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2. 미생물의 구조
1. 시료처리 및 염색
1-1. 고정(fixation) : 세포의 내 외부구조를 보존하여 slide에 부착
* 물리적 고정
- Slide에 세균 도말 -> 건조 -> 열처리
- 전체적 형태 유지, 내부구조 변형
* 화학적 고정
- 세포내부구조 형태 유지세포내부구조 형태 유지
- 화학고정액 사용-> 단백질, lipid, 탄수화물과 반응
-> 분자활성 정지
-> 불용화, 고정화
- Ethanol, Acetic acid, Formaldehyde, Glutaldehyde
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2. 미생물의 구조
미생물의 현미경 관찰과정
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2. 미생물의 구조
1-2. 염색
1) 단순염색 :발색기(Chromophore group)을 가진 염료가 세포와 결합
* 염기성 염료(basic dye) - Methylene blue, Basic fuchsin, Crystal violet, Safranin- positively charged dye- negatively charged molecule 과 결합(핵산 단백질 )negatively charged molecule 과 결합(핵산, 단백질..)- bacteria 표면 -> negatively charged
* 산성염료 (acid dye)- Eosin Rose bengal Acid fuchsinEosin, Rose bengal, Acid fuchsin- negatively charged group (carboxyl, phenol)- 세포의 양전하부분에 결합
Eosin Basic fuchsin 3
2. 미생물의 구조
2) 분별염색(differential staining, Gram staining)
- 덴마크 의사 Christian Gram 개발, 1884년- 염색특징에 따른 세균분류 -> Gram 양성
-> Gram 음성
* Crystal violet -> Iodine soln -> ethanol 탈색 Gram+ : 착색
Gram- Safranin Gram- : 탈색(red)(red)
Gram+(purple)
Gram staining protocol
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Gram-stained microorganismg
(a) Clostridium perfringens (x800), (b) Staphylococcus aureus (x1000)( ) ( ) ( ) ( )(c) Escherichia coli (x500) (d) Neisseria gonorrhoeae (x1000)
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2. 미생물의 구조
2. 원핵세포 구조와 기능
2-1. 일반특징
(1) 크기, 모양, 배열
* 구균(coccus, cocci): 둥근 모양
- diplococcus (쌍구균) -> Neisseria- 연쇄상구균 : 사슬모양 (b)
-> Streptococcus, Enterococcus, Lactococcus
- 포도상구균 : 포도송이모양 (a)포도상구균 : 포도송이모양 (a)
-> Staphylococcus
* 간균(bacillus, bacilli):막대모양 (C)
구형간균( b illi) 짧은 간균- 구형간균(coccobacilli):짧은 간균
* 나선균(spirillum) (d)
* 휘어진 간균(극성편모)(e)
* 크기 : 0.2um - 500um
ex) E coli : 1 1-1 5 um x 2 - 6 umex) E coli : 1.1 1.5 um x 2 6 um
* 극미세세균 : 0.2um 이하 6
2. 미생물의 구조
a: 방선균 b:무정형세균 c:나선균 d:균사형 e:네모형 f: 줄기형 부착기관
다양한 원핵세포 모양
a: 방선균, b:무정형세균, c:나선균, d:균사형, e:네모형, f: 줄기형 부착기관
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2. 미생물의 구조
그람양성균의 기본구조
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2. 미생물의 구조
2-2. 세포막
- 지질이중층(인지질)
단백질과 지질로 구성- 단백질과 지질로 구성
-> peripheral protein,
-> integral protein
기능- 기능
-> 형태유지, 투과장벽, 대사작용,
수용체분자(receptor)
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2. 미생물의 구조
2-3. 세포질
- 세포막과 핵양체 사이의 물질
- 대부분 물로 구성
- inclusion body, vacuole, ribosome 함유
* inclusion body
- 물질저장 -> 세포의 영양상태에 따라 수 변화
l* gas vacuole
- 내부 공기주머니
- 부력제공 -> 미생물 이동 조절
* ribosome
- 단백질 + RNA의 복합구조
단백질합성 세 질내 세 내재 단백질- 단백질합성 -> 세포질내 ribosome -> 세포내재 단백질
세포막 부착 ribosome ->세포외 분비 단백질
- 70S ribosome (진핵세포 : 80S)
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원핵세포 세포질구조
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Bacillus megaterium
원핵세포의 inclusion body
PHB : PolyhydroxybutyratePP : Polyphosphate
Cyanobacteria 12
원핵세포 ribosome 구조
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2. 미생물의 구조
2-4. Nucleoid (핵양체)
- 유전물질 보관 장소
불규칙한 모양- 불규칙한 모양
- 단일한 환상의 이중나선 DNA
- 일반적으로 세포막에 연결
-> 세포분열 시 막의 역할 -> DNA분리
- 60%:DNA, 30%:RNA, 10%:protein
* Plasmid
- 염색체 이외의 환형 이중 나선 DNA 분자
- 자손에게 복제 유전
- 성장생식에 비필수적
- 세균숙주에 선택적 이점 제공
-> 약물내성 새로운 대사능력> 약물내성, 새로운 대사능력
- 이종 세균에 침입가능
핵양체
a:분열중의 핵양체, b:E.coli의 핵양체c:분열중인 E.coli 핵양체 모형 14
2. 미생물의 구조
2-5. 세포벽 (cell wall)
- 단단한 껍질
- 세포의 모양유지
- 병원성의 원인(일부)
- Peptidoglycan 이 주성분Peptidoglycan 이 주성분
-> gram+ : 2 층
-> gram- : 3 층
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Peptidoglycan 구조
Peptide 와 다당류의 연결구조
Peptidoglycan 구조모형
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원핵세포 세포벽 구조
G GGram + Gram -
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2. 미생물의 구조
2-6 세포외부 구성요소
1) Capsule(협막)1) Capsule(협막)
- 조직화되어 있으며 세포에 부착되어 있음
- 숙주식세포의 식균작용으로부터 보호
물분자 포함 > 건조방지- 물분자 포함 -> 건조방지
- 소수성 독성물질 침투방지 ex) detergent
- 일반적으로 다당류로 구성
2) Slime layer
- 넓게 퍼져 있으며 특정구조 없음
쉽게 제거 가능- 쉽게 제거 가능
3) Glycocalyx
세포표면에서 외부로 퍼져있는 다당류의 망상구조- 세포표면에서 외부로 퍼져있는 다당류의 망상구조
- 세포의 부착(고체, 조직)을 도와줌
Capsule(a) and Glycocalyx(B) 18
2. 미생물의 구조
4) Fi b i4) Fimbriae
- 얇고 운동성과 관계없음
- 고체부착 관련
5) Pili (Sex pili, pilus)
- 1-10개/cell
Fimbria와 flagella
1 10개/cell
- 세균접합과정에 관여 -> 유전정보 전달
- fimbria 보다 크다
6) Flagella(flagellum, 편모)
- 세포운동에 관여
- 15-20um
- 단성편모, 군모성편모, 주모성편모
- 극성편모, 양극성 편모
a: 단성편모b: 군모성 편모c: 주모성 편모c 주모성 편모
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2. 미생물의 구조
편모의 세부구조
G b Ga: Gram - b: Gram +
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2. 미생물의 구조
편모의 운동기작
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2. 미생물의 구조
* 원핵세포 구조와 기능요약
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2. 미생물의 구조
3. 진핵세포의 구조와 기능
3-1 기본특징3 1 기본특징
* 막으로 이루어진 세포소기관(organelle)
-> 세포내 특정기능 담당> 세포질의 공간적 분리 > 생화학적 생리적 기능분리-> 세포질의 공간적 분리 -> 생화학적 생리적 기능분리
-> 기능의 동시 수행-> 기능의 조절과 연계
-> 물질이동수단물질이동수단
Organelles and membrane 23
진핵세포구조
W:cell wall N:nucleus M:mitochondriaW:cell wall, N:nucleus, M:mitochondriaER: 소포체, V:vacuole, GA:골지체, LD:lipid dropletPL:lysosome, F:미세섬유 24
2. 미생물의 구조
3-2 세포질, 미세섬유, 미세소관
1) 세포질( t l i t i )1) 세포질(cytoplasmic matrix)
- 세포생명현상의 기본 매질
- 생화학반응 수행 -> 높은 단백질 농도
-> pH 6.8 - 7.1
2) 미세섬유(microfilament)포유류세포의 미세섬유
- 세포질전체에 퍼져 망상구조 or 평행구조 형성
- 세포운동, 형태변화에 관여 -> 액틴단백질로 구성
유류세 의 미세섬유
3) 미세소관(microtubule)
- 세포형태유지 -> 미세섬유와 연계
- 세포의 움직임 ->
- 세포내 물질이동 -> 유사분열 시 방추사
4) 중간섬유(intermediate filament)
- 1), 2), 3)과 얽혀 세포골격(cytoskeleton)형성포유류세포의 미세소관
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2. 미생물의 구조
3-3 소포체(endoplasmic reticulum, ER)
- cisternae 구조의 막성소관
조면소포체( h )-> 조면소포체(rough ER, RER)
- 분비단백질 합성소포
- ER 바깥쪽에 ribosome 부착 -> 내부로 단백질 합성후 다른 곳에 운반
-> 활면소포체(smooth ER SER)> 활면소포체(smooth ER, SER)
- 지방질 합성소포
- ribosome 없음
- 물질의 합성과 운반물질의 합성과 운반
- 세포막 합성 및 운반
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2. 미생물의 구조
3-4 골지체(Golgi body, Golgi apparatus)
- cisternae 구조의 막성소관 -> 4-8개의 겹쳐진 막성주머니
- 리보솜 결합되지 않음리보솜 결합되지 않음
- posttranslational modification에 관여
- 소포체와 연결, 물질의 수송에 관여
- 세포막의 합성과 수송 -> lysosome 합성
Golgi body27
진핵세포 골지체와 물질수송
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2. 미생물의 구조
3-5 리소솜(Lysosome)
- 둥근공 형태의 단일막 구조
세포내소화 담당 모든 종류의 생체고분자 소화 효소 포함- 세포내소화 담당 -> 모든 종류의 생체고분자 소화 효소 포함
-> 약산성조건 유지 : pH 3.5 – 5.0
-> 소화효소는 RER에서 생성 골지체에서 포장
- Endocytosis를 통해 영양분 섭취하는 세포에서 중요한 역할Endocytosis를 통해 영양분 섭취하는 세포에서 중요한 역할
-> Phagocytosis(식세포작용): 큰 입자나 미생물의 흡입 phagosome 형성
-> Pinocytosis(음세포작용): 작은 용질 흡입 pinosome 형성
* primary lysosome: 새로 형성된 리소솜 Endosome* primary lysosome: 새로 형성된 리소솜
* secondary lysosome: endosome 과 결합된 lysosome
* autographic vacuole: 자신의 세포질물질을 분해하기 위해 형성된 endosome
Endosome
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진핵세포 lysosome 형성과 물질분해
- 소포체 : 분비단백질과 막을 형성 골지체에 제공- 골지체 : 분비소낭 형성 세포막에 융합 세포밖으로 분비
lysosome 형성 endosome과 융합- Lysosome : 물질분해 세포공급 혹은 세포외 배출-> Lysosome 내 소화효소는 유지, 분해물만 세포에 공급
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3 6 리보솜( ib )
2. 미생물의 구조
3-6 리보솜(ribosome)
- 60S와 40S로 이루어진 80S 구조
- RER이나 세포질에 존재 -> 단백질 합성
-> RER ribosome -> 단백질합성 후 소포체내로 세포외로 분비
막단백질로 삽입
-> 세포질 ribosome -> 세포질 내 단백질 합성
* polyribosome: 하나의 mRNA 에 연결된 여러 개의 ribosome
60S
40S80S
40S
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진핵세포 polyribosome 구조
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2. 미생물의 구조
3-7 미토콘드리아(mitochondria)
- 세포내의 발전소 -> 에너지 생성
- 전자전달 산화적 인산화 TCA회로전자전달, 산화적 인산화, TCA회로
- 이중막구조 -> 내막: 전자전달, 산화적 인산화
-> 외막: TCA회로, 지방산 산화
- 자체의 ribosome DNA 존재 -> 자체단백질 합성자체의 ribosome, DNA 존재 > 자체단백질 합성
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2. 미생물의 구조
3-8 핵(nucleus)
- 유전정보 보관
- chromartin(염색질): 휴지상태의 DNA 구성물질 핵에 퍼져 있음chromartin(염색질): 휴지상태의 DNA 구성물질, 핵에 퍼져 있음
- chromosome(염색체): 세포분열 시 응축된 형태
- 핵공(nuclear pore): 외막과 내막이 융합된 형태, 세포질과의 물질교환
- nucleolus(인): 핵내부의 응축구조 -> ribosome 합성의 주된 역할(rRNA)nucleolus(인): 핵내부의 응축구조 > ribosome 합성의 주된 역할(rRNA)
Chromatin & Chromosome
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2. 미생물의 구조
3-9 세포의 표면구조
- 세포벽 없음 -> 지질이중층의 스테롤성분 -> 막을 견고하게 유지
예외) 조류(algae)의 세포벽 -> 화학구조는 단순) ( g )
- cilia(섬모)와 flagella(편모):세포의 운동기관
-> 섬모:5-20 um, 편모: 100-200um
-> 미세구조는 비슷 -> 9+2구조: 9쌍의 미세소관 + 두개의 중앙 미세소관
-> 편모운동 : 기저부 -> 말단 → 밀어냄
말단 -> 기저부 → 잡아당김
-> 섬모운동 : 노젖기
편모 섬모 35
진핵세포 섬모,편모구조
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원핵세포와 진핵세포의 비교
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