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1. 미생물학이란?
1.1. 미생물학의 범위
미생물학의 범위는 현미경으로 관찰이 필요한 작은 생물을 전문적으로 다루는 생물학의 분야이다. 미생물의 분류군에는 세균, 바이러스, 진균류, 원생동물, 조류가 포함되며, 바이러스는 일반적으로 생물로 취급하지 않지만 미생물학에서 다룬다. 미생물학은 면역학, 공중보건, 전염병학, 식품 및 유제품 미생물학, 생명공학, 유전공학 등 다양한 분야를 포함하고 있다. 미생물 연구의 장점은 번식 속도가 빨라 많은 수로 배양할 수 있고, 단점은 크기가 작아 현미경을 사용해야 한다는 것이다. 미생물 연구 분야는 유전, 생리, 이익과 손해의 특징, 환경 상호작용, 생물체와의 상호작용, 농업과 산업에서의 활용 등을 포함한다.
1.2. 미생물의 일반적 특성과 지구환경에서 그들의 역할
1.2.1. 미생물의 기원과 우월성
미생물은 약 35억 년 전 지구상에 등장한 것으로 알려져 있다. 이들은 지구 서식처 발달과 생물 진화에 큰 영향을 미쳤다는 점에서 매우 우월한 존재라 할 수 있다. 특히 원핵세포인 미생물은 핵막과 세포소기관이 없는 단순한 구조를 지니고 있지만, 극한 환경에서도 생존할 수 있는 탁월한 능력을 보유하고 있다.
이러한 원핵세포는 지구 초기 환경에 가장 적합한 생명체였기 때문에 빠르게 번식하며 지구 생태계 형성에 핵심적인 역할을 했다. 대기 중 산소 농도를 높이고 토양 형성에 기여하는 등 지구 환경에 지대한 영향을 끼쳤다는 점에서 미생물의 우월성을 엿볼 수 있다.
약 18억 년 전에는 원핵세포가 다른 세포 내에 공생하면서 진핵세포가 발생했다. 이 진핵생물은 조류, 원생동물, 식물, 동물 등으로 진화하며 더욱 복잡한 구조와 기능을 갖추게 되었다. 하지만 이들 진핵생물도 근본적으로는 원핵세포에서 분화한 것이므로, 미생물의 기원과 우월성은 모든 생명체의 근간을 이루고 있다고 할 수 있다."
1.2.2. 미생물의 세포 구성
미생물의 세포 구성은 원핵세포와 진핵세포로 크게 나뉜다. 원핵세포인 세균과 고세균은 핵막과 세포소기관이 없는 반면, 진핵세포인 원생동물, 곰팡이, 식물, 동물은 핵막과 다양한 세포소기관을 가지고 있다.
원핵세포에는 핵막이 없고 유전물질이 세포질 속에 산재해 있으며, 막으로 둘러싸인 별도의 세포소기관이 없다. 반면 진핵세포에는 핵막과 함께 미토콘드리아, 골지체, 소포체 등의 세포소기관이 잘 발달되어 있다. 이러한 세포소기관들은 각자 특화된 기능을 수행하며 세포 내 물질대사와 에너지 생산, 물질 합성 등의 역할을 담당한다.
원핵생물은 대부분 단세포로 이루어져 있으며, 진핵생물 중에서는 원생동물, 조류, 곰팡이 등이 단세포이고 식물과 동물은 다세포 생물이다. 단세포 생물은 개체 전체가 하나의 세포로 구성되어 있어 모든 생명활동을 단일 세포 내에서 수행하지만, 다세포 생물은 분화된 세포들이 모여 각기 다른 기능을 담당하며 상호작용한다.
이처럼 미생물은 세포의 구조와 조직화 수준에 따라 원핵생물과 진핵생물로 구분되며, 각각의 특징을 지니고 있다. 이러한 차이는 미생물의 기원과 진화 과정에서 비롯된 것으로, 미생물의 다양성과 복잡성을 보여주는 중요한 특징이라고 할 수 있다.
1.2.3. 미생물의 크기: 얼마나 작아야 작은 것인가?
일반적으로 미생물의 크기는 10nm(바이러스)에서 3,4mm(원생동물)의 범위에 있다""
대부분의 미생물은 이보다 작은 영역에 속하며, 현미경 없이는 직접 관찰할 수 없을 정도로 작은 크기를 가지고 있다""
가장 작은 미생물인 바이러스는 단순한 유전물질과 단백질로 이루어진 입자에 불과하며, 크기가 10nm 정도로 매우 작아 세포라고 보기 어려운 상태이다""
반면에 가장 큰 미생물로 여겨지는 원생동물은 3,4mm 정도의 크기를 가지며, 이들은 보통 현미경으로도 쉽게 관찰할 수 있는 수준이다""
미생물의 크기는 매우 다양하지만, 대부분이 현미경 없이는 관찰할 수 없을 정도로 작은 것이 특징이다"" 이처럼 미시적인 크기로 인해 미생물의 연구와 관찰에는 현미경의 발달이 필수적이었다""
1.2.4. 에너지와 영양분 흐름에 관여하는 미생물
미생물은 지구 생태계에 있어서 에너지와...
