미생물 세포의 구조와 활성, 중요성

•미생물의 중요성

•생명의 가장 오래된 형태

•지구에서 살아있는 것들 가운데 가장 많음

•생지화학적 순환을 위한 주요 과정을 수행

•다른 생명체들이 살기에 부적절한 곳에서 살수 있음

•다른 생명체들이 미생물이 살아가는데 필요

 

•세포

•생명의 기본 단위를 형성하는 동적인 존재

 

•미생물 구조의 요소들

•모든 세포들은 보통 다음의 구조물을 가짐:

•세포막[Cytoplasmic (cell) membrane]
외부 환경으로부터 세포 내부를 분리시키는 장벽

•세포질(Cytoplasm)
거대분자, 이온, 리보솜의 액상 혼합물

•리보솜(Ribosomes)
단백질 합성 구조물

•세포벽(Cell wall)
대부분의 미생물에 존재; 구조적 강도 부여

•원핵세포 대 진핵세포

•원핵생물(Prokaryotes) (그림 1.2a)

•막으로 둘러 쌓인 소기관이 없음, 핵이 없음

•일반적으로 진핵세포보다 작음

•

•진핵생물(Eukaryotes) (그림 1.2b)

•DNA는 막으로 둘러쌓인 핵에 포함되어 있음

•세포들은 일반적으로 크고 복잡함

•소기관을 포함

 

•유전자, 유전체, 핵, 그리고 핵양체

•게놈(Genome)

•세포가 가지는 전체 유전자들

•진핵성 DNA는 선형이며 핵내부에서 발견

•DNA의 접힘을 돕는 단백질과 결합

•보통 하나 이상의 염색체

•보통 각 염색체 당 두 개의 복사본

•세포분열 중, 핵은 체세포분열에 의해 나뉨

•유성생식 중, 유전체는 감수분열에 의해 이분됨

 

•유전자, 유전체, 핵, 그리고 핵양체

•원핵세포는 염색체(chromosome)라고 하는 하나의 환형 DNA를 가짐

•DNA는 핵양체 부분을 형성하기 위하여 밀집함 (그림 1.2a)

•원핵생물은 또한 독특한 특성을 가지는 플라스미드(plasmid)라는 소량의 염색체 이외의 DNA를 가짐 (예, 항생제 내성)

 

 

•유전자, 유전체, 핵, 그리고 핵양체

•Escherichia coli의 유전체

•4.64 백만 염기쌍

•4,300개 유전자

•인간 세포

•E. coli보다 세포당 1,000배 더 많은 DNA

•E. coli보다 7배 더 많은 유전자

 

•살아있는 미생물의 특성 (그림 1.3)

•물질대사(Metabolism): 영양소의 화학적 전환

•증식(Reproduction): 한 개의 세포에서 두 개의 세포를 생성

•분화(Differentiation): 세포를 조절하는 새로운 물질 또는 구조의 생산 (일부 미생물에서만)

•상호연락(Communication): 화학적 신호를 생성하고 반응함 (일부 미생물에서만)

•운동(Movement): 자기추진에 의해서, 미생물에서 많은 형태

•진화(Evolution): 세포에서 자손에게 전달되는 유전적 변화

 

•물질대사와 유전학

1. 세포는 화학반응을 수행함

•효소(Enzymes): 화학반응을 가속하는 세포의 단백질성 촉매

•세포는 DNA (deoxyribonucleic acid)를 통한 생식과 진화 중에 자손에게 전달되는 정보를 저장하고 처리함

•전사(Transcription): DNA는 RNA를 생성

•번역(Translation): RNA는 단백질을 만듬

 

•생장(Growth)

•물질대사를 통해 얻은 에너지를 이용하여 새로운 세포물질을 만들어 세포분열을 통해 세포수가 증가하는 것

•1 bacteria -> 집락 (colony)

•운동(motility)

•자기 추진에 의한 움직임(예: 편모)

•분화(differnciation)

•생존에 필수적인 변형된 세포를 형성(예: 포자(spore))

 

•최초의 세포

•최초의 자기복제 실재는 세포를 가지지 않았을 것임

•마지막 공통조상(Last universal common ancestor,  LUCA): 공통 조상 세포로서 거기로부터 모든 세포들이 기원하였음

 

•먼 옛날부터 지구상의 생명 (그림 1.4)

•지구는 46억년 전에 생성

•최초의 세포는 38-39 억년 사이에 출현하였음

•대기는 ~20억년 전에 무산소성 이었음

•대사는 산소생성 광영양체가 생겨나기 전까지 전적으로 혐기적이었음

•생명체는 ~10억년 전까지 전적으로 미생물이었음