본문내용
1. 주변 상재균 검사
1.1. 배지 관찰
실험 결과 관찰에 따르면, 냉난방기의 필터에서 채취한 균은 한 개의 작은 colony가 형성되었고, 정수기에서는 균이 검출되지 않았다. 실험대에서는 하얀색과 노란색의 두 종류의 colony가 관찰되었고, 손톱 밑에서 채취한 균이 가장 큰 규모의 노란색 colony를 형성하였다. 그 주위로 작은 하얀색 colony들도 형성된 것을 볼 수 있었다. 이러한 관찰 결과로 볼 때, 손톱 밑에서 채취한 균이 가장 많은 양의 세균이 존재했던 것으로 추정된다.
1.2. Gram staining 결과 관찰
균 채 취 장 소 냉난방기 필터 실험대 손톱 밑 Gram staining - - + 균 의 형 태 구균 구균 + 간균
냉난방기 필터의 경우 비교적 균일한 cocci 모양의 균이 염색되었고 실험대와 손톱 밑의 경우 cocci에 더하여 rod shape이 혼재되어 관찰되었다. 그리고 그람 염색결과 양성과 음성의 혼재도 관찰되었다.
이에 대한 두가지 가능성을 고려해볼 수 있다. 첫째, 최초로 면봉에 균을 묻힐 때 두 종류의 균을 같이 채취하였을 가능성이 있다. 둘째, 배지에서 colony를 채취할 때 두개 이상을 같이 채취했거나 전 단계 streck 후 백금이를 충분히 가열․소독하지 않았을 가능성이다. 특히 두 번째의 가능성은 미생물학 실습의 기초적인 유의 사항과 관련이 있으므로 앞으로 더욱 주의를 기울어야 하겠다.
2. 세균의 동정
2.1. 배지 관찰
세균의 배지 관찰 결과는 다음과 같다.
냉난방기 필터에서 채취한 균은 한 개의 작은 colony가 형성되었다. 정수기에서는 아무런 균도 검출되지 않았다. 실험대에서 채취한 균은 하얀색과 노란색의 2종류의 colony가 형성되었으며, 손톱 밑에서 채취한 균도 마찬가지로 하얀색과 노란색의 colony가 관찰되었다. 특히 손톱 밑에서 채취한 균은 가장 큰 규모의 colony를 형성하였고, 노란색 colony 주변에 여러 개의 작은 하얀색 colony가 존재하였다. 단순히 colony의 크기만으로 세균의 양을 단정 지을 순 없지만, 실습 조건이 동일했다는 점을 고려할 때 손톱 밑에서 채취한 균이 가장 많을 것으로 추정된다.""Staphylococcus aureus와 Bacillus subtilis를 분리배양한 결과, Staphylococcus aureus는 노란색의 소수 형성 colony를, Bacillus subtilis는 불투명한 하얀색의 다수 형성 colony를 각각 형성하였다.""
2.2. Gram staining 결과 관찰
균의 형태에 따른 Gram 염색 결과 관찰은 다음과 같다.
냉난방기 필터에서 채취한 균은 구균 형태로 관찰되었으며 Gram 염색 결과 양성으로 나타났다. 실험대와 손톱 밑에서 채취한 균은 구균과 간균이 혼재되어 있었으며 Gram 염색 결과 양성과 음성이 섞여 있었다.
이를 통해 실험대와 손톱 밑의 세균은 다양한 종류의 그람 양성 및 그람 음성균이 존재하고 있음을 알 수 있다. 특히 손톱 밑의 경우 세균의 양이 가장 많은 것으로 관찰되었다.
Gram 염색 결과에서 양성과 음성이 혼재된 이유는 두 가지 가능성이 고려될 수 있다. 첫째, 균을 채취할 때 두 종류 이상의 균을 같이 채취했을 가능성이 있다. 둘째, 균을 배지에서 채취할 때 백금이를 충분히 가열·소독하지 않아 다른 균이 같이 묻었을 가능성이 있다.
이를 통해 미생물 실험 시 균의 순수 분리와 백금이 소독의 중요성을 확인할 수 있었다.
3. 물리·화학적요인과 세균의 증식
3.1. 열에 대한 세균의 감수성
E.coli는 72도로 온도를 올렸을 때, 거의 증식을 하지 못했다. 그러나 B. subtilis는 온도를 올려도 잘 자랐다. E.coli가 열에 더 sensitive하다는 것을 알 수 있었다. 즉, E.coli는 열에 대한 감수성이 크지만 B. subtilis는 열에 대한 저항성이 크다는 것을 확인할 수 있다"인체 내부에 서식하는 세균들은 온도 변화에 따른 생존 능력에 차이가 있다. 대부분의 병원성 세균은 37도의 인체 내부 온도에 최적화되어 있기 때문에, 외부 환경에서의 온도 변화에 민감하게 반응한다.
E.coli의 경우 72도의 높은 온도에 노출되면 세균의 증식이 크게 저해되는 것으로 나타났다. 이는 E.coli가 섭씨 72도 근처의 고온 환경에서 생존하기 어려운 세균이라는 점을 보여준다. 반면 B. subtilis는 온도 변화에 상대적으로 강한 내성을 보여, 72도의 높은 온도에서도 잘 자랄 수 있었다.
이처럼 세균들은 서식 환경에 따라 온도 변화에 대한 내성 정도가 다르다. 병원성 세균의 경우 대체로 인체 내부 온도에 최적화되어 있기 때문에, 외부 환경의 온도 변화에 민감하게 반응하는 경향이 있다. 반면 토양이나 자연환경에 서식하는 세균들은 온도 변화에 더 강한 내성을 가지고 있는 것으로 알려져 있다.
3.2. 수소이온이 세균 증식에 미치는 영향
수소이온이 세균 증식에 미치는 영향이다.
세균의 증식은 pH에 매우 민감하다. 세균마다 최적의 pH 범위가 다르기 때문에, 배양액의 pH 변화에 따라 세균의 증식이 큰 영향을 받는다.
대장균(E. coli)은 pH 5와 pH 7에서 잘 자랐지만, pH 3과 pH 9에서는 거의 증식하지 않았다. 효모인 Candida albicans 역시 pH 5와 pH 7에서 잘 증식하였고, pH 3과 pH 9에서는 거의 자라지 않았다. 이처럼 세균과 진균은 특정 pH 범위에서 최적으로 증식하며, 이 범위를 벗어나면 생장이 크게 저해된다.
이는 세균과 진균의 세포벽 구조적 차이에서 기인한다. 세균의 세포벽은 주로 펩티도글리칸으로 구성되어 있으며, 이는 수소이온 농도 변화에 매우 민감하다. 따라서 최적 pH를 벗어나면 세포벽 합성이 원활하지 않아 세균의 증식이 저해된다.
반면 진균의 세포벽은 두 층으로 이루어져 있는데, 내층은 키틴, 외층은 글루칸으로 구성되어 있다. 이러한 구조적 특성으로 인해 진균은 세균보다 pH 변화에 덜 민감하다.
따라서 세균과 진균은 pH 변화에 따른 증식 정도가 다르게 나타나며, 이는 이들의 세포벽 구조적 차이에 기인한다고 볼 수 있다.
3.3. 삼투압이 세균 증식에 미치는 영향
세균은 세포의 삼투압과 외부 삼투압의 균형을 유지하며 살아간다. 세균은 세포 내부의 삼투압을 일정 수준으로 유지해야 생존할 수 있는데, 이를 위해 세포막을 통한 능동적인 삼투압 조절 기작을 가지고 있다.
실험 결과에 따르면, E. coli는 3%의 NaCl 농도까지는 잘 자랐지만 10%와 20%에서는 증식이 거의 되지 않았다. 이는 E. coli가 삼투압 변화에 매우 민감하다는 것을 보여준다. 반면 S. aureus는 3%, 10% 농도에서도 잘 자랐고 20% 농도에서도 약간의 증식이 관찰되었다. 이를 통해 S. aureus가 E. coli에 비해 삼투압 변화에 강한 내성을 가지고 있음을 알 수 있다.
이처럼 그람양성균인 S. aureus가 그람음성균인 E. coli보다 삼투압에 더 강한 이유는 다음과 같다. 그람양성균의 세포벽은 두꺼운 peptidoglycan 층으로 구성되어 있고, 그람음성균에 비해 세포벽의 비율이 크다. 이로 인해 그람양성균은 삼투압 변화에 더 잘 견딜 수 있다. 또한 그람양성균은 그람음성균에 비해 세포 내부의 삼투질 농도가 상대적으로 높아 외부 삼투압 변화에 덜 민감하다. 즉, 두꺼운 세포벽과 높은 세포 내부 삼투질 농도로 인해 그람양성균이 삼투압 변화에 더 강한 내성을 가지게 된다.
이와 같이 세균은 자신의 세포 구조적 특성에 따라 삼투압 변화에 대한 내성 정도가 다르다. 이러한 특성은 세균의 생존과 증식에 중요한 역할을 하며, 세균의 분류와 동정에도 활용될 수 있다.
3.4. 자외선 조사가 세균의 증식에 미치는 영향
자외선 조사가 세균의 증식에 미치는 영향은 다음과 같다.
자외선(UV)은 DNA에 직접적인 손상을 주어 세균의 증식을 억제하는 작용을 한다. UV는 DNA의 피리미딘 염기(thymine, cytosine)에 작용하여 인접한 피리미딘 염기들 간에 공유결합을 형성시킨다. 이렇게 생성된 피리미딘 이합체는 DNA 복제와 전사를 방해하여 세균의 증식을 저해한다.
실험 결과를 보면, B. subtilis, S. aureus, E. coli 모두 자외선 조사 시간이 증가함에 따라 증식이 억제되는 것을 확인할 수 있다. 특히 B. subtilis와 S. aureus는 10분간 자외선을 조사하면 더 이상 증식하지 못하고, E. coli는 5분간 조사해도 증식이 억제되었다. 이를 통해 B. subtilis와 S. aureus가 E. coli에 비해 자외선에 더 민감한 것을 알 수 있다.
이러한 자외선의 살균 효과는 다양한 분야에서 활용된다. 병원 내 소독, 식품 및 음용수 살균, 공기 정화 등에 사용되고 있다. 또한 자외선으로 오염된 상처를 소독하거나 피부 질환 치료에도 활용된다.
다만 자외선은 인체에도 유해한 영향을 줄 수 있어 주의가 필요하다. 장기간 노출되면 피부암, 백내장 등의 질병을 유발할 수 있다. 따라서 자외선 사용 시 노출 시간을 최소화하고 보호장비를 착용하는 등 안전 수칙을 준수해야 한다.
3.5. 색소의 정균작용
색소의 정균작용이란 미생물의 증식을 억제하는 성질을 말한다. 실험 결과에 따르면 S. aureus와 B. subtilis는 1:10,000과 1:5,000 농도의 색소 처리에서 모두 자라지 못했다. 반면 E. coli와 P. aeruginosa는 모두 자랐다. 이를 통해 S. aureus와 B. subtilis는 색소에 대한 감수성이 높은 반면, E. coli와 P. aeruginosa는 색소에 대해 저항성이 있음을 알 수 있다.
이처럼 미생물마다 색소에 대한 감수성이 다르게 나타나는데, 이는 세균과 진균의 세포벽 구조의 차이로 인한 것이다. 세균의 세포벽은 주로 peptidoglycan으로 구성되어 있는데, crystal violet이라는 색소가 이 peptidoglycan 합성을 방해함으로써 세포벽 형성을 저해하여 세균을 사멸시킨다. 그러나 진균의 경우 세포벽이 단단한 키틴으로 구성되어 있어 crystal violet의 작용을 받지 않기 때문에 증식이 억제되지 않는다.
특히 그람양성균인 S. aureus와 B. subtilis는 그람음성균인 E. coli와 P. aeruginosa에 비해 세포벽 성분인 peptidoglycan의 비율이 높아 crystal violet에 의한 저해 효과가 더 크게 나타났다. 이처럼 미생물의 세포벽 구조와 성분 차이에 따라 색소에 대한 감수성이 다르게 나타나는 것이다.
3.6. 항생제 감수성 검사 결과
항생제 감수성 검사 결과는 다음과 같다.
S. typhi는 Penicillin, Gentamicin, Ampicillin, Chloramphenicol, Tetracyclin, Streptomycin에 모두 감수성을 나타내었다. E. coli는 Gentamicin, Streptomycin, Chloramphenicol, Tetracyclin에 감수성을 보였지만, Penicillin, Ampicillin에는 내성을 나타냈다. P. aeruginosa는 Gentamicin에 감수성을 보였고 나머지 항생제에는 내성을 나타냈다. S. aureus는 Tetracyclin에만 감수성을 나타냈고 나머지 항생제에는 내성 또는 중간 내성을 나타냈다.
이를 통해 세균마다 항생제에 대한 감수성이 다르다는 것을 알 수 있다. 일반적으로 그람 음성균은 그람 양성균에 비해 항생제 내성을 더 많이 나타내는데, 이는 그람 음성균의 세포 구조 상 항생제 침투가 어렵기 때문이다. 또한 세균이 오랜 시간에 걸쳐 여러 항생제에 노출되면서 내성 기전을 발달시켜왔기 때문이다. 따라서 임상에서 항생제 치료 시 원인균의 정확한 동정과 감수성 검사가 필수적이다.
3.7. 진균과 세균의 optimal pH가 다른 이유
세균과 진균의 optimal pH가 다른 이유는 세포벽의 구조적 차이 때문이다. 세균은 peptidoglycan으로 이루어진 단단한 세포벽을 가지고 있지만, 진균은 단단한 두 층의 세포벽을 가진다. 주성분이 키틴인 진균의 세포벽은 세균의 peptidoglycan 세포벽보다 더 견고하다.
또한 세균은 prokaryote인 반면, 진균은 eukaryote이다. 이러한 구조적, 기능적 차이로 인해 세균과 진균의 optimal pH가 다르게 나타난다. eukaryote인 진균은 핵막과 세포소기관이 존재하여 pH 조절에 더 복잡한 메커니즘이 필요한 반면, prokaryote인 세균은 상대적으로 단순한 pH 조절 기작을 가지고 있다.
따라서 진균과 세균은 자신의 대사활동을 최적화할 수 있는 다른 범위의 pH 환경을 선호하게 되는 것이다.
3.8. crystal violet의 정균, 살균 작용 원리
crystal violet의 정균, 살균 작용 원리는 다음과 같다.
crystal violet은 세균의 세포벽 성분인 peptidoglycan 합성을 억제하여 정균 및 살균 작용을 나타낸다. 이는 peptidoglycan을 구성하는 N-acetylmuramic acid(NAM)를 UDP-acetylmuramylpeptide...
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