 차이 에 따른 미생물 콜로니의 형태 및 색 변화를 확인하였 다. 배양조건의 차이에 따라 생성된 콜로니를 영상 실체 현미경을 통해 아트를 위한 사진을 촬영하고 간단한 수 정을 거친 후 생활용품에 프린팅 하였다.

연구성과

배지의 종류와 온도에 변화를 주어 배양 조건의 차이를 두었 다.

또한 미생물 콜로니 아트를 제작해 생활용품에 프린팅 함으 로써 사람들이 미생물을 좀 더 친근하게, 거리낌 없이 대할 수 있도록 하는데 기여하였다.

미생물 책자를 제작해 사람들이 미생물에 대해 보다 쉽게 그리고 관심을 가지고 접근할 수 있도록 도움을 주었다.

주요어 (Key words)

미생물, 콜로니, 콜로니 아트, 배양조건

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< 연구 결과보고서 >

1. 개요

□ 연구 동기 및 목적

○ 본 연구를 하게 된 동기

과학 기술이 발달하면서 우리가 볼 수 있는 생명체의 범위가 늘어났고 이에 따 라 미생물 같은 작은 생명체의 연구도 매 우 활성화되고 있습니다. 이에 우리는 미 생물의 연구방법을 찾아보던 중 인터넷에 서 사진 하나를 찾았습니다. 이 사진은 미국의 카브릴로 대학교의 미생물학자인

타샤 스텀 교수의 8살 아들의 손에 있는 미생물을 일주일간 배양시킨 것입니다. 배양된 미생물을 처음 본 타샤 스텀 교수의 아들은 우주에 서 가장 아름다운 것이라고 하였다고 합니다.¹⁾

미생물은 더럽고 혐오스러운 존재라는 인식이 강합니다. 이에 우리 는 우리 주변 가까이에 우리와 함께 존재하는 미생물에 대한 부정적 인 생각을 줄일 수 있는 방법에 대해 고민해 보았습니다. 페니실린의 발견자인 알렉산더 플레밍은 미생물을 연구하는 과정에서 세균으로 그림그리기를 즐겼고, 그러던 중에 푸른곰팡이의 효과를 발견했다고 합니다.²⁾ 이에 우리는 미생물 배양법 및 실험법을 익히고 미생물을 이용한 아트를 만들어 미생물에 대한 부정적인 인식을 줄이고자 ‘배 양조건에 따른 미생물 콜로니 아트 제작’이라는 연구 활동을 진행하 게 되었습니다.

○ 연구목적

일반적으로 미생물이라는 생명체에 대해 부정적인 시각이 강합니다.

하지만 우리와 공존하면서 살아가는데 꼭 필요한 것이 바로 미생물입니다.

세균의 종류 중에도 병원체와 같은 유해균도 있지만 유산균과 같은 유익균

1) http://www.huffingtonpost.kr/2015/06/09/story_n_7540652.html 2) 신승철(2016). 바이오아트 : 생명의 예술. 미진사, 51-54

도 있다는 사실을 모르는 사람들이 많습니다. 따라서 우리는 미생물을 배양하여 미생물 콜로니를 활용한 예술작품 및 생활용품을 만들어 미생물 에 대한 인식을 변화시키고자 합니다.

□ 연구범위

○ 연구 분야 및 범위

미생물을 활용한 여러 가지 사전 실험을 문헌으로 연구하고, 미생물 배양법을 익히고자 인제대학교 생명과학부에서 배지 제작부터 미생물 배 양과정을 대학수준에서 전문적으로 배웠습니다.

본교에서는 미생물 배양과정 중 오염을 막고자 간이 클린벤치를 제작하 였고, 사용한 배지의 폐기과정도 익혔습니다. 또한 미생물 콜로니 아트 사진을 촬영하기 위해 여러 가지 현미경 사용법을 익혔습니다.

○ 연구 진행

순서 주요 활동 시기 장소 비 고

1 지도 교수님의 자문 구하기 4월 인제대 2 배양미생물에 대한 조사 및 실험과정숙지 5월 본교 3 미생물 배양 방법에 대한 논문 조사 5월 본교 4 실험기자재 점검 및 사전준비 5월 본교 5 예비실험을 통한 미생물 배양법 숙지 5월 인제대

6 본격적인 미생물 배양 시작 7월 본교

7 배양 조건에 따라 달라지는 콜로니 관찰 7월 본교 8 미생물 콜로니 형태에 따른 분류 7월 본교 9 스트리킹(streaking)법 숙지 8월 본교 10 미생물 아트 제작 가능한 예술품 탐색 8월 본교 11 예술품을 제작 계획 수립 10월 본교 12 스트리킹(streaking)을 통한 예술품 제작 10월 본교 13 콜로니 분류를 통해 알게 된 점을 정리 10월 본교 14 이를 바탕으로 미생물 책자 제작 11월 본교 15 페스티벌 준비 및 보고서 작성 11월 본교

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2. 연구 수행 내용

□ 이론적 배경 및 선행 연구

○ 이론적 배경 1. 미생물

크기 0.1mm 이하의 크기인 미세한 생물로 우리 실험의 주 대상이다.

미생물은 주로 단일세포 또는 군체를 이루며, 최근 현미경등의 실험기술의 발달로 수많은 미생물의 개체가 확인되었다.

2. 콜로니(colony)

콜로니는 한 가지 특정미생물로만 이루어져 있는 미생물의 집합체이다.

미생물을 배지에 배양하면 미생물이 배양되어 육안으로 볼 수 있는 군집이 형성된다. 이는 본 실험에서 미생물의 종류와 생태 등을 분류하는 기준이며 미생물 아트의 재료가 될 것이다.

3. 배지

미생물이나 동식물의 조직을 배양하기 위하여 배양체가 필요로 하는 영양물질을 주성분으로 하고, 다시 특수한 목적을 위한 물질을 넣어 혼합한 것이다. 본 실험에서는 표준한천 배지(LB plate)를 기본으로 다양한 물질을 넣은 배지를 이용할 예정이다.

4. 스트리킹(streaking, 선상도말평판배양법)

세균을 순수분리 할 수 있는 순수배양법 중 가장 보편적으로 이용하는 방법이다. 살균된 백금으로 균을 찍어 평판배지 위에서 지그재그로 연속적 으로 도말함으로써 도말 출발점에서 멀어질수록 배지에 묻는 균의 수가 적어지는 현상을 이용하는 방법이다.

5. 스프레딩(spreading)

세균을 고체배지에 골고루 퍼뜨려 도말하는 방법으로, 그 목적은 single colony를 얻는데 에 있다. 군이 많으면 군락(colony)이 겹치기 때문에 순수 분리하기 어려우며, 특히 미지의 균을 접종했을 때, 이 균이 순수 분리되었 는지 아니면 최소 2중 이상이 섞여있는지 알기 어렵다. 따라서 도말을 통해 single colony를 얻어 균을 분리해내는 것이다.

[미생물] [콜로니] [배지]

[streaking] [spreading]

○ 미생물 배양 관련 논문 조사

1. 초과 배양 상태의 미생물 고체 배지 분석을 위한 콜로니 계수 프로그램 (성균관 대학교, 임다예슬 외)

미생물 콜로니의 의미와 콜로니 관찰법에 대해 알 수 있었다. 미생물 콜로니는 그 특성상 따로 분리되어 있지 않고 여러 개가 붙어있는 형태를 가지므로 콜로니 계수를 셀 때에는 이를 분리하는 것이 제일 중요하다.

2. 미디어의 측면에서 본 바이오아트 (이화여대, 전혜숙)

최신의 미디어와 관련하여 조직공학 기술을 이용하는 바이오 아트 의 개념이 대두 되었으며 이런 바이오 아티스트들은 유전자이식과 조 직공학 기술을 이용하여 DNA, 세포, 조직 등을 변화시킨다.

3. 유토피아와 디스토피아의 경계–바이오아트의 생명개입 (이화여대, 전혜숙) 바이오아트의 두 분야(생명공학 기술을 이용한 바이오토픽, 살아있 는 생명체를 직접 실험을 하는 바이오아트)에 대한 해석과 생명체를 다룸에 있어서 생명윤리에 대해서 비판하고 있다.

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□ 연구 방법

○ 인제대 생명과학부 한승진 교수님 면담

1. 미생물 배양실험에 대한 전반적인 이해와 실무적으로 유용한 지식이 요구된다. (배양조건 - 온도·습도, 배지특성 등)

2. 문헌 조사를 바탕으로 현실적으로 연구에서 배양 가능한 미생물 군을 조사할 필요가 있으며 이를 분류, 정리해야한다.

3. 미생물을 이용한 실험을 하기 위해서는 배지 제조, 도말법(streaking, spreading) 기법 익히기 등이 필요하다.

○ 인제대 생명과학부 실험실에서 미생물 배양실험 기법 배우기 1. 아가(Agar)배지 만들기 실습 (액체배지 포함)

미생물배양에 필수적인 배지의 제조법을 익혀 배양실험에 대한 이해를 높이고자 시행하였다.

준비물

Tryptone 10g (박테리아가 자라는 아미노산 공급), Yeast extract 5g (비타민, 무기염류 등 필요 무기영양소 공급), NaCl 10g (배지 내 삼투압조절), Bacto-agar 15g (고체배지의 경우 – 배지고형화)

실험 방법

① 모든 재료를 저울로 측정한 후, 메스실린더에 넣고 3차 증류수를 부어 최종부피가 1L 되게 한다.

② 준비한 재료를 삼각플라스크에 넣고 잘 섞어 준다.

③ 입구를 은박지로 막고 고압살균기(autoclave)에서 121℃, 20분 멸균한다.

④ 멸균한 배지를 살살 흔들어 주면서 식힌다.

⑤ 어느 정도 식은 배지를 소독된 plate에 부어 굳힌다.

[미생물 배지 만들기]

2. 도말법 익히기 (streaking, spreading 실습)

※ 모든 실험은 클린벤치에서 실시하고, 70% 에탄올로 클린벤치와 그 외 모든 실험기 구를 소독한 후 실시한다.

※ 배지 plate에 실험날짜, 미생물 종류 등 실험 조건에 대해 라벨링한다.

※ 도말이 완료된 배지는 배양기에 거꾸로 집어넣고 37℃, 15시간 이상 배양한 후, 관찰한다.

준비물 70% 에탄올, 알콜램프, 배지 plate, 스프레더, 백금이

spreading 실습

① 유리 삼각봉을 메탄올에 넣고 꺼내 묻힌 후 알코올 램프의 불로 태워 멸균한다.

② 미생물 희석액을 고체배지 위에 한 방울 떨어뜨린다.

③ 부드러운 느낌이 약간 뻑뻑한 느낌이 될 때까지 문 지르고, 미생물이 배지 전체에 골고루 스며들도록 배지 를 조금씩 돌리면서 바른다.

streaking 실습

① 알코올램프에 불을 붙은 다음 백금이를 화염 멸균한다.

② 미생물 배양액을 백금이로 찍어 배지에 지그재그 모 양으로 streaking(스트리킹)한다.

[spreading 실습] [streaking 실습] [배양기에서 배양]

<실험 결과>

[액체배지 배양] [spreading 결과] [streaking 결과]

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□ 연구 활동 및 과정

○ 예비 실험Ⅰ - 손 미생물 배양

간단한 손 미생물 배양 키트를 이용하여 미생물 배양을 실제로 해 봄으로 써 미생물 배양의 기초를 안다. 또한 실험을 하는 과정 중에서 발생하는 문제점과 유의점 등을 파악하여 앞으로의 실험에 대비하고자 한다.

준비물 손 미생물 배양 실험 키트 실험

방법

① 손 미생물 배양 실험 키트에 손을 찍은 후, 파라필름으 로 봉한다.

② 직사광선을 피하고, 실온에서 1주일간 배양한 후 관찰한다.

[손 미생물 배양 실험 키트] [배지에 손 찍기] [실온에서 배양]

<실험 결과>

※ 1주일간 실온에서 배양 후, 미생물 콜로니의 발육 상태를 확인한다.

※ 미생물 콜로니의 관찰한 결과를 다음 기준에 따라 분류하였다.

기준 특징

색 유무 색의 유무(무색, 노랑, 초록 등), 색의 채도, 명도 등 질감도 털의 유무, 표면의 굴곡 등

무늬 무늬의 유무(단색, 줄무늬, 방울무늬 등) 크기 크기의 경향에 따른 분류

분포경향 커다란 단일 콜로니나, 작은 소규모 콜로니의 집단 등 모양 구형, 액체형, 형태 없음 등

※ 정확한 동정법(identification)으로 이름과 학명을 밝히지 않고 콜로니 모양에 따라 4종류로 분류 하였다.

1번 개채군

사진

특징

- 콜로니 전체적으로 흰털을 지니고 있다.

- 털이 전체적으로 색을 가리기 때문에 탁한 색을 띄고 있다.

- 줄무늬를 4가지 내외로 가지고 있다.

- 이와 유사개체들은 주로 초록, 회색개열의 색을 명도, 채도만 다르게 가지고 있다.

- 크기는 1~3cm가량의 커다란 둥근 단일콜로니가 형성된다.

2번 개체군

사진

특징

- 겉 표면의 회색의 털이 많아 내부를 가늠할 수 없다.

- 크기는 1~3cm이나 대체로 1번보다는 크기가 크다.

- 1번과 같이 큰 단일 콜로니이나, 주변에 다른 콜 로니가 있으면 접합부가 생기지 않고 서로 배척 한다.

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3번 개체군

사진

특징

- 크기는 1cm이내의 매우 작은 크기로 둥근 모양이나 완전한 원은 아니며 색은 거의 대부분 흰색을 띄고 있다.

- 콜로니가 소규모로 한 구역에 많이 새겨 마치 군 락을 이루는 것과 같은 형태를 띠고 있다.

- 표면에 털이 거의 없고 작아 질감가늠이 어렵다.

4번 개체군

사진

특징

- 크기는 3mm내외로 매우 작은 크기를 가지고 있 으며, 색은 반투명색으로 표면이 매끈하며 광택이 비친다.

- 콜로니가 작으나 한 배지에 나타나는 계수가 많다.

- 그러나 4번은 3번과 달리 2번과 같이 서로 배척 하여 겹치는 콜로니가 없다.

○ 예비 실험Ⅱ - 간이 클린벤치 설계 및 제작

미생물 배양 시 외부환경과 작업환경이 분리되어야 하므로 클린벤치에서 의 작업이 요구된다. 그러나 클린벤치는 가격도 비싸고, 장소 확보에도 어려 움이 따라 한승진 교수님의 조언으로 간이클린벤치를 제작하게 되었다.

준비물 투명 아크릴, 아크릴 본드, 경첩 등

실험 방법

① 간이클린벤치의 필요조건을 토의한다.

·1인 이상이 작업할 수 있는 공간이 확보되어야 한다.

·내부가 보여야 작업이 용이하기 때문에 재료는 투명 아크릴 로 한다.

·작업자의 손 출입이 편하도록 설계하기 위해 입구를 경첩을 이용해 여닫이 문을 만들도록 한다.

② 가로 80㎝, 세로 40㎝, 높이 40㎝인 간이클린벤치 설계도를 만든다.

③ 제작해둔 설계도를 바탕으로 간이 클린벤치를 제작한다.

팔이 들어올 공간은 15㎝로 확보하기 위해 여닫이문은 25

㎝ 높이로 설계하고, 튼튼하게 하기 위해 4개의 경첩을 사 용해 문을 제작한다.

[클린벤치 설계] [클린벤치 제작]

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○ 예비 실험Ⅲ - 미생물 배양 배지 폐기

미생물이 배양된 배지는 그 생물적 특성 때문에 환경오염의 우려가 있다.

따라서 배양 실험이 끝난 뒤 배지를 완전하게 처리하여 폐기하여야 한다. 이에 한승진 교수님의 조언에 따라 70% 에탄올 처리와 락스 처리 실험을 하였다.

준비물 70% 에탄올, 락스

에탄올 처리

① 99% 에탄올 700mL에 증류수 300mL를 부어 70% 에 탄올 1L를 만든다.

② 수조에 배지가 잠길 정도로 70% 에탄올을 부어 준다.

③ 에탄올 증발을 방지하기 위해 수조 위에 알루미늄 호일을 덮은 뒤 1주일 뒤 관찰한다.

락스 처리

① 시중에 판매하는 락스를 수조에 배지가 잠길 정도로 부어 준다. (유한 락스 이용)

② 락스 증발을 방지하기 위해 수조 위에 알루미늄 호 일을 덮은 뒤 1주일 뒤 관찰한다.

<실험 결과>

실험 명 실험 결과

70% 알코올 제거 실험

- 알코올을 처리하자마자 콜로니 의 색이 어두워지기 시작했다.

- 검게 변한 것은 콜로니의 손 상으로 관찰되며 1주일 후 확인에도 검은색의 변함없음 으로 멸균됨으로 판단됨.

락스 제거 실험

- 3일차에 개봉 후 확인하니 콜로니 모양이 부서지며 멸 균이 되는 것으로 보임.

- 1주일 후에는 콜로니가 완전히 부식되어 없어진 것으로 보아 완전히 소멸된 것으로 보임.

○ 예비 실험Ⅳ - 미생물 프레파라트 관찰 및 사진촬영

미생물의 대표인 세균과 곰팡이의 생김새를 알기 위해 기존의 세균과 곰팡이 프레파라트를 이용해 관찰 및 사진촬영을 하였다.

<실험 결과>

[푸른곰팡이-Penicillium] X120 [주머니균류-Allomyces] X120 [누룩곰팡이-Aspergillus] X120

[수생곰팡이-Saprolegnia] X120 [Spirillum] X120 [Sprepto-Cocus] X120

[먹물버섯-Coprinus] X30 [누룩곰팡이-Aspergillus] X30 [Spirillum] X30

준비물 세균프레파라트 세트, 곰팡이 프레파라트 세트, 광학현미경 (OMB-HV600S), 실체현미경(OMB-RZ90)

관찰 및 사진촬영

① 세균 및 곰팡이 프레파라트를 광학현미경과 실체현 미경에서 관찰한다.

② 관찰한 결과를 기록하고 영상을 사진촬영 한다.

※ 광학현미경은 OMB-HV600S로 120배, 실체현미경은 OMB-RZ90로 30배 확대하여 촬영하였다.

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○ 본 실험Ⅰ- 식품 미생물 및 우리 주변의 미생물 배양

미생물 콜로니 아트 제작을 위해 우리 주변의 있는 미생물과 식품에 활용되는 식품 미생물을 배양하였다. 배양 조건에 따른 미생물 콜로니의 특징, 질감, 색깔, 모양 등을 수집하고 기록하여 예술품 제작에 활용한다.

※ 미생물 사진은 일반카메라와 OMB-RZ90 실체 현미경 카메라로 30배 촬영한다.

준비물 배지(LB plate), 멸균 면봉, 각종 식품, 우리 주변 채집물

실험 방법

① 우리 주변의 각종 식품 및 주변을 채집한다.

② 각 시료를 멸균 면봉으로 채취하여 배지에 도말한다.

액체 시료는 streaking하고, 고체 시료는 잘게 잘라 그 대로 배지 위에 두었다.

③ 도말한 재료를 실온에 두고 1주일 뒤 관찰한다.

재료 열매 곤충 솔방울 낙엽 뿌리 막걸리 연못물 운동장흙

갯수 2 2 2 2 2 2 2 2

재료 이스트 액티비아 바이오 명장 식초 액젖 된장 김치

갯수 2 2 2 2 2 2 2 2

<실험 결과>

재료 사진 특징

열매

- 시료주위로 매끈한 면의 흰색 불 투명 단일 콜로니가 나타남

- 그 외에도 노랑 계열의 매끈한 면 을 가진 단일 콜로니가 나타남

곤충 (내장 등)

- 주로 흰색의 풍성한 균사를 가짐.

- 매끈한 표면을 가지는 노란 둥근 모양의 콜로니가 나타남.

솔방울 + 씨앗

- 다른군에서는 주로 호기성 미생물 배양군에서만 곰팡이성 콜로니가 형성되는 경향이 있는 반면에 예 외적으로 혐기성 배양군에서 곰팡 이가 배양됨

낙엽

- 시료 주위로 흰색의 균사가 많은 콜로니가 배양됨

- 곰팡이 성이나 균사의 풍성함이 크지는 않다.

식물 뿌리

- 균사가 풍성한 곰팡이성 미생물 콜로니가 나타났다.

- 주로 흰색 계열의 색상이다.

막걸리

- 옅은 살구색의 구형 단일 콜로니 가 나타나며, 콜로니 표면에 주름 이 져있다.

- 콜로니는 대개 10mm 이내의 크기 를 가진다.

연못 물

- 옅은 흰색 또는 노란색의 표면이 매끈한 구형 단일콜로니를 가진다.

- 크기는 주로 1mm~5mm내외로 크 지 않다.

운동장 흙

- 흰색의 균사를 가지는 곰팡이가 배양됨.

- 주로 흰색의 콜로니가 배양

이스트

- 시료주변으로 흰색 콜로니가 나타남 - 다른 시료에서 배양한 개체보다

자라나는 속도가 현저히 느리며 콜로니의 형성이 관찰되지 않음.

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재료 사진 특징 요구르트

액티비아

- 두 배지에서 콜로니가 유사점이 많고, 차이가 크게 나지는 않는다.

- 콜로니의 구성 미생물은 유산균으 로 추정하고 있다

- 콜로니크기는 매우 작으며 수십 수백의 단일 콜로니들이 뭉쳐서 덩어리를 이룬다.

- 색은 주로 투명도가 높은 반투명 의 흰색이다.

요구르트 매일 BIO

요구르트 동원 명장

- 중간 검은색의 균사가 풍성한 단 일 구형 콜로니가 존재한다.

- 균사가 존재하나 적은 편이다.

※ 식초, 액젖, 된장, 김치에서는 곰팡이가 너무 심하게 생겨 바로 폐기처분 하였다.

○ 본 실험Ⅱ- 인체 부분 및 우리 주변의 미생물 배양

미생물 시료를 얻기 위해 공기 중 미생물과 인체 및 우리 주변의 미생물 을 배양하였다.

준비물 배지, 멸균 면봉, 우리 주변 채집물

실험 방법

① 인체 및 주변을 채집한다.

② 각 시료를 멸균 면봉으로 채취하여 배지에 도말한다.

공기 중 미생물은 뚜껑을 연 배지를 10시간 노출 후 배양하였다.

③ 도말한 재료를 실온에 두고 1주일 뒤 관찰한다.

재료 교실 화장실 선풍기 환풍구 겨드

랑이 ^배꼽 ^{손바닥 손가락} ^{귀 뒤}

갯수 1 1 1 1 1 1 1 1 1

[실체 영상 현미경으로 사진 촬영]

<실험 결과>

교실 대기

- 다양한 콜로니가 발생 된 것으로 보아 대기 중 다양한 미생물이 존재하 는 것으로 판단됨.

- 대기 중 미생물은 주로 곰팡이 종류가 많이 보임.

- 대부분 흰색계열에 일 부는 짙은 갈색을 함유.

- 매끈한 표면을 보이는 노란색의 콜로니가 보임.

화장실 대기

선풍기

- 매우 다양한 미생물 분 포를 보임

- 붉은 계열 색들이 보이 며 중간에 흰색을 띄는 개체가 있다.

환풍구

- 주로 짙은 분홍계열의 불규칙적인 (3mm 내외) 단일 콜로니로 이뤄져 있다.

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겨드 랑이

- 붉은색 매끈한 표면의 구형 콜로니(1mm내외) 보임.

배꼽

- 다양한 미생물 콜로니 분포를 보임.

ⓛ 노란색 매끈한 표면 구형

② 보라색 곰팡이 계열

③ 불규칙한 모양의 거친면 콜로니

손바닥

- 붉은색의 불규칙 적인 콜로니와 푸른 계열의 구형 콜로니가 나타났다.

- 매끈하기 보다는 표면 질감이 더칠다.

엄지 손가락

- 주로 청색계열의 구형 단일 콜로니가 나타났다.

귀 뒤

- 노랑계열의 반투명색 콜로니가 연속적으로 분포했으며, 콜로니 형 태가 불규칙적이다.

○ 본 실험Ⅲ- 배양 조건변화에 따른 콜로니 변화 관찰

온도 차이와 배지 성분 차이에 따른 콜로니 모양, 색깔, 질감의 변화를 관찰하였다. 온도 차이는 실온(25℃)와 인큐베이터((37℃)로 차이를 두고, 배지는 최대영양배지, 대장균전용배지, 대장균전용배지(암피실린포함), 표준한천배지, 일반세균배지 총 5종류를 사용하였다.

준비물

배지(일반세균전용배지, 대장균 전용배지, 대장균 전용배지 -AMP 포함, 표준한천 배지, 일반세균배지), 멸균 면봉, 대장균

※ 최대영양배지 – 일반세균을 검출 배양할 수 있는 최대영양배지

※ 대장균 전용배지 – 일반 표준한천 배지에 메틸렌블루를 포함하여 대장 균 배양 유무를 판단하기 쉽게 만든 배지

※ 대장균 전용배지-AMP 포함 : 대장균 전용 배지에 항생제 0.1%

Ampicillin을 포함한 배지

※ 표준한천 배지(LB 배지) - 트립톤을 영양소로 하는 주로 대장균를 배양하기 위해 제조된 배지

※ 일반세균배지 - 펩톤을 영양소를 하는 일반 세균 전용 배지

실험 방법

① 각 배지에 멸균 면봉으로 대장균을 채취하여 도말 (streaking) 한다.

② 도말한 배지를 각각 실온(평균 25℃)와 인큐베이터(3 7℃)에 두고 1주일 뒤 관찰한다.

[실온] [인큐베이터]

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<실험 결과>

배지

온도 상온 특징

(평균25℃) 인큐베이터 (평균 37℃)

최대 영양배지

관찰 안 됨

- 옅은 황색의 반투명하며 표면이 매끈한 단일 콜로 니 관찰함. (대장균 콜로니) - 상온 배지는 콜로니가

생기지 않음.

대장균 전용배지

- 콜로니의 크기는 인큐베이 터(37℃)가 상온(25℃)에 비해 크며 색이 진하다.

- 대장균은 반투명으로 두께 차로 인해 색이 다르다.

대장균 전용배지

- AMP 포함

- 황색 계열로 중심이 짙으며 가장자리는 옅은색을 띤다.

표준 한천 배지

- 대장균 콜로니가 관찰됨.

일반 세균 배지

- 인큐베이터(37℃) 배양에 서 검붉은 색의 콜로니 관찰됨.

- 콜로니의 크기는 인큐베 이터(37℃)가 상온(25℃) 에 비해 크다.

※ 대장균 콜로니는 옅은 황색의 반투명한 둥근 콜로니를 형성한다.

※ 콜로니의 크기는 인큐베이터(37℃)가 상온(25℃)에 비해 크고 색은 진하 다.

※ 배지에 따라 콜로니의 모양이 약간씩 차이가 있으며, 특히 일반세균배지의 인큐베이터에서는(37℃) 옅은 황색이 아니라 검붉은 색의 콜로니가 관찰되었 다.

○시설 활용 실적

시설/기기명 기기 사진 보유기관 활용 내용

Clean Bench 인제대학교 세균 오염 방지

OMB-HV600S 김해분성고등학교 콜로니 관찰 및 사진 촬영

OMB-RZ90 김해분성고등학교 콜로니 관찰 및 사진 촬영

Incubator 김해분성고등학교 미생물 배양

Micro Pipette 인제대학교

김해분성고등학교 대장균 시료 분사

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3. 연구 결과 및 시사점 □ 연구 결과

○ 미생물 콜로니 아트 제작

다양한 시료를 통해 배양된 미생물 콜로니로 미생물 콜로니 아트를 제작 한다. 특정 미생물을 순수 분리하여 배지에 그림을 그려 아트를 제작한다.

준비물 표준 한천 배지, 멸균 루프

실험 방법

① 미생물 콜로니 아트 밑그림을 종이에 그린다.

② 밑그림을 따라 표준 한천 배지에 다양한 색깔의 미 생물 콜로니를 멸균 루프에 찍은 뒤 그림을 그린다.

(한번 사용한 멸균 루프는 오염을 방지하기 위해 폐기한다.)

③ 완성된 배지는 인큐베이터(37℃)에 뒤집어 넣고, 15시간 이상 배양하면서 중간 중간에 관찰한다.

④ 배양된 미생물은 일반 카메라 및 실체 영상 현미경으로 촬영한다.

※ 또는, 촬영된 콜로니 영상에 포토샵이나 휴대폰 애플리케 이션을 이용해 꾸며서 활용하기도 한다.

<실험 결과>

[이! 진균] [해를 품은 구름] [고 녀석, 맛나겠다.]

[국화빵] [내 눈을 바라봐] [당근과 토끼]

[막대사탕] [꽃밭에서] [UFO]

○ 미생물 콜로니 아트를 활용한 생활 용품 제작

미생물에 대한 거부감을 줄이기 위해 미생물 콜로니 아트를 활용한 생활 용품 제작하고 미생물 콜로니 아트를 홍보하기 위한 홍보지를 만든다.

준비물 칼라 잉크젯 프린터, 전사지, 다리미

실험 방법

① 미생물 콜로니 아트를 전용 전사지에 칼라 잉크젯 프린트로 프린트 한다.

② 크기에 맞게 오린 뒤 에코백, 티셔츠, 파우치 등 다 양한 생활 용품에 뒤집어 다려준다.

③ 충분히 식힌 후 용지의 나머지 부분을 떼어주면 완 성이 된다.

<실험 결과>

[전사지 다림질 하기] [미생물콜로니아트 모음] [실생활에서 활용]

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□ 시사점

1. 미생물 배양과정에서의 오염 현상 방지

인체 부분 및 우리 주변의 미생물 배양 실험을 통하여 주변 공기 중 생각보다 많은 미생물이 존재함을 알았다. 또한 인체에도 많은 미생물이 존재한다는 것을 발견하였다. 즉 미생물 배양 시 외부 환경과 격리가 되지 않으면 공기 중의 곰팡이나 세균이 침입하여 배지가 오염될 수 있다. 이에 미생물 배양을 위해서는 실험 구역의 철저한 소독이 필요하며, 도말 한 후 배지 주변을 파라필름(parafilm)으로 밀봉하여 외부 대기와 차단하고 신체의 일부가 배지에 닫지 않도록 주의하여야 한다.

2. 락스의 소독작용을 이용한 환경 오염 방지

락스의 소독작용은 락스가 물에 희석되어 발포 당시에 생기는 차아염소 산(HOCL^-)이 살균작용을 나타낸다. 이 차아염소산은 유기물에 작용하면 발생기산소(O^-)가 발생하고, 이 발생기산소에 의해 미생물이 빠르게 제거 되었다. 따라서 실험에 사용한 미생물 폐기 시 유용하리라 생각된다.

3. 연구 주제의 희소성

미생물 아트 제작에 관한 선행연구가 드물다는 점에서 우리의 연구는 생명과학 분야 뿐만 아니라 현대 미술 분야에서도 활용되리라 여겨진다.

4. 배양 조건에 따른 미생물 색 변화

같은 대장균이라도 배지를 다르게 하였을 때 색이 다르게 나오는 것으로 보아 배양 조건을 더 다양하게 하면 하나의 미생물에서 다양한 색을 얻을 수 있을 것으로 여겨진다.

4. 홍보 및 사후 활용

○ 2016. 김해분성고등학교 과제연구, R&E발표대회 출품 ○ 2016. 김해분성고등학교 교지 수록

○ 2016. 김해분성고등학교 축제 포스터 전시

○ 미생물 아트의 상위 개념인 바이오 아트에 대해 알아보고, 2017년 김해분성고등학교 생물동아리 BEST 특화주제로 선정하여 활동하고 자 함.

○ 배양 조건 이외에도 미생물 콜로니 형태 변화에 영향을 끼칠 수 있는 변인을 알아보려함.

○ 미생물 배양에 관한 책자를 만들어 추후에 교내에서 미생물에 관한

실험을 할 때, 참고자료로 활용하게 하여 실험의 원활한 진행에 도움 을 줄 수 있음.

5. 참고문헌

○ [네이버 지식백과 : 사전적 정의 참고] http://terms.naver.com/

○ [네이버 사전 : 단어의 정의 참고] http://dic.naver.com/

○ 신승철(2016). 바이오아트 : 생명의 예술. 미진사.

○ 유민, 이혜영, 김병오 공저(2012). 미생물 실험서. 보문각.

○ 임다예슬, 김민영, 유재천(2011). 초과 배양 상태의 미생물 고체 배지 분석을 위한 콜로니 계수 프로그램. 대한전기학회 심포지엄 논문집.

362-363

○ 전혜숙(2016). 포스트휴먼 시대의 미술. 아카넷.

○ 정가진(2005). 미생물 도감Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ. 서울대출판부.

○ 정문열(2012). 트랜스제닉 바이오 아트의 탄생, 사례, 전망. 한국HCI 학회 학술대회, 1412-1412