생리학, 생물공학, 생물, 약학 과목 공부에 도움이 되는 약품 미생물학 요약 정리 2. 원핵미생물의 형태와 분류

2. 원핵미생물의 형태와 분류

 

2-1. 세균의 세포 형태와 구조

 

1. 세균의 형태
①구균 (cocci) : 둥근 모양
②간균 (bacilli) : 막대 모양
나선균 (Spirillium) : 굽은 모양

 

2. 세균의 구조
(1) 당피 glycocalyx : 세균에 따라 있는경우도 있고 가장 외측에 위치
다당류나 폴리펩타이드로 구성, 단단히 붙어있고 잘 조직화되어 있다면
이것을 capsule 이라한다.
느슨히 붙어있고 가변적인 형태는 점액질층 이라고한다.
또한 타일모양으로 잘 배열된 당단백 외층을 S-layer라고 부른다.
생물막biofilm 형성에도 관여한다.
- 항생제 내성에도 관여하며 치료를 어렵게 한다.
- 수분을 함유하고 있어 건조를 막고 식세포로 부터 세균을 보호함

 

(2) 세균의 세포벽
Mycoplasma를 제외한 모든 세균은 세포벽을 가지고 있다.
Gram염색에 의한 (+), (-)로 구분
G(+)의 세포벽은 20~80 nm, G(-)의 세포벽은 1~3 nm, 7~8 nm의 외막

 

Periplasm : 세포막과 외막사이의 공간 ,
그람 음성의 경우에 다양한 효소가 존재하며 물질수송,
세포와 분비 단백질의 3차구조 형성,
펩티도글리칸 합성 등의 기능수행

 

Peptidoglycan
-구성 : 아미노당(amino sugar)*와 아미노산**의 혼합중합체
당에 의해 형성된 glycan 사슬이 peptide cross-link로 연결
* N-acetylglucosamine(NAG), N-acetylmuramic acid(NAM)
→ glycosidic bond로 연결되어 골격을 이룸
** D-alanine, D-glutamic acid, diaminopimelic acid(DAP)

 

세포벽과 삼투압
세포벽은 삼투압에 견디는 작용을 한다.

 

Lysozyme : Peptidogycan의 NAG-NAM을 분해
페니실린 : Peptidoglycan 의 펩타이드 결합형성 방해

 

그람양성세균 + penicillin --- 배양하면 원형질체 protoplast 형성
그람 음성세균 + Penicillin ---- 배양하면 등형체 spheroplast 형성

 

예외적인 세포벽 :
Mycoplasma :세포벽이 없어 세포막이 스테롤 성분 함유하며 삼투압에 견디는 강도를 유지

 

Mycobacteria : 결핵의 원인균, 그람양성균, 기존의 그람양성과 차이 많다.
소수성이 매우 강한 Mycolic acid와 소수성이 강한 지질성분자와 존재,
이것을 Waxy coat라고 한다. Mycolic acid는 당지질이다.
외막이 소수성으로 항생제가 잘 침투하지 않음

 

항산성세균 : 항산성염색. Carbolfuchsin으로 가열 염색후,
산성알콜로 탈색시킬때 탈색되지 않음.

 

진핵세포의 세포벽과 당피
진균의 세포벽 – 진균분류에 가장 중요한것은 세포벽의 성분이며, 그 중 chitin이 가장중요
효모 – 글루칸과 만난의 다당체로 구성
타 진균 – 셀룰로오스를 가진 것도 존재
조류 algea – 셀룰로오스를 포함하는 다당체
원생동물의 세포벽 – 진정한 의미의 세포벽 없음,보통 유연한 단백질로구성된 pellicle이라는 얇은 층
으로 구성.

 

세포질cytoplasm 70%가 수분

 핵영역, 핵양체 - 진핵세포는 핵내에 2게 이상의 염색체 있음
원핵세포는 핵이없고 (핵 영역, 핵양체) 보통 단일분자의 환자 DNA로 구성,
negative super coil 형태.
plasmid 존재 : 특정약물이나 금속에 대한 저항성, 특정물질 분해, 독소생산, 유전자 교환 등
세균에 유리하게 형질을 부여하기도 한다.

 

 Ribosome- rRNA와 단백질로 구성된, 단백질 합성장소
원핵- 70S(50S + 30S) , 진핵- 80S ( 침강계수 Svedvergo unit)

 

봉입체 inclusion body –
각종 유기물과 무기물이 침적 , 종류는 다양하고 특정종에 특정 봉입체가 있는 경우도 있다.
다당체 과립, 지질봉입체, Carboxysome 등이 존재.

 

지질봉입체는 poly-β -hydroxybutyric acid(PHB)가 공통적으로 많이 구성되어 있고
다량체를 poly-β -hydroxyalkanoate(PHA)라 하기도 한다.

 

Carboxysome은 리불로오스4,5-이인산 탈탄산효소를 포함하는 봉입체로
광합성세균의 이산화탄소고정에 관여한다.

 

무기질을 포함한 봉입체 - 이염소체(통칭하여 Volutin으로 알려짐,
무기인산 중합체, 디프테리아의 특징, 메틸렌 블루 염색하며 적색을 띰),
황과립, 자석체(Fe3O4로 이루어짐), 기포(수생세균에 부력재공)

 

Chaperon-
단백질의 3차구조를 결정하는데 관여하는 단백질(잘못된 3차 구조 고침),
바이러스 감염, 영양결핍, 저온고온, 스트레스에 의해 유도되기에
Heat shot proein, 또는, 스트레스 단백질로 알려져 있다
대장균의 DnaK(진핵의 Hsp 70), GroEL(진핵생물의 Hsp60), SecB 등이 있다.

 

내생포자- dipicolinic acid , Calcium으로 구성
열과 화학물질에 대한 저항성 높음.
외막 > 피질 > 중심벽 >세포막 > 핵

 

• 섬모 fimbriae – 숙주세포의 조직이나 고체표면 부착에 관여,
세균의 접합에 관여하는 좀더 큰 성섬모, sex pili도 있으며 있으며
때로 파지부착의 수용체가 되기도 함

 

• 세균의 운동성 - 주화성(chemotaxis), 주광성(Phototaxis), 주기성(aerotaxis)
화학물질에는 attractant 와 repellent가 있다.
또한 수용체에 화학물질이 결합하였다면 Run과 Tumble을
반복하면서 나아가게 된다.

 

• 편모(flagellum)의 분류
① 무모균(atrichate):편모가 없는 균,
② 단모균(Mmonotrichate):
③ 총모균(lophotrichate):한 끝에 다수의 편모가 있는 균,
④ 양모균(amphitrichate):양 끝에 1개씩 편모가 있는 균,
⑤ 주모균(peritrichate):주위에 많은 편모가 있는 균

 

• 편모의 구조
- Filament, hook, basal body로 나뉨
- Basal body: 세포질막-M ring-O ring-Rod-P ring(peptidoglycan 층)
-L ring(LPS 막)의 순서로 연결