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1. 극한 환경 미생물의 특성과 산업적 활용
1.1. 극한 미생물의 개념 및 생육환경
극한 미생물이란 생명체가 존재하기 어렵다고 생각되는 극한 환경에 적응하여 사는 미생물이다. 극한 미생물은 온도를 기준으로 55℃ 이상에서 생육하는 고온성 미생물, 80℃ 이상에서 성장하는 초고온성 미생물, 4℃ 이하에서 활발하게 활동하는 저온성 미생물 등으로 나뉜다. 또한 500기압(해저 5000m 상당) 이상의 고압에도 견딜 수 있는 고압성 미생물, 수분을 찾기 어려운 사막에서 생활하는 건조내성 미생물도 있다. 이와 함께 pH 1∼2의 산성 환경을 좋아하는 호산성 미생물, pH 10∼12의 알칼리성 환경을 선호하는 호알칼리성 미생물, 염분 농도가 20∼30%로 높은 환경에서 볼 수 있는 호염성 미생물 등으로 분류된다. 이러한 극한 환경 미생물은 온도, 압력, pH, 염분 등 생명체가 존재하기 어려운 극한 조건에 적응할 수 있는 특수한 능력을 가지고 있다.
1.2. 극한 미생물의 분류
극한 미생물은 55℃ 이상의 고온 환경에 적응하여 생육하는 고온성 미생물(thermo-loving microbes, THERMOPHILES), 4℃ 이하의 저온 환경에서 생육하는 저온성 미생물(cold-loving microbes, PSYCHROPHILES), pH1~2의 산성 환경에서 생육하는 호산성 미생물(acid-loving microbes, ACIDOPHILES), pH10~12의 알칼리성 환경에서 생육하는 호알칼리성 미생물(alkali-loving microbes, ALKALOPHILES), 20~30% 염분환경에서 생육하는 호염성 미생물(salt-loving microbes, HALOPHILES), 500기압 이상의 고압 심해저 환경에서 생육하는 고압성 미생물(pressure-loving microbes, BAROPHILES), 사막 등의 건조 환경에서 생육하는 건조내성 미생물(dry-loving microbes, XEROPHILES) 등으로 분류된다"라고 볼 수 있다.
1.3. 극한 미생물의 산업적 활용
극한 미생물 이용기술은 극한 환경에 적응하여 생육하는 극한 미생물의 탐색·분리·보존 및 체계적인 계통적 분류 체계의 구축을 통한 신규 미생물의 자원화 기술과 신규로 탐색·분리된 극한 미생물의 산업적 이용기술을 포함한다. 이러한 극한 미생물 이용기술에 속하는 주요기술로는 ① 극한미생물의 탐색·분리·보존기술, ② 극한 미생물의 계통적 분류기술, ③ 극한 미생물의 게놈 분석 연구, ④ 극한 미생물이 보유한 극한 효소 (extremozyme)의 분리 및 특성연구를 통한 산업적 이용기술, ⑤ 극한 미생물을 이용한 환경정화기술, ⑥ 화학공정의 대체 보완 및 지속가능개발(Sustainable Development)을 위한 환경 조화형 생물전환공정기술 등이 있다.
극한 환경에서 서식하는 미생물은 특수한 생리·생화학적 특성을 가지고 있어 다양한 산업적 활용이 가능하다. 예를 들어 극한 효소는 다양한 공정에서 활용되고 있는데, 알파-아밀라아제, 섬유소분해효소(섬유 및 펄프와 제지 산업), 베타-갈락토시다아제(우유에서 젖당 제거), 리파아제(세제 및 향료), 단백질분해효소(세제 및 연화제) 등이 있다. 이들 극한 효소는 고온, 저온, 고압 등의 극한 환경에서도 높은 안정성과 활성을 유지할 수 있어 관련 산업에서 활용도가 높다.
또한 극한 미생물을 이용한 환경정화 기술도 주목받고 있다. 산성 광산배수지역이나 방사성 폐기물 지역 등 오염된 환경의 정화에 극한 미생물이 활용될 수 있다. 이들 미생물은 극한 환경에 적응한 대사 특성을 가지고 있어 다...
