비교 한 것은 교재에 있습니다.
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세포의 특성 |
원시세균 |
진정세균 |
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세포벽 |
여러 물질, 주로 단백질 |
펩티도글리칸 |
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원형질막 지질 |
분지성 지방산 |
직선 쇄상 지방산 |
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리보솜 |
진핵생물과 유사 |
원시세균이나 진핵생물과 다름 |
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편 모 |
미 지 |
관상, 환상(플라젤린 단백질) |
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광합성 색소 |
세균성 로돕신 |
세균 엽록소와 엽록소 a |
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RNA 중합효소 |
3종류 |
1종류 |
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오페론 |
있음 |
있음 |
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히스톤 |
있음 |
없음 |
고세균은 핵이 존재하는 진핵생물과는 달리, 핵이 없는 원핵생물에 포함되는 생물군이지만 일반적으로 우리가 원핵생물로 취급하는 세균(bacteria)과는 본질적으로 다른 계통에 속한다. 일반적인 세균은 고세균에 비교하여 진정세균(eubacteria)이라고 한다. 진핵생물, 세균, 고세균은 생물 계통이 가장 크게 나뉘는 세 가지 도메인(domain)이 된다.
고세균은 워즈(C. R. Woese)가 1977년에 가장 처음 정의한 개념이다. 고세균은 세균과는 달리 높은 온도나 높은 염도의 환경에서 잘 생식하며 메탄을 생합성하는 세균도 있는 등, 오랜 옛날의 지구 환경과 비슷한 환경에서 자라는 종이 있기 때문에 시원세균이라고 부르기도 한다. 그러나 분자생물학적 해석으로 봤을 때는 오히려 세균보다 진핵생물에 가깝기 때문에 고세균이 정말로 더 원시적인 생명체였는지는 확실하지 않다.
진핵생물, 세균과의 차이점
고세균은 핵이 없고 그 크기가 작은 등 기본적으로는 원핵생물에 속한다. 하지만 세균과 근본적으로 다른 여러 가지 차이점을 가지고 있으며, 진핵생물과도 확연히 다른 특성이 있기 때문에 이 둘 중 어느 쪽에도 속하지 않는 새로운 생물군으로 분류되었다.
고세균이 가지는 가장 큰 특징은 주로 세포막을 구성하는 지질의 구성에 있다. 고세균의 지질은 이소프레노이드(isoprenoid)가 다중결합을 이루고 있는 알코올로 구성되어 있으며 이 알코올이 글리세롤과 에테르 결합을 이룬다. 이는 일반적인 진핵생물, 세균의 지질이 지방산과 글리세롤이 결합한 에스테르 결합으로 되어 있는 것과 다른 점이다.
고세균은 세균과 세포벽의 구성에도 큰 차이가 있다. 세균은 펩티도글리칸(peptidoglican)이라는 당단백질로 세포벽이 구성되어 있는 반면 고세균은 변형된 펩티도글리칸인 슈도펩티도글리칸이나 S층(S-layer)이라고 하는 단백질 막으로 세포벽이 구성되어 있다.
이러한 차이점이 세균과 고세균을 구별해 주는 가장 큰 차이점이 된다. 종마다의 차이가 존재하지만, 대개 고세균은 분자생물학적으로도 세균과 많은 차이가 있고, 이런 점에서는 진핵생물과 유사점을 보이는 부분도 많다. 일반적인 고세균은 tRNA의 서열이 세균과 다르고 tRNA가 형성될 때 인트론(intron)이 잘려 나가는 과정이 수반된다. 또한 단백질합성(translation)이 시작되는 유전암호가 진핵생물과 같이 메티오닌(methionine)이다.
그리고 DNA에서 RNA를 전사(transcription)할 때 이용되는 RNA중합효소(RNA polymerase)의 구조가 세균보다 복잡하며 진핵생물에 더 가깝다. DNA가 히스톤(histone) 단백질에 감겨 있는 염색질구조가 발견되기도 하며 이 역시 진핵생물 염색체의 특징이다.
고세균의 분류와 생태
고세균은 5계 구조(five kingdom system)를 포기한 현대 계통분류학에서 진핵생물(Eukaryota), 세균(Bacteria)과 함께 하나의 도메인으로 취급된다. 그 하부는 4개의 문으로 구성되며 유리아케오타 문에는 메탄균, 고농도균 등이 속하며 크렌아케오타문에는 고온균이 속한다. 이러한 분류의 기준은 일반적으로 리보솜(ribosome)의 16S 구조체를 구성하는 rRNA 서열 분석을 통하여 이루어진다. 고세균은 세균과 다른 여러 분자생물학적 특징 때문에 심해, 극지방, 화산 속, 석유층 등과 같이 생물이 살기 힘든 환경에서도 살 수 있다. 또한 인간을 비롯한 동물의 소화 기관 내부에도 고세균이 기생하는 것으로 알려져 있지만 이들이 특별히 일으키는 질환이 있는지는 아직 알려져 있지 않다. 분자생물학적 방법을 이용하여 고세균을 조사한 결과 이러한 극한 환경뿐만이 아니라 일반적인 환경에서도 고세균의 흔적은 검출되고 있지만, 아직 일반적인 환경에서 검출한 고세균을 배양하지 못하고 있기 때문에 극한 환경이 아닌 장소에 생식하는 고세균에 대해서는 아직 명확하게 밝혀져 있지 않다.