★ 미생물 (microorganism)의 개념(general)
: 미생물 (microorganism)학은 자연상태에서 단세포로 존재하는 미생물
(microorganism)을 연구하는 학문입니다.
미생물 (microorganism)은 크기가 너무 작아 눈으로 명확하게 관찰 할
수 없기에 광학현미경이나 전자현미경을 통해서만 관찰되는 생물군입니다.
대략 지름이 1mm 이하의 생물체를 말하며 크기로 기준을 잡았기 때문에
분류학적으로 매우 다양하고 광범위한 생물군으로 구성되어 있습니다.
세균과 원핵생물인 archaea, 균류, 원생동물, 조류, 기생동물, 바이러스
등을 포함합니다.
미생물 (microorganism)은 핵이 핵막에 둘러 싸여있는 진핵생물(eukar
-yotes)과 핵물질이 세포 전체에 펼쳐진 상태인 원핵생물(prokaryotes)로
구성되어 있으며, 예외적으로 바이러스(virus)는 세포를 가지지 않고 다만
유전물질인 DNA나 RNA 중 하나가 단백질 외피에 싸여있습니다.
미생물학은 기초 및 응용과학에 근원을 둔 광범위한 생물학 분야입니다.
살아 있는 세포는 영양섭취, 생장, 분화, 화학적 신호전달, 진화 등을 포함
하는 여러 가지 특성을 나타내는 개방계입니다.
★ 미생물 (microorganism)의 구조(structure)
: 생명의 세계는 동물, 식물, 미생물 (microorganism)과 같은 공통적 특성
을 나타내는 생물체로 구성되어 있습니다.
생물체의 기능적인 면에서의 생물학적, 생화학적, 생물활성의 기작은
본질적으로 같은 생리학적 특성을 보여줍니다.
이들 생물군에서 미생물 (microorganism)에는 세균, 효모, 곰팡이류,
방선균 등 여러 종류가 포함됩니다.
모든 살아있는 세포들은 매우 복잡하고 다양하지만 전자현미경 상에서의
미세구조에 기초하여 원핵 세포(prokaryotes)와 진핵 세포(eukrayotes)로
구별됩니다..
·원핵 세포 - ①원시적 ②그 구조가 비교적 단순
·진핵 세포 - ①복잡한 구조 ②원핵 세포보다 진화한 세포
예를 들면, 미생물의 세계에 있어서 세균, 방선균, 남조류(bluegreen
algae) 등은 원핵세포의 미생물 (microorganism)이고, 곰팡이(fungi),
원생동물(protozoa), 효모(yeasts), 미세조류(microalgae) 등은 진핵
세포로 구성되는 고등 미생물 (microorganism)입니다.
식물과 동물은 전부 진핵 세포로 구성되어 있습니다.
또한, 세포의 특성을 갖추었으나 살아있는 세포의 구조(structure)적
특성이 생물체와 다른 바이러스(virus) 들이 있습니다.
이들은 일반 세포와 그 구조적 특성이 다르고, 독립적으로 자생력을
영위할 수 있는 대사활동이 불가능하며, 다만 바이러스자체의 단순
복제가 가능한 유전정보만을 소유한 입자(praticles)에 불과합니다.
◆세포
☞ 모든 세포는 세포막이라는 하는 경계막을 가지고 있으며, 이 막은
세포질을 주위 환경과 구분시킵니다.
세포 내부의 가장 중요한 구조(structure)는 유전정보가 들어 있는
장소인 핵 또는 핵질입니다.
세포는 DNA 체계화 방법과 다른 여러 가지 특성에 따라 크게 두 군
으로 나눌 수 있습니다.
진핵세포의 핵은 핵막으로 둘러싸여 있지만, 원핵세포에는 핵막이
존재하지 않습니다.
☞ 세포는 에너지의 형태를 변형시킬 수 있는 화학적 기계장치입니다
세포의 화학반응은 효소라고 하는 특이한 단백질에 의해 수행됩니다.
또한 세포는 암호장치로서, 유전자(DNA 염기 서열) 정보를 단백질
(아미노산 서열)로 번역합니다.
세포분열은 유전자를 포함한 세포의 모든 구성요소의 필요로 합니다.
하나의 세균세포는 4,000개 이상의 유전자를 함유할 수 있습니다.
우연한 복제의 착오가 유전자의 돌연변이를 야기할 수 있습니다.
진화는 돌연변이체가 모체보다 환경에 더욱 잘 적응하여 환경에
선호되고 선택될 때 이루어집니다.
★ 미생물 (microorganism)의 연구분야 및 관련산업
1. 농업에서 미생물 (microorganism)은...
: 농업의 여러 가지 면에서 미생물 (microorganism)의 활성에 의존
하고 있습니다.
주요 장물로는, 콩과 식물(legume)은 뿌리에 혹을 형성하는 특정
세균과 밀접하게 관계를 맺으며 살고 있습니다.
뿌리혹에서 공기중의 질소가 식물의 생장에 이용될 수 있는 고정된
질소화합물로 전환됩니다.
뿌리혹 세균의 활동으로 비료 비용을 절감할 수 있습니다.
소나 양과 같은 반추동물의 소화과정에 필수적인 미생물 (micro
-organism)들은 축산업에서도 매우 중요합니다.
이러한 가축들은 혹위(rumen)라고 하는 특수한 소화기관을 가지고
있으며, 그 속에 있는 미생물 (microorganism)들이 소화작용을
수행합니다. 즉, 이러한 미생물 (microorganism)이 없이는 양의 생산
이 실제로 불가능합니다.
또한 미생물 (microorganism)은 탄소, 질소, 황과 같은 식물영양에
중요한 양분을 순환시키는 데 커다란 역할을 합니다.
이들 원소들은 토양과 물 속에 사는 미생물 (microorganism)의 활
동에 의해 식물이 바로 훕수할 수 있는 형태로 전환됩니다.
이처럼 미생물 (microorganism)은 농업에 이익을 주기도 하지만
해로울 수 있습니다.
2. 식품산업에서 미생물 (microorganism)은...
: 이것은 미생물 (microorganism)에 의해 식품이 부패되어 매년
막대한 돈이 낭비되기 때문입니다.
통조림, 냉동식품, 그리고 건조식품 산업에서 식품이 썩지 않도록
가공되고 있습니다.
그러나 모든 미생물 (microorganism)이 식품에 해를 주는 것은
아닙니다.
치즈, 요구르트, 버터, 우유와 같은 낙농제품은 적어도 일부분은
미생물 (microorganism)의 활성에 의해 만들어집니다. 절인 양배추
(Sauerkraut)나 오이(pickle), 그리고 일부 소세지 등도 미생물의
활성에 의해 만들어집니다.
빵류나 알코올 음료도 효모에 의해 만들어집니다.
ex) 탄산음료
: 청량음료에 주로 사용되는 당은 포룩토오스(fructose, 과당)
로서, 이것은 옥수수전분을 재료로 하여 미생물 (microorganism)에
의해 만들어집니다.
다이어트 청량음료에 사용되는 인공감미료인 아스파탐(aspartame)
은 미생물(microorganism)에 의해 만들어진 두 종류의 아미노산의
조합으로 제조됩니다.
청량음료의 톡쏘는 맛과 향을 내기 위해 첨가되는 시트르산(citric
acid, 구연산)은 대규모 산업공정에서 곰팡이를 이용하여 생산되고
있습니다.
3. 에너지, 환경에서 미생물 (microorganism)은...
: 고도의 복잡한 사회에서 많은 에너지를 소비하는 지구촌에선 미생물
(microorganism)은 에너지, 환경측면에서도중요한 역할을 합니다.
천연가스(메탄)는 대부분 메탄생성세균(methanogenic bacteria)과
같은 미생물 (microorganism)의 활성에 의해 생성되는 산물이며,
전세계적으로 막대한 양이 생산되고 있습니다.
이외 여러 광물이나 에너지 산물이 미생물 (microorganism)의 활동
에 의해 만들어지는데, 가장 중요한 것은 미생물 (microorganism)과
석유산업 사이의 상호관계입니다.
원유는 미생물 (microorganism)에 의해 쉽게 손상을 입으므로 원유
의 시추, 회수, 그리고 저장과정은 미생물 (microorganism)에 의한
피해를 최소화할 수 있는 조건하에서 이루어져야 합니다.
다음 세기에는 화학연료가 완전히 소모될 것으로 예상되므로, 인류
는 새로운 에너지원을 찾아야 합니다.
미래에는 미생물 (microorganism)이 주요한 대체 에너지를 공급할
것입니다.
광합성 미생물은 빛 에너지를 모아 생물체가 저장할 수 있는 에너지
형태인 생체량(biomass)을 생산할 수 있습니다.
미생물 (microorganism) 생체와 가정 쓰레기, 잉여곡물, 동물의
배설물과 같은 폐기물들은 다른 종류의 미생물 (microorganism)에
의해 메탄이나 에탄올과 같은 "생물연료"(biofuel)로 전환될 수 있습니다.
또한 미생물은 인간활동에 의해 생성된 오염을 정화하는 데 사용될
수 있는데, 이러한 과정을 생물정화(bioremediation)라고 합니다.
직접적으로 기름이 누출된 곳 또는 독성물질이 땅 속으로 침투되거나
지하수로 스며든 자연으로부터 누출된 기름, 용매, 그리고 다른 환경
독성물질을 제거할 수 있는 여러 가지 종류의 미생물 (microorganism)
이 현재 분리되고 있습니다.
이같은 미생물 (microorganism)의 다양성은 환경을 정화하는 데
필요한 해답이 되는 막대한 분야이기에 많은 연구가 진행되고 있기에
더 좋은 생물정화제를 만들기 위해 계속된 노력을 하고 있습니다.
★ 미생물 (microorganism)의 전망
: 오늘날 미생물학의 가장 새로운 분야가 생명공학(biotechnolgy)에는
i) 대규모 산업공정에 미생물을 이용하는 것
ii) 고부가가치가 있는 특이한 물질을 합성할 수 있는 새로운 미생물을
만들기 위한 유전적 공정
을 의미합니다.
생명공학은 인공적인 유전자 조작이나, 그것의 산물에 대한 학분 분야인
유전공학(genetic engineering)과 밀접한 관계가 있습니다.
예를 들어 미생물과 미생물의 효소를 정확하고 정교한 분자도구로 이용
하여 사람의 유전자를 절편으로만들고 변형시킬 수 있으며, 첨가 또는 삭제
시킬 수도 있습니다.
더 나아가서 인공적인 유전자를 유전공학 기법으로 완전히 만들수도
있습니다. 일단 원하는 유전자가 선별되거나 만들어지면 이것은 미생물
속으로 도입되어 분열되고, 원하는 유전자 산물을 만들게 됩니다.
현대 생물학에서의 미생물 (microorganism)이 연구재료로서 매우
중요한 이유는 이들이 구조(structure)적으로 단순하면서도 생명체의
기본 현상인 대사, 증식, 운동, 항상성 등 모든 조건을 고루 갖추고 있기
때문입니다.
이러한 특성으로 DNA 재조합과 같은 유전공학의 기초연구에서 세균
과 바이러스가 사용됩니다.
또한 호르몬이나 백신 등 유전공학 기술에 의해 생산되는 대부분의
제품이 유전공학적으로 조작된 미생물에 의해 생산됩니다.
예를 들어 당뇨병 환자에게서 비정상적으로 적은양으로 검출되는
호르몬인 인슐린을 지금은 사람의 인슐린 유전자를 미생물에 도입시켜
생산하고 있습니다.
미생물학의 기초와 응용연구가 활발히 이루어지면서 그 실용적인
중요성은 인류사회에 엄청난 영항을 미칠 것임은 분명합니다.
* 오영민님에 의해서 게시물 이동되었습니다 (2004-05-08 18:14)
|
visited today,
visited yesterday,
visited in sum.