소개글
"E.coli의 배양 조건, 분열시간, 성장곡선"에 대한 내용입니다.
목차
1. 미생물 생장곡선
1.1. 미생물의 분열과정(Binary cell division)
1.2. 회분식 배양에서의 미생물 생장곡선
1.2.1. 유도기(Lag phase)
1.2.2. 지수생장기(Exponential or Log phase)
1.2.3. 정체기(Stationary phase)
1.2.4. 사멸기(Death phase)
1.3. 세대시간
1.4. 미생물 생장 측정법
1.4.1. 생균수 측정법
1.4.2. 총균수 측정법
1.4.3. 건조중량 측정법
1.4.4. 흡광도 측정법
1.5. 분광광도계의 원리와 세포수 측정을 위한 탁도 측정법
1.6. 대장균의 생장 특성
2. 실험 목적 및 방법
2.1. 실험 재료 및 기구
2.2. 실험 방법
2.2.1. UV 측정
2.2.2. 생균수 측정
2.2.3. 평판도말법
3. 실험 결과 및 고찰
3.1. 시간에 따른 흡광도 변화
3.2. 시간에 따른 생균수 변화
3.3. 실험 오차 발생 원인 고찰
4. 참고 문헌
본문내용
1. 미생물 생장곡선
1.1. 미생물의 분열과정(Binary cell division)
대부분의 세균(Bacteria)은 이분법을 통해 증식하는데, 이분법에 의한 세포분열의 과정은 다음과 같다.
먼저 복제가 일어나기 전 세균 염색체는 응축된 상태로 존재한다. 대장균(Escherichia coli)의 경우 염색체를 완전히 펼치면 세포 길이의 500배에 달하는데, 이렇게 긴 염색체가 세포 안에 들어가기 위해서는 많이 감기고 접혀 있어야만 한다.
다음으로 복제원점(replication origin)이라고 불리는 세균 염색체의 특정부위에서 염색체 복제가 시작되어 염색체가 계속 복제됨에 따라 2개의 동일한 염색체가 형성된다.
그리고 세균 세포의 길이생장이 이루어지고 같은 시기에 2개의 염색체는 각각 반대 방향의 끝 쪽으로 이동한다. 이때 복제원점은 반대 방향의 끝쪽에 위치하게 되는데 몇 가지 단백질들이 복합체를 이룰 것으로 생각된다. 염색체가 이동하는 과정에서는 액틴 유사 단백질 (actin-like protein)의 중합이 관여함이 알려져 있다.
이어서 2개의 염색체가 양 끝으로 이동된 후 세포벽이 튜불린(tubulin)과 유사한 단백질의 작용으로 안쪽으로 오므라들기 시작한다. 새로운 세포벽의 형성이 완료되고 2개 세포가 격막에 의해 완전히 분리된다. 마지막으로 2개의 딸세포가 분리되고 염색체가 응축된다. 딸세포는 모세포와 동일한 염색체와 플라스미드(plasmid), 리보좀(ribosome)을 가지게 된다.
1.2. 회분식 배양에서의 미생물 생장곡선
1.2.1. 유도기(Lag phase)
유도기(lag phase)는 미생물을 새로운 배양액에 접종한 직후, 세포가 새로운 환경에 적응하면서 세포 구성물질, 효소, 핵산 등 필요 성분을 합성하는 시기이다. 이 시기에는 세포 수적인 증가가 나타나지 않는다. 대사활동이 왕성하고 세포는 커지지만 분열은 하지 않는다. 유도기는 미생물의 종류, 배지와 생육환경, 접종균의 상태 등에 영향을 받는다.
새로운 환경에 적응하는 동안 미생물은 영양분 섭취와 대사 변화를 위한 새로운 효소와 세포 구성 물질을 합성하느라 바쁘다. 이 과정에서 생장이나 분열은 일어나지 않지만, 곧 이어 본격적인 지수 생장이 시작된다. 유도기의 길이는 접종균의 상태나 배양 조건에 따라 달라지며, 적응이 빨리 이루어지면 유도기가 짧아지고 그렇지 않으면 유도기가 길어질 수 있다.
예를 들어 지수생장기 상태의 세포를 새로운 배지에 접종하면 유도기가 짧아지지만, 정지기 상태의 세포를 접종하면 유도기가 길어진다. 또한 온도, pH, 영양분 등의 배양 조건이 미생물에 적합하면 유도기가 짧아지고, 그렇지 않으면 유도기가 길어질 수 있다. 유도기의 길이는 실험 목적과 조건에 따라 중요한 의미를 가지므로, 미생물 실험 시 이를 고려해야 한다.
1.2.2. 지수생장기(Exponential or Log phase)
지수생장기(Exponential or Log phase)는 균이 2분법 증식을 활발하게 하는 시기로, 생산되는 균의 수가 사멸하는 균의 수에 비해 엄청나게 많아 균이 대수적으로 증가하는 경향을 보이는 시기이다. 이 시기에는 세대 시간과 세포의 크기가 일정하며, 세포질의 합성 속도와 세포 수 증가가 비례한다. 또한 세포의 생리적 활성이 가장 강한 시기로 물리적, 화학적 처리에 대한 감수성이 높다. 지수생장 속도는 유전적인 특성뿐 아니라 온도, 배지 조성 등의 환경 조건에 의해 영향을 받는다. 일반적으로 원핵생물은 진핵미생물에 비해 생장 속도가 빠르고 크기가 작은 진핵생물이 큰 것에 비해 더 빨리 자라며 부피에 대한 표면적이 크기 때문에 생장속도가 빠르다."
1.2.3. 정체기(Stationary phase)
정체기(Stationary phase)는 배양조 내부의 영양분이 고갈되고, 대사산물의 축적이 나타나는 시기이다. 신생되는 세포의 수와 사멸되는 세포의 수가 비슷한 상태로 유지되고 생존 미생물의 양적인 변동은 없으며, 내생포자가 형성되는 시기이다. 이 시기에는 세포의 모든 구성성분이 일정한 속도로 증가하며, 균일한 생장상태를 유지하게 된다. 배지 내 영양분이 서서히 고갈되고 대사산물이 축적되면서 세포 증식률과 사멸률이 같아져 세포 수의 증감이 없어지게 된다. 또한 이 시기에 일부 세포는 포자를 형성하여 영양분 및 환경의 악화에 대처하게 된다. 정체기가 지속되면 결국 사멸기에 접어들게 된다.
1.2.4. 사멸기(Death phase)
사멸기(Death phase)는 사멸하는 세포수가 증가하여 생존 미생물의 수가 감소하는 시기이다. 미생물의 종류에 따라 사멸기의 기간이 달라지며, 생균수는 급격히 감소하고 현탁도는 서서히 감소한다. 이 시기에는 다양한 효소(단백질 분해효소, 세포벽 분해효소 등)에 의해 세포구조의 변화가 일어나고, 사멸균의 용해(lysis)가 발생하기까지는 상당 시간이 소요된다.
사멸기가 나타나는 이유는 다음과 같다. 첫째, 영양분이 고갈되어 더 이상의 생장이 어려워진다. 정체기 이후 배지 내 기질이 고갈되면 더 이상의 세포증식이 어렵게 되고, 오히려 세포사멸이 증가하여 전체 세포수가 감소하게 된다. 둘째, 배양액 내 유해한 대사산물이 축적되어 세포에 독성으로 작용한다. 미생물의 대사활동으로 인...
참고 자료
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