세포 영양소 - 생장배지 및 요약

생장배지

생장배지의 대표적인 두 형태는 제한배지(defined media)와 복합배지(complex media)이다. 제한배지는 화학조성을 알고 있는 순수 화합물의 일정한 양을 포함한다. 포도당, (NH₄)₂SO₄, KH₂PO₄, MgC₂를 포함한 배지는 제한배지이다. 복합배지는 화학조성이 정확히 알려지지 않은 자연 화합물을 포함한다. 효모추출물, 펩톤, 당 밀, 또는 옥수수추출액을 포함한 배지는 복합배지가 된다. 복합배지는 대개 필요한 생장인자, 비타민, 호르몬, 미량원소를 공급할 수 있으므로 제한배지에서보다 더 높은 균체수율을 얻을 수 있다. 대부분의 경우 복합배지는 제한배지보다 값이 싸다. 제한배지를 이용할 때의 우선적인 이점은 결과의 재현을 보다 더 용이하게 하며 작업자가 발효를 더 잘 제어할 수 있다는 것이다. 더욱이 산물의 회수와 정제는 제한 배지에서 종종 더 쉽고 비용이 적게 든다.

 

 

요약

미생물들은 매우 다양한 조건에서도. 자랄 수 있다. 비등점 이상 또는 어는점 이하의 온도, 고농도의 염, 고압 (>1000기압), 낮거나 매우 높은 pH(약 1에서 10까지)에 서도 생장할 수 있다. 산소를 이용해야 하는 세포를 호기성(aerobic) 세포라 하고 산 소가 독성이 되는 세포를 혐기성(anaerobic) 세포라 한다. 산소의 존재에 상관없이 성장할 수 있는 세포를 통성혐기성(facultative) 세포라 한다.

세포는 크게 원핵(procaryotic), 진핵(eucaryotic) 세포로 나눌 수 있다. 진핵세포가 더욱 복잡하다. 진핵세포에는 염색체 또는 유전물질의 주위에 막이 존재하나 원핵세포는 그렇지 않다.

원핵세포는 크게 두 개의 군으로 나누어진다 : 진정박테리아와 고박테리아. 고박 테리아는 고대 생물체들의 군으로, 메탄생성 미생물(메탄 생산), 호염성 박테리아(고농도의 염이 존재하는 곳에서 생육), 호열호산성군(고온, 높은 산성의 조건에서 가장 생육이 좋다)을 포함하는 군이다. 대부분의 진정박테리아는 그람양성(gram-positive)과 그람음성(gram-negative)으로 나뉜다. 그람양성세포는 내막과 튼튼한 세포벽을 가진다. 그람음성세포는 내막과 외막을 가지고 있다. 외막은 세포벽에 의해 지지가 되고 있으나 그람양성세포의 그것보다 덜 단단하다. 시아노박테리아(남조류)는 진정박테리아 중에서 광합성을 하는 미생물이다.

진핵생물은 단세포 생물체와 다세포 생물체를 모두 포함한다. 진균류, 효모, 조류, 원생동물이 단세포의 진핵생물이고 식물과 동물이 다세포의 진핵생물이다.

바이러스(virus)는 복제가 가능한 절대기생체이다. 일부 바이러스는 유전정보저장을 위하여 DNA나 RNA를 이용하기도 한다. 박테리아에만 특이적인 바이러스를 박테리오파지(bacteriophage) 또는 파지라고 한다.

모든 세포는 거대분자(단백질, RNA, DNA)를 함유한다. 이들 세포의 다른 필수적인 구성 물질은 지방과 탄수화물로 이루어져 있다. 단백질은 아미노산의 중합체이다. 전형적으로 20개의 다른 아미노산이 사용된다. 아미노산은 서로 다른 측쇄기를 가지고 있다. 아미노산의 배열이 단백질의 1차 구조(primary structure)를 결정한다. 아미노산의 서로 다른 측쇄기들의 상호작용(수소결합, 이황화결합, 친수성 또는 소 수성 부분)은 단백질의 2차, 3차 구조(secondary, tertiary structure)를 결정한다. 서로 다른 폴리펩타이드 사슬이 결합하여 형성된 최종 구조를 4차 구조(quaternary structure)라고 한다. 단백질의 3차원 형태는 단백질의 기능과 관계있다.

DNA와 RNA는 뉴클레오타이드의 중합체이다. DNA는 세포의 유전정보를 가지고 있다. RNA는 유전정보를 실제의 단백질로 만드는 과정인 전사, 번역에 관계한다. 전령 RNA는 유전암호를 전사하고, 운반 RNA는 특정한 아미노산을 단백질합성 반응이 일어나는 위치로 이동시켜 주는 역할을 하며, 리보솜 RNA는 단백질합성에 관계하는 리보솜의 필수성분이 된다.

뉴클레오타이드는 DNA, RNA의 단위체의 역할뿐만 아니라 세포에너지 대사 과정에서 중요한 역할을 한다. ATP의 고에너지 인산결합(high-energy phosphate bond)은 에너지를 저장한다. 열역학적인 측면에서 자발적으로 일어날 수 없는 화학 반응도 ATP의 가수분해와 연결되면 반응이 진행된다. NAD와 NADP는 환원력 (reducing power)의 중요한 운반체이다.

당으로 구성된 탄수화물과 당의 중합체를 다당류(polysaccharide)라고 부른다. 당은 쉽게 산화되어 에너지를 발생시킬 수 있는 편리한 물질이다. 다당류는 섬유소와 같이 구조 형성에 중요한 역할을 하며 전분처럼 탄소와 에너지의 저장에도 이용된다.

지질(lipid)과 이와 관련된 화합물들은 세포막의 구성에 결정적인 역할을 한다. 일 부 지방은 에너지 저장원으로 이용된다. 많은 생장인자나 호르몬이 지질물질을 함유하고 있다. 인지질(phospholipid)은 생체 세포막의 주 구성성분이다.

세포형태를 유지하기 위해서는 영양소의 선택적인 흡수가 필요하다. 다량영양소 (macronutrient)는 많은 양이 요구되고 미량영양소(micronutrien)는 낮은 농도로 세 포에서 이용되나. 농도가 너무 높으면 독성을 나타낸다.

제한배지(defined medium)에 첨가되는 모든 성분은 확인할 수 있는 화학물질이다. 복합배지(complex medium)에 포함되는 물질 중 일부는 화학적으로 밝혀지지 않은 것 들이다(예, 효모추출물).