약호기성 미생물
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1. 개요
약호기성 미생물은 특수한 환경에서 배양해야 하며, 촛불 배양기 또는 산소 조절 바이오리액터를 사용하여 배양한다. 촛불 배양기는 양초를 태워 산소 부족 환경을 만들고, 산소 조절 바이오리액터는 기체 수준을 정밀하게 제어한다. 최근에는 미세 산소 공급 배양 장치(MOCD)와 같은 저렴한 솔루션이 개발되었다. 캄필로박터, 헬리코박터 파일로리, 락토바실루스, 마그네토스피릴룸 그리피스발덴세 등이 약호기성 미생물에 속한다.
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| 약호기성 미생물 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
| 정의 | 산소 농도가 대기 중 농도보다 낮은 환경에서 최적의 성장 조건을 갖는 미생물 |
| 산소 요구량 | 2~10% (최적), 대기 중 산소 농도 (약 20%)에서는 생존 불가 |
| 성장 환경 | 특정 조직 (예: 위 점막) 깊은 토양 밀폐 용기 하단 |
| 배양 방법 | 산소 흡수 물질 (예: 티오글리콜산염) 첨가 배지, 혐기성 항아리, 가스팩 시스템 |
| 미생물 종류 | |
| 대표적인 예시 | 캄필로박터 헬리코박터 파일로리 보렐리아 |
| 기타 예시 | 아세토박터 메탄자생균 일부 클로스트리디움 트레포네마 |
| 생존 전략 | |
| 해독 효소 보유 | 과산화물 제거 효소 카탈레이스 (소량) 이를 통해 소량의 산소 존재 하에 생존 가능 |
| 높은 산소 농도에 대한 취약성 | 높은 산소 농도에서 활성 산소 종으로 인한 손상 발생 |
| 기술적 측면 | |
| 배양 장치 | 미호기성 미생물 성장을 위한 효율적인 장치 개발 (참고 자료) |
2. 배양
미호기성 미생물은 특수한 환경에서 배양해야 한다.
== 전통적인 배양 방법 ==
미호기성 미생물은 전통적으로 촛불 배양기에서 배양된다.[5] 촛불 배양기는 밀폐된 뚜껑으로 밀봉하기 전에 불이 켜진 양초를 넣는 용기이다.[5] 양초의 불꽃은 산소 부족으로 꺼질 때까지 타면서 이산화탄소가 풍부하고 산소가 부족한 환경을 만든다.[5]
== 최신 배양 방법 ==
최근에는 산소 조절 바이오리액터(bioreactor)를 사용하여 미호기성 환경에서 기체 수준을 보다 정밀하게 제어할 수 있게 되었다.[6] 산소 농도 또는 산화환원 전위를 실시간으로 측정하는 프로브(probe)를 사용하기도 한다.[6] 기체 발생 팩(gas generating pack)과 기체 교환(gas exchange) 방식을 통해 산소 섭취를 조절한다.[3]
산소조절 바이오리액터는 구입 및 운영 비용이 비싸기 때문에, 미세 산소 공급 배양 장치(MOCD)와 같이 저렴한 솔루션이 고안되었다. MOCD는 일반 플라스크, 산소 투과성 튜브, 센서 및 워터 펌프를 포함하는 시스템으로, 배양액을 튜브를 통해 펌핑하여 통기를 수행한다.[4]
2. 1. 전통적인 배양 방법
미호기성 미생물은 전통적으로 촛불 배양기에서 배양된다.[5] 촛불 배양기는 밀폐된 뚜껑으로 밀봉하기 전에 불이 켜진 양초를 넣는 용기이다.[5] 양초의 불꽃은 산소 부족으로 꺼질 때까지 타면서 이산화탄소가 풍부하고 산소가 부족한 환경을 만든다.[5]2. 2. 최신 배양 방법
최근에는 산소 조절 바이오리액터(bioreactor)를 사용하여 미호기성 환경에서 기체 수준을 보다 정밀하게 제어할 수 있게 되었다.[6] 산소 농도 또는 산화환원 전위를 실시간으로 측정하는 프로브(probe)를 사용하기도 한다.[6] 기체 발생 팩(gas generating pack)과 기체 교환(gas exchange) 방식을 통해 산소 섭취를 조절한다.[3]산소조절 바이오리액터는 구입 및 운영 비용이 비싸기 때문에, 미세 산소 공급 배양 장치(MOCD)와 같이 저렴한 솔루션이 고안되었다. MOCD는 일반 플라스크, 산소 투과성 튜브, 센서 및 워터 펌프를 포함하는 시스템으로, 배양액을 튜브를 통해 펌핑하여 통기를 수행한다.[4]
3. 예시
다양한 미호기성 환경이 자연계에 존재한다. 인체, 수중 등에서 많은 미호기성 세균이 발견된다.
- 캄필로박터목의 일부 구성원은 미호기성이다.
- ''캠필로박터'' 종은 미호기성이다.[3][7]
- 소화성 궤양과 일부 유형의 위염과 관련된 캠필로박터속의 한 종인 ''헬리코박터 파일로리''(이전에는 ''캄필로박터''로 확인됨)[8]
- 락토바실루스 센수 라토(락토바실라세아)의 많은 구성원은 미호기성균이다. 통성 혐기성 세균으로서 혐기성 조건에서도 생존하지만, 약간의 산소가 있으면 더 잘 성장한다.[9]
- ''마그네토스피릴룸 그리피스발덴세''와 ''마그네토스피라'' sp. QH-2는 수생 미호기성 자성세균이다. 이러한 박테리아에서 자철석의 형성은 일반적으로 미호기성 조건을 필요로 한다.[4]
3. 1. 캄필로박터목
캄필로박터목의 일부 구성원은 미호기성이다.[3][7] ''캠필로박터''(Campylobacter) 종은 대표적인 미호기성 세균이다. ''헬리코박터 파일로리(Helicobacter pylori)''는 과거 ''캄필로박터''로 분류되었으며, 소화성 궤양 및 일부 위염과 관련이 있다.[8]3. 2. 락토바실루스
락토바실라세아의 많은 락토바실루스 ''sensu lato'' 구성원은 미호기성균이다.[9] 이들은 통성 혐기성 세균으로서 혐기성 조건에서도 생존 가능하지만, 약간의 산소가 있는 환경에서 더 잘 성장한다.[9] 특히, 김치와 같은 한국 전통 발효 식품에서 중요한 역할을 하는 유산균(젖산균)이 여기에 속한다.3. 3. 자성세균
마그네토스피릴룸 그리피스발덴세(*Magnetospirillum gryphiswaldense*)와 마그네토스피라(*Magnetospira*) sp. QH-2는 수생 미호기성 자성세균이다.[4] 이 박테리아에서 자철석 형성은 일반적으로 미호기성 조건을 필요로 한다.[4]참조
[1]
서적
Essential Microbiology
Wiley
[2]
서적
Microbiology
Wm. C. Brown Publishers
[3]
서적
Jawetz, Melnick & Adelberg's Medical Microbiology
https://archive.org/[...]
McGraw Hill
[4]
논문
A Novel Highly Efficient Device for Growing Micro-Aerophilic Microorganisms
2019-03-19
[5]
논문
Isolation of ''Campylobacter'' from human stool samples
2014-03
[6]
논문
Redox potential control and applications in microaerobic and anaerobic fermentations
2013-03
[7]
논문
The isolation and nature of campylobacters (microaerophilic vibrios) from laboratory and wild rodents
1977-08
[8]
서적
Perspectives on methodology for ''in vitro'' culture of ''Helicobacter pylori''
[9]
논문
Lactobacillus Species: Taxonomic Complexity and Controversial Susceptibilities
2015-05-15
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