11. 미생물의 종류 -1

생물공학에서 항생물질, 다양한 유기용매 및 단백질을 생산하는 미생물 중 하나인 박테리아에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

 

박테리아(細菌, bacteria)

박테리아는 일반적으로 크기가 2.0~1.5μm X 1.0~0.5μm이며, 한 세포의 무게는 약 10~12g입니다. 박테리아를 사람 정도로 확대하면 지구의 크기와 거의 같고, 약 10억 개의 세균 세포가 모여 약 1mg의 무게를 가지게 되므로 박테리아의 크기를 짐작할 수 있습니다. 박테리아는 단일 세포로 이루어져 있으며 분열에 의해 증식합니다. 박테리아의 외형에 따라 나누면 구형 구균(球菌, coccus), 원통형 간균(菌, bacillus), 비브리오(vibrio) 등으로 나눌 수 있습니다. 박테리아의 성장 특성에 따라 산소가 필요한 호기성 박테리아와 산소가 있는 경우 억제되는 혐기성 박테리아로 나뉘고, 호기성 Bacillus 속과 혐기성 Clostridium 속 박테리아는 성장 환경이 악화하면 생식세포인 포자(胞子, endospore)를 형성합니다. 이 포자는 휴면 상태이며 열, 방사선, 화학물질에 대한 내성이 강해 살균하기 어려운 문제를 일으킬 수 있습니다.
포자의 성장 단계에 있는 일반적인 세포를 영양 세포(vegetative cell)라고 합니다. 포자를 형성하지 않는 일반적인 유형의 박테리아에는 유산균(Lactobacillus, Streptococcus, Leuconostoc), Pseudomonas, Rhizobium, 초산균(Acetobacter, Gluconobacter), enteric 균 또는 coliform 균(Rhodospirillium, Corynebacterium) 등이 있습니다.
박테리아는 세포벽 구조의 차이에 따라 구분하는 방법으로서 그람 염색(Gram staining)으로 염색된 그람 양성(Gram positive) 박테리아와 그람 염색으로 염색된 그람 음성(Gram negative) 박테리아로 분류됩니다. 
그람 양성 박테리아 세포는 단백질, 지질, 탄수화물로 구성된 지질 이중층 내막인 세포질 막(cytoplasmic membrane)과 테이코산(teichoic acid)에 공유 결합한 여러 층의 펩티도글리칸(peptidoglycan)의 두껍고 단단한 세포벽입니다. 펩티도글리칸층은 N- acetyl glucosamine과 N-acetylmuramic acid가 교대로 결합한 여러 개의 펩티도글리칸 사슬로 구성되어 있습니다. 펜타펩타이드는 인접한 펩티도글리칸 사슬의 N- acetylmuramic acid에 결합한 테트라 펩타이드와 N- acetylmuramic acid에 결합한 테트라 펩타이드 사이를 매개하며, 아미노산을 포함하는 복잡한 다당류와 교차 결합한 네트워크 구조를 가지고 있습니다. 그람 양성 세포는 내막인 세포질 막만 가지고 있어 단백질의 세포외 분비가 용이합니다.
반면에 대장균(E. coli)과 같은 그람 음성 박테리아의 세포는 내막에 의해 지지가 되는 외막과 얇은 펩티도글리칸층을 가지고 있습니다. 외막은 지질다당류, 지단백, 지질 등으로 구성되어 있습니다.
박테리아에는 운동성(motile)과 비운동성(non-motile)이 포함되며, 박테리아의 운동성은 편모(flagellum) 때문입니다. 박테리아의 수와 위치에 따라 단극모(單極毛), 양극모(兩極毛), 극속모(極束毛), 주편모(周鞭毛)로 나뉩니다.
분류학에서 방선균류는 분열균강(綱)의 방선균목(線菌目, Actinomycetales)에 속하며 Actinomycetaceae과(科)와  Streptomycetaceae과 등으로 나뉩니다. 박테리아와 곰팡이 사이의 중간 형태로 세포가 긴 실 모양(vegetative mycelium)으로 분기(分岐, branching)하고 분생포자(分生胞子, conidia)를 만든다는 점에서 곰팡이와 유사합니다. 그러나 곰팡이에 비해 크기가 매우 작고 균사(菌絲, hyphae)의 폭이 1μm 미만입니다.

박테리아는 종류만큼이나 많은 물질을 생산하며, 스스로를 보호하는 데 사용되는 생성물질은 인간에게 질병을 일으킬 수 있지만 적절한 환경 조성을 통해 적용되면 항생제와 같은 중요한 자원이 될 수도 있습니다. 박테리아의 세포벽 구조의 차이를 확인하면서 배양 환경을 조성할 때 주의해야 할 특성에 대해 알아봤습니다. 다음 게시물에서는 대표적인 미생물인 효모, 사상균, 조류에 대해 살펴보겠습니다.