1) 박테리아의 특징
1) 박테리아는 맨눈으로 보이지 않는다.
2) 현미경을 통하여 보이는 미생물이다.
3) 지구 역사상 아주 오래 전부터 존재해 온 생물이다.
4) 35억년 된 지층에서도 박테리아는 발견되고 있다.
5) 지구상 존재하는 가장 원시적인 박테리아는 지구에 존재하는 모든 생명체의 조상이라고 할 수 있다.
6) 이 박테리아의 유전자 염기는 A ,G,T,C이다.
7) 지구상의 모든 생물체 유전자와 구성성분이 같다.
8) 지구가 생성된 지 한 10억년 정도 지났을 때 이 박테리아의 유전자가 아주 우연히 지구에 존재하게 된다.
9) 그것이 끊임없이 진화해 오늘날 매우 다양한 생물체를 만든 것이다.
(2) 역할
1) 자연계의 복잡한 물질을 식물과 동물이 이용할 수 있는 단순한 물질로 바꾸는 역할을 한다.
2) 자연에서 생성되는 많은 물질들을 분해하거나 생성한다.
3) 박테리아의 약90%는 자연계에서 유용한 일을 한다.
4) 식품을 썩게 하거나 금속을 부식 시키기도 한다.
5) 사람들에게 질병을 가져 다 준다.
(3) 생활 습성
1) 거의 모든 곳에서, 어떤 환경에서도 살 수 있다.
2) 종류가 매우 많다.
3) 매우 많은 일을 지구상에서 하고 있다.
4) 영양분이 풍부한 마당 흙 1g속에는 수십 억의 세균이 살고 있다.
5) 인간의 침 한 방울에도 수 백만의 세균이 살고 있다.
6) 110℃가 넘는 열탕에서도 생존한다.
7) 화산 속에서도 살 수 있다.
8) 강한 산이나 알칼리에서도 생존 가능 하다.
9) 두꺼운 얼음 속이나 뜨거운 햇볕아래에서도 생존 가능 하다.
10) 진공에 가까운 환경에서도 생존이 가능하다.
(4) 의사소통
1) 주위의 화학물질을 감지하는 것으로 의사 소통을 한다.
2) 박테리아는 때때로 주위의 동료가 얼마나 많은지를 측정한다.
3) 각각의 세포들은 화학물질을 분비한다.
4) 환경에 있는 화학물질의 농도를 측정하여 세균의 숫자를 측정한다.
5) 박테리아가 많으면 화학물질의 농도가 높다.
6) 어떤 박테리아는 이런 종류의 신호를 이용하여 성장을 계속할지 , 포자를 형성할지, 혹은 운동을 할 지를 결정한다.
7) 식중독의 원인 균인 E. coli 와 살모넬라균은 이러한 세포 수 감지 시스템을 이용한다.
8) 다른 세포 수-감지 시스템에서는 세포의 밀도가 높아졌을 때 신호물질을 이용한다.
9) E. coli 와 살모넬라균은 세균이 빠르게 성장할 때 신호물질을 분비하고 성장이 멈출 때 신호물질은 분해된다.
(5) 박테리아가 신호물질을 생산하는 상태
1) 신체에 침입해 들어가 있을 때이다.
2) 신호물질을 분해하는 상태는 박테리아가 생체 밖으로 나와 있는 것을 의미한다.
3) 성장속도와 환경의 영양상태에 대해서 의사소통을 하는 것을 반증한다.
4) 신호전달은 또한 병원성과 질병-관련 유전자를 조절하는데 필요하다.
(6) 박테리아의 세포벽 구조
1) 세포벽 구조의 차이로 그람염색의 차이는 세균을 분류하는 가장 기본적인 기준이 된다.
2) 그람양성 균과 그람음성 균으로 나누어 볼 수 있다.
A. 그람양성 균
a. G(+):L-Ala-D-Glu-DAP-D-Ala
B. 그람 음성 균
a. G(-):L-ala-D-glu-L-lus-D-Ala
3) 그람양성 균과 그람음성 균은 세포벽 구조의 차이로 다르게 염색된다.
A. 그람 양성 균의 세포 벽
a. 펩티도글리칸이라고 하는 물질이 있기 때문에 아주 단단하다.
b. 그람양성 균의 세포 벽은 여러 층의 펩티도글리칸 층이 두껍게 감싸고 있다.
c. 세포 벽의 약 80~90%가 펩티도글리칸이다.
B. 그람음성 균의 세포 벽
a. 펩티도글리칸 층이 한 겹으로 매우 얇다.
b. 이층 외부에는 인지질, 리포 폴리사카라이드, 리포 프로테인 등으로 구성된 외 막이 감싸고 있는 형태로 세포 벽이 이루어져 있다.
c. 세포 벽의 10~20%만이 펩티도글리칸 층이다.
(7) 유전적 특징
1) 형질전환과정
A.박테리아가 다른 박테리아의 DNA를 받아들여 자신의 DNA에 삽입한다.
B. 삽입된 DNA절편은 이중교차에 의해 박테리아 염색체내로 연합된다.
C. 새로 첨가된 DNA는 세포분열을 통해 자손으로 전달된다.
2) 형질도입
A. 박테리오파지를 운반자로 사용하여 한 박테리아에서 다른 박테리아로 유전물질을 운반하는 과정이다.
B. 과정
a. 플라스미드와 접합한다.
- 일부 박테리아는 커다란 호나형 염색체 외에 플라스미드라는 하나 또 그 이상의 작은 환형 염색체를 가지고 있다.
- 플라스미드는 주염색체와 동시에 복제된다.
- 세포분열 시 자손으로 전달된다.
b. 섬모 Fili라는 특수 구조를 구성하는 단백질 유전자를 가지고 있다.
c. 유성생식 시 세포를 끌어당기고 유전자가 자나가는 빈 관인 접합관을 형성한다.
d. 플라스미드를 가진 플라스미드 양성 박테리아와 가지지 않는 플라스마 음성 박테리아가 접근한다.
e. 성 섬모가 형성되고 플라스미드 양성 박테리아가 음성 박테리아를 끌어당김
f. 플라스미드 DNA가 복제된다.
g. 세포 복제된 DNA사본을 직선형으로 만들어 성섬모를 통해 플라스미드 음성 박테리아로 전이된다.
h. 다른 플라스미드 유전자들은 더 이상의 플라스미드 침입을 방지하는 세포 표면 물질을 생산한다.
3) 플라스미드 양성의 두 세포
A. 플라스미드 전이는 박테리아의 유명한 유전자 재조합 메커니즘이다.
B. F플라스미드 (F에피솜 episome)가 관여한다.
a. 간혹 F플라스미드가 숙주의 주염색체에 삽입되기도 한다.
b. 삽입된 후 F DNA는 숙주 DNA와 함께 복제되며 모든 자손에게 전달된다.
C. 용원현상과의 차이점이 존재한다.
a. F-박테리아로의 전이를 시도할 때 전이가 끝나기 전에 관이 절단된다.
b. F-박테리아는 F+염기서열의 일부만 갖게 된다.
c. F+로 전환되지 않고 , 들어온 수컷 DNA는 교차에 의해 재조합 된다.
4) 반성도입
A. 성과 형질도입이 합쳐진 것이다.
B. 숙주 염색체의 일부가 자유로운 F플라스미드에 삽입되어 F-세포에 전이될 수 있다.
C. 플라스미드에 들어있는 박테리아의 유전자에 한해서 수용자 세포가 2배 체임을 의미한다.
(8) 인류와 병원균과의 전쟁
1) 병원균과의 전쟁에서 인류가 최초로 승리한 것은 1877년 루이 파스퇴르에 의해서 이다.
2) 이로서 특정 전염병에 대한 예방이 가능해 진 것이다.
3)두 번째는 알렉산더 플레밍이 1927년 페니실린을 발견한 것이다.
A. 페니실린
a. 일반적으로 미생물에 의해 생성되는 것으로 다른 미생물을 죽이는 화학 물질 이다.
b. 이런 물질이 항생제이다.
- 항생물질
ㄱ. 실제로 환자 체내에서 질병을 일으키는 모든 세균을 죽일 수 있다.
ㄴ. 그러나 약물에 의해 손상을 덜 입는 소수의 세균은 살아 남아 증식을 계속하거나 유전자 교환으로 다른 세균에게 내성을 전이 시킨다.
ㄷ. 이러한 세균들은 여러 개의 항생물질로도 치료되지 않는 세균이 되는 것이다.
(9) 슈퍼 박테리아
1) 현재까지 개발된 어떤 항생제에도 듣지 않는 박테리아이다.
2) 통상 모든 항생제에 내성을 가지는 초 강력 세균을 지칭한다.
3) 이 초 강력 박테리아의 정체는 “반코마이신 내성 포도상 구균(VRSA)”. 반코마이신은 인류가 개발한 최고의 항생제로 통한다.
4) 이 항생제를 투여해도 치료되지 않는 것이 포도상구균이다.
5) 현재 사용할 수 있는 거의 모든 항생제에 내성을 보이기 때문에 감염되면 치료가 불가능하다.
6) 포도상구균은 병원에서 가장 흔히 감염되는 세균, 미국에서 매년 발생하는 2백만 건의 병원감염 중13%을 차지 할 정도이다.
7) 옷이나 담요, 벽, 의료장비 등에 붙어 있으며 병원 종사자들의 손에 의해 옮겨질 수도 있다.
8) 슈퍼 박테리아의 출현은 현대 의학의 가장 빛나는 업적으로 꼽히는 항생제의 무력화 과정을 잘 보여주고 있다.
1) 박테리아는 맨눈으로 보이지 않는다.
2) 현미경을 통하여 보이는 미생물이다.
3) 지구 역사상 아주 오래 전부터 존재해 온 생물이다.
4) 35억년 된 지층에서도 박테리아는 발견되고 있다.
5) 지구상 존재하는 가장 원시적인 박테리아는 지구에 존재하는 모든 생명체의 조상이라고 할 수 있다.
6) 이 박테리아의 유전자 염기는 A ,G,T,C이다.
7) 지구상의 모든 생물체 유전자와 구성성분이 같다.
8) 지구가 생성된 지 한 10억년 정도 지났을 때 이 박테리아의 유전자가 아주 우연히 지구에 존재하게 된다.
9) 그것이 끊임없이 진화해 오늘날 매우 다양한 생물체를 만든 것이다.
(2) 역할
1) 자연계의 복잡한 물질을 식물과 동물이 이용할 수 있는 단순한 물질로 바꾸는 역할을 한다.
2) 자연에서 생성되는 많은 물질들을 분해하거나 생성한다.
3) 박테리아의 약90%는 자연계에서 유용한 일을 한다.
4) 식품을 썩게 하거나 금속을 부식 시키기도 한다.
5) 사람들에게 질병을 가져 다 준다.
(3) 생활 습성
1) 거의 모든 곳에서, 어떤 환경에서도 살 수 있다.
2) 종류가 매우 많다.
3) 매우 많은 일을 지구상에서 하고 있다.
4) 영양분이 풍부한 마당 흙 1g속에는 수십 억의 세균이 살고 있다.
5) 인간의 침 한 방울에도 수 백만의 세균이 살고 있다.
6) 110℃가 넘는 열탕에서도 생존한다.
7) 화산 속에서도 살 수 있다.
8) 강한 산이나 알칼리에서도 생존 가능 하다.
9) 두꺼운 얼음 속이나 뜨거운 햇볕아래에서도 생존 가능 하다.
10) 진공에 가까운 환경에서도 생존이 가능하다.
(4) 의사소통
1) 주위의 화학물질을 감지하는 것으로 의사 소통을 한다.
2) 박테리아는 때때로 주위의 동료가 얼마나 많은지를 측정한다.
3) 각각의 세포들은 화학물질을 분비한다.
4) 환경에 있는 화학물질의 농도를 측정하여 세균의 숫자를 측정한다.
5) 박테리아가 많으면 화학물질의 농도가 높다.
6) 어떤 박테리아는 이런 종류의 신호를 이용하여 성장을 계속할지 , 포자를 형성할지, 혹은 운동을 할 지를 결정한다.
7) 식중독의 원인 균인 E. coli 와 살모넬라균은 이러한 세포 수 감지 시스템을 이용한다.
8) 다른 세포 수-감지 시스템에서는 세포의 밀도가 높아졌을 때 신호물질을 이용한다.
9) E. coli 와 살모넬라균은 세균이 빠르게 성장할 때 신호물질을 분비하고 성장이 멈출 때 신호물질은 분해된다.
(5) 박테리아가 신호물질을 생산하는 상태
1) 신체에 침입해 들어가 있을 때이다.
2) 신호물질을 분해하는 상태는 박테리아가 생체 밖으로 나와 있는 것을 의미한다.
3) 성장속도와 환경의 영양상태에 대해서 의사소통을 하는 것을 반증한다.
4) 신호전달은 또한 병원성과 질병-관련 유전자를 조절하는데 필요하다.
(6) 박테리아의 세포벽 구조
1) 세포벽 구조의 차이로 그람염색의 차이는 세균을 분류하는 가장 기본적인 기준이 된다.
2) 그람양성 균과 그람음성 균으로 나누어 볼 수 있다.
A. 그람양성 균
a. G(+):L-Ala-D-Glu-DAP-D-Ala
B. 그람 음성 균
a. G(-):L-ala-D-glu-L-lus-D-Ala
3) 그람양성 균과 그람음성 균은 세포벽 구조의 차이로 다르게 염색된다.
A. 그람 양성 균의 세포 벽
a. 펩티도글리칸이라고 하는 물질이 있기 때문에 아주 단단하다.
b. 그람양성 균의 세포 벽은 여러 층의 펩티도글리칸 층이 두껍게 감싸고 있다.
c. 세포 벽의 약 80~90%가 펩티도글리칸이다.
B. 그람음성 균의 세포 벽
a. 펩티도글리칸 층이 한 겹으로 매우 얇다.
b. 이층 외부에는 인지질, 리포 폴리사카라이드, 리포 프로테인 등으로 구성된 외 막이 감싸고 있는 형태로 세포 벽이 이루어져 있다.
c. 세포 벽의 10~20%만이 펩티도글리칸 층이다.
(7) 유전적 특징
1) 형질전환과정
A.박테리아가 다른 박테리아의 DNA를 받아들여 자신의 DNA에 삽입한다.
B. 삽입된 DNA절편은 이중교차에 의해 박테리아 염색체내로 연합된다.
C. 새로 첨가된 DNA는 세포분열을 통해 자손으로 전달된다.
2) 형질도입
A. 박테리오파지를 운반자로 사용하여 한 박테리아에서 다른 박테리아로 유전물질을 운반하는 과정이다.
B. 과정
a. 플라스미드와 접합한다.
- 일부 박테리아는 커다란 호나형 염색체 외에 플라스미드라는 하나 또 그 이상의 작은 환형 염색체를 가지고 있다.
- 플라스미드는 주염색체와 동시에 복제된다.
- 세포분열 시 자손으로 전달된다.
b. 섬모 Fili라는 특수 구조를 구성하는 단백질 유전자를 가지고 있다.
c. 유성생식 시 세포를 끌어당기고 유전자가 자나가는 빈 관인 접합관을 형성한다.
d. 플라스미드를 가진 플라스미드 양성 박테리아와 가지지 않는 플라스마 음성 박테리아가 접근한다.
e. 성 섬모가 형성되고 플라스미드 양성 박테리아가 음성 박테리아를 끌어당김
f. 플라스미드 DNA가 복제된다.
g. 세포 복제된 DNA사본을 직선형으로 만들어 성섬모를 통해 플라스미드 음성 박테리아로 전이된다.
h. 다른 플라스미드 유전자들은 더 이상의 플라스미드 침입을 방지하는 세포 표면 물질을 생산한다.
3) 플라스미드 양성의 두 세포
A. 플라스미드 전이는 박테리아의 유명한 유전자 재조합 메커니즘이다.
B. F플라스미드 (F에피솜 episome)가 관여한다.
a. 간혹 F플라스미드가 숙주의 주염색체에 삽입되기도 한다.
b. 삽입된 후 F DNA는 숙주 DNA와 함께 복제되며 모든 자손에게 전달된다.
C. 용원현상과의 차이점이 존재한다.
a. F-박테리아로의 전이를 시도할 때 전이가 끝나기 전에 관이 절단된다.
b. F-박테리아는 F+염기서열의 일부만 갖게 된다.
c. F+로 전환되지 않고 , 들어온 수컷 DNA는 교차에 의해 재조합 된다.
4) 반성도입
A. 성과 형질도입이 합쳐진 것이다.
B. 숙주 염색체의 일부가 자유로운 F플라스미드에 삽입되어 F-세포에 전이될 수 있다.
C. 플라스미드에 들어있는 박테리아의 유전자에 한해서 수용자 세포가 2배 체임을 의미한다.
(8) 인류와 병원균과의 전쟁
1) 병원균과의 전쟁에서 인류가 최초로 승리한 것은 1877년 루이 파스퇴르에 의해서 이다.
2) 이로서 특정 전염병에 대한 예방이 가능해 진 것이다.
3)두 번째는 알렉산더 플레밍이 1927년 페니실린을 발견한 것이다.
A. 페니실린
a. 일반적으로 미생물에 의해 생성되는 것으로 다른 미생물을 죽이는 화학 물질 이다.
b. 이런 물질이 항생제이다.
- 항생물질
ㄱ. 실제로 환자 체내에서 질병을 일으키는 모든 세균을 죽일 수 있다.
ㄴ. 그러나 약물에 의해 손상을 덜 입는 소수의 세균은 살아 남아 증식을 계속하거나 유전자 교환으로 다른 세균에게 내성을 전이 시킨다.
ㄷ. 이러한 세균들은 여러 개의 항생물질로도 치료되지 않는 세균이 되는 것이다.
(9) 슈퍼 박테리아
1) 현재까지 개발된 어떤 항생제에도 듣지 않는 박테리아이다.
2) 통상 모든 항생제에 내성을 가지는 초 강력 세균을 지칭한다.
3) 이 초 강력 박테리아의 정체는 “반코마이신 내성 포도상 구균(VRSA)”. 반코마이신은 인류가 개발한 최고의 항생제로 통한다.
4) 이 항생제를 투여해도 치료되지 않는 것이 포도상구균이다.
5) 현재 사용할 수 있는 거의 모든 항생제에 내성을 보이기 때문에 감염되면 치료가 불가능하다.
6) 포도상구균은 병원에서 가장 흔히 감염되는 세균, 미국에서 매년 발생하는 2백만 건의 병원감염 중13%을 차지 할 정도이다.
7) 옷이나 담요, 벽, 의료장비 등에 붙어 있으며 병원 종사자들의 손에 의해 옮겨질 수도 있다.
8) 슈퍼 박테리아의 출현은 현대 의학의 가장 빛나는 업적으로 꼽히는 항생제의 무력화 과정을 잘 보여주고 있다.
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