Life & Food Sciences Life & Food Sciences
3부 미생물의 세계
1. 원핵생물 (prokaryotes)
- 정의: 세포소기관이 없는 단세포생물 - 지구상 물질순환과정에 필수적
-> 물질의 분해
-> 질소고정, 광합성 등
- 세균(bacteria), 고세균(archaea)로 세분 - 다양한 서식환경
-> 동물체와의 연관성 : 전체종류의 1%만 관련
Rhizobium
sp3부 미생물의 세계
2. 원핵세포 구조
- 세포막으로 둘러싸인 원형질, DNA, 핵산 포함 1) 내부구조
- 핵양체(nucleoid) : RNA, DNA, 단백질포함 한 개의 큰 원형 염색체 - Plasmid : 1개 이상 염색체와 별개로 존재
-> 독립적 복제
-> 다른세포로 전이 가능
-> 독성물질에 대한 내성유전자, 질병발현유전자 등 포함 -> 생존에 필수적이지 않으나 부가적유용성제공
- ribosome: 단백질 합성
- 내생포자(endospore) : 열악한 환경에 대한 저항성 -> 적어진 원형질량, 두꺼워진 세포벽
-> non-live state vs vegetative state
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3부 미생물의 세계
Nucleoid Nucleoid Plasmid and endospore
Plasmid and endospore
3부 미생물의 세계
2) 외부구조
- 세포벽(cell wall) : peptidoglycan이 중요성분 -> 페니실린 : peptidoglycan 생합성 방해 -> 그람 염색에 의해 구분 : 그람 양성 vs 음성 - flagella : 세포의 이동
- pili : 부착기능 -> sexpili : 유전물질 전달
- glycocalyx(당질피질) : 부착, 건조저항성, 면역계에 대한 생존력 증대 -> capsule or slime layer 의 구성성분
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3부 미생물의 세계
Gram staining
Gram staining
3부 미생물의 세계
원핵세포 외부구조
원핵세포 외부구조
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3부 미생물의 세계
3. 원핵세포 분류
- Gen-Bank 등록 원핵생물 수 : 14,000 종 (1000종: 고세균) - 전통적 분류 vs 분자생물학적 분류
-> 세포형태 : 구균(cocci), 간균(bacilli), 나선균(spirilla) ->
Strepto
-: 연쇄상,Staphylo
-: 포도상3부 미생물의 세계
- 탄소원의 종류 : autotroph(독립영양생물) vs heterotroph (종속영양생물) - 에너지원의 종류 : phototroph (광영양생물) vs chemotroph (화학영양생물)
- 공기이용 : aerobic(호기성) vs anaerobic (혐기성) -> obligate(절대), facultative(통성)
☞ 분자생물학적 분류
- rRNA 염기서열 분석 -> 대표서열(signature sequence) ->상동성 조사 -> phylogenetic tree (계통수) 작성
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3부 미생물의 세계
4. 유전자 전달
1) 수직적 유전자 전달 : - 세대간의 유전자 전달
- binary fission에 의한 증식과정 중 발생
3부 미생물의 세계
2) 수평적 유전자 전달 :
- 동일 세대간의 유전자 전달
- DNA 전체 혹은 일부 전달 -> 새로운형질 부여 - 응용과학에 중요하게 이용 : 의학, 약학, 생명공학
(1) transformation (형질전환)
- 외부로 방출된 DNA가 다른 세포에 끼어 들어가는 과정 - competent cell : DNA를 수용할 수 있는 능력을 가진 세포
(2) transduction(형질도입)
- 바이러스 복제과정 중 숙주세포의 DNA 전이
- 다른 종 간의 유전자 이동은 불가능 -> 숙주특이성
(3) conjugation(접합)
- sex pilus(성선모)를 통한 sex factor(성인자)의 이동 - 항생제 내성유전자의 전파 등
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3부 미생물의 세계
Transformation
Transformation
Conjugation
Conjugation
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3부 미생물의 세계
5. 원핵생물과 인간
- 생활과정 중 지속적 접촉 1) 병원성 세균
-> 공기감염, 절지동물을 통한 감염, 접촉감염, 음식물 식수를 통한 감염
3부 미생물의 세계
2) 생물학적 무기
3) 대사공학을 이용한 산업적 이용
- 식품 : 빵, 발효유, 치즈, 맥주, 전통음식 - 의약 : vitamin B, 항생제, 효소제제 - 감미료, 향료,
- 환경 : 폐수처리, 생물정화(중금속, 폭발물) - 생명공학 연구
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미생물을 이용한 항균 HFA 생산 과 이용 미생물을 이용한 항균 HFA 생산 과 이용
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