생장곡선(growth curve)와 generation time

소개글

생장곡선(growth curve)와 generation time에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. Subject

2. Object

3. Principles
(1) 생장 및 사멸
(2) 미생물 생장에 영향을 주는 요인
1) 물리적 요인
2) 화학적 요인
(3) 생장의 측정
(4) 생장곡선(Growth Curve)
1) 유도기(Lag phase)
2) 대수기(Exponential phase 또는 Log phase)
3) 정체기(Stationary phase)
4) 사멸기(Death phase)
5) 미생물 생장에 관련된 수학

4. Procedure

5. Reference

본문내용

소되고 핵양체가 응집하여 전체적인 크기가 좀 작아지는 정도의 변화만을 나타낸다. 더 중 요한 변화는 유전자 발현과 생리적인 측면에서 나타난다. 기아상태의 세균은 여러 가지 기아 단백질(starvation proteins)을 생성하여 세포가 여러 가지 손상을 입더라도 잘 견딜 수 있게 한다. 기아단백질이 많이 합성되면 펩티도글리칸의 중간연결부위가 많아져 세포벽의 강도가 증가한다. Dps 단백질(DNA-binding protein from starved cells)은 DNA를 보호한다. 샤프론 (chaperone)은 단백질의 변성을 막고 손상된 단백질을 재생한다. 이 밖의 여러 가지 과정이 일어나서 기아상태의 세포는 파괴하기가 더욱 어렵고 기아상태 자체를 더 잘 견딜 수 있게 된다. 또한 온도변화에 의한 손상, 산화반응이나 삼투현상에 의한 손상, 염소와 같은 독성 화 학물질 따위에도 더 잘 견딜 수 있다. 이런 변화는 아주 효율적이어서 어떤 세균은 기아상태 로 수년간을 생존할 수 있다.
4) 사멸기(Death phase)
영양분의 고갈, 독성 노폐물의 축적과 같은 불리한 환경의 변화가 일어나면 생균수가 줄어드 는 사멸기에 이른다. 미생물 집단의 사멸은 대수기의 생장과 마찬가지로 대수적이다. 즉 매시 간 일정한 부분이 사멸한다. 이런 현상은 생균수를 측정해 보면 잘 알 수 있다. 총균수를 측 정하는 경우 세포가 죽은 다음에도 파괴되지 않는 한 생균수의 감소를 알 수 없기 때문이다. 때때로 세균세포가 죽었는지를 확인하는 유일한 방법은 새로운 배양액에 옮겨서 키워보는 것 이다. 만일 새 배양액에서 성장하여 분열하지 않으면 죽은 것으로 간주할 수 있다.
대부분의 미생물 집단이 대수적으로 성장한 다음에는 대개 사멸하지만 집단의 수가 현격하 게 감소한 다음에는 사멸되는 비율이 줄어든다. 이는 특별히 내성을 지닌 세포가 오래 생존하 기 때문이다. 이런 여러 가지 이유로 인해서 사멸기의 곡선은 아주 복잡하게 나타날 수 있다.
5) 미생물 생장에 관련된 수학
생장률을 알면 기초적인 생리적, 생태적 연구를 수행하는데 도움이 되며 산업적인 활용에도 중요하게 쓰이기 때문에 미생물의 대수기 생장률은 반드시 알아야 한다. 대수기에 각각의 미 생물은 일정한 간격으로 분열한다. 그러므로 집단의 크기는 특정한 시기마다 두 배로 증가하 며 이 시간을 세대시간(generation time) 또는 배가시간(doubling time)이라고 한다. 이분법으 로 증식하는 세균은 대수기에서 일정의 생장속도로 세포가 분열하여 n세대 후의 세포 수는 2n으로 된다. 그 결과 집단은 대수적으로 증가하게 된다.
이러한 현상은 세대시간에 대한 방정식으로 표현할 수 있다.
Nt = N0 2n (N0 : 초기집단의 크기, Nt : t시간에서의 집단 크기, n : t시간 동안의 세대수)
양변에 대수(아래가 10인 상용대수)를 취하면
logNt = logN0 nlog2
따라서,
회분배양에서 대수기의 생장률은 평균생장률상수(k:mean growth rate constant)로 나타낼 수 있다. 이 상수는 단위시간당 세대수로 보통 한 시간 동안의 세대수로 나타낸다.
집단의 크기가 두 배로 되는데 걸리는 시간, 즉 평균세대시간(mean generation time) 또는 평균배가시간(mean doubling time, g) 역시 계산 가능하다. 집단의 크기가 두 배되는 시간 (t=g)동안,
Nt = 2N0
평균생장률상수를 나타낸 식에 이를 대입하여 풀면,
평균세대시간은 평균생장률상수의 역수가 된다.
평균세대시간(g)은 생장곡선을 대수 그래프에서 직접 구할 수 있으며, 생장률상수는 g값에서 구할 수 있다. 세대시간은 미생물의 종과 환경조건에 따라 크게 달라진다. 어떤 세균에서 세 대시간은 10분(0.17시간) 이내인 반면 진핵미생물 가운데에는 며칠에 걸쳐 한 번씩 집단의 크 기가 배가되는 것도 있다. 자연 상태에서의 세대시간은 실험실에서 배양할 때 보다 훨씬 더 길다.
4. Procedure
(1) 지난 실험에서 분리·배양·보존했던 균주를 1㎖를 채취한다. 채취한 후 100㎖의 nutrient broth에 접종한다.
(2) 균주를 접종한 Nutrient broth를 잘 흔들어서 섞어준 다음에 분광광도계 (spectrophotomete
r)를 이용하여 흡광도를 측정한다. 그리고 시료 1㎖를 10-2, 10-3, 10-4로 희석한 다음에 클린 벤치에서 각각 배지에 100㎕씩 도말을 한다. 도말이 끝나면 배지를 배양기에 넣고 20시간 동안 배양한다.
(3) 균주가 접종된 nutrient broth는 진탕배양기에서 37 에서 120rpm으로 진탕배양한다.
(4) 1시간 후에 위와 같은 방법으로 시료를 채취해서 흡광도를 측정하고 시료를 도말하여 배양 기에 넣는다. 균주가 접종된 nutrient broth는 계속 진탕배양한다.
(5) 같은 방법으로 2, 3, 4 시간까지 흡광도를 측정하고 배지에 도말하여 배양한다.
(6) 흡광도를 측정한 값과 배지에 도말한 것을 배양하여 얻은 생균수를 이용하여 생장곡선을 그린다. 시간을 X축에, 균의 수를 Y축(log)에 반대수 그래프(semi-log graph)에 그려 넣 어서 생장곡선을 그린다. 그리고 generation time(혹은 doubling time)을 구해본다.
5. Reference
(1) 식품미생물학. 강인수 외 6인 저. 훈민사. 2000, 159∼198pp.
(2) 식품미생물학실험. 김주영, 김현옥, 조성호 저. 훈민사. 2002, 125∼128pp.
(3) 응용미생물학. 이갑상. 대학서림. 2000, 107∼120pp.
(4) 일반미생물학. 김창한 외 6인 저. 유한문화사. 2000, 49∼54pp, 188∼192pp, 194∼205pp.
(5) 일반미생물학. L.M. Prescott, J.P. Harley, D.A. Klein 저, 김경민 외 6인 역. 2003, 104∼ 124pp.
(6) 최신미생물실험서. 이은숙, 이별나 저. 효일. 2000, 53p, 54p.
(7) 환경미생물학실험. 김정목, 남범식 저. 동화기술. 2001, 96p, 100∼102pp.

키워드

생장곡선,   growth curve,   generation time,   세대시간,   대수기,   log phase,   생장,   증식