[질소고정][질소고정 개념][질소고정 중요성][질소고정하는 공생 미생물][질소고정하는 단생 미생물]질소고정의 개념과 질소고정의 중요성 및 질소고정하는 공생 미생물, 질소고정하는 단생 미생물 심층 분석

소개글

[질소고정][질소고정 개념][질소고정 중요성][질소고정하는 공생 미생물][질소고정하는 단생 미생물]질소고정의 개념과 질소고정의 중요성 및 질소고정하는 공생 미생물, 질소고정하는 단생 미생물 심층 분석에 대한 보고서 자료입니다.

목차

Ⅰ. 개요

Ⅱ. 질소고정의 개념

Ⅲ. 질소고정의 중요성

Ⅳ. 질소고정하는 공생 미생물
1. 근류미생물의 종류
1) 완두근류 미생물(Rhizobium leguminosarum)
2) 까치콩근류미생물(R. phaseoli)
3) 토끼풀근류 미생물(R. trifolii)
4) 알팔파근류 미생물(R. meliloti)
5) 콩근류 미생물
6) 루핀근류 미생물(R.lupini)
7) 카우피근류 미생물(Rhizobium sp.)
8) 자운영근류 미생물(Rhizobium sp.)
9) 덴세이근류 미생물(Rhizobium sp.)
10) 미모사근류 미생물(Rhizobium sp.)
11) Dalea 근류 미생물(Rhizovium sp.)
12) 벌노랑이 근류 미생물(Rhizibium sp.)
2. 근류미생물과 두과식물의 공생과정
3. 공생에 따른 질소고정
1) 근류의 질소고정 활성
2) 박테로이드의 질소고정능

Ⅴ. 질소고정하는 단생 미생물
1. 질소고정미생물
1) 호기성미생물
2) 조건적 혐기성미생물
3) 절대적 혐기성미생물
4) 광합성세균
5) 기타의 질소고정세균
2. 질소고정 남조류
1) 남조류의 특징
2) 질소고정능을 갖는 남조류
3) 남조류의 질소고정효소
4) 헤테로시스트의 역할

참고문헌

본문내용

tiforme 및 N. minutum의 순수배양에 의해 질소고정을 발견했으나, 헤테로시스트를 갖지 않는 남조(Microcoleus vaginatus)나 녹조(Stichococcus, Ulothrix 및 Protococcus) 등 에서는 질소고정이 발견되지 않았다고 보고하였다. 그러나 이들 연구에 사용된 남조가 완전한 순수배양이 아니고 세균을 포함하기 때문에 질소고정을 남조 단독으로 했는지 혼재(混在)하는 세균이 관여했는지가 명백하지 않다. Pringsheim일파의 연구자가 Nostoc 및 Oscillatoria의 순수배양을 시험한 결과, 이들에게 질소고정능이 없다고 결론지었고, 당시에는 남조가 탄수화물을 질소고정균에게 공급하여 고정을 간접적으로 촉진하는 역할을 했는 것으로 보았었다.
그 후 1928년 Drewes가 Anabaena variabilis, Nostoc punctiforme 등 3종의 남조를 순수배양으로 무질소배지에서 왕성하게 번식시킬 수 있음을 증명한 것을 비롯하여, Nostoc muscorum, Nostoc punctiforme, Anabaenagelatinosa, A. naviculoides 및 A. variabilis, Anabaena cylindrica 등 질소고정남조의 발견에 관한 보고가 계속하여 발표되었다.
질소고정 확인의 방법도 처음에는 주로 켈달법에 의한 전 질소량측정에 의존했던 것이 중질소 15N에 의한 동위체 표식법에 의하여 그 신뢰도가 비약적으로 높아져서 남조에 있어서 질소고정능의 존재가 확고히 되었다.
3) 남조류의 질소고정효소
남조류의 무세포 추출표품에 의한 질소고정에 대해서는 Schneider 등이 Mastigocladus laminosus에 대해 1960년에 보고하였으나, 높은 활성의 안정한 표본이 얻어질 수 있게 된 것은 1970년 이후의 일이며, 이것에 의하여 남조의 질소고정효소에 관해서도 여러 가지정보가 알려지게 되었다. 남조의 질소고정효소계는 일반적으로 다른 정보가 알려지게 되었다. 남조의 질소고정효소계는 일반적으로 다른 세균과 매우 유사하고, 이 생물이 광합성능을 갖고 산소를 방출하는데도 불구하고 산소에 대한 감수성이 높은 접에 있어서는 Azotobacter보다도 Clostridium의 것에 더 가깝다. 이것의 Michaelis 상수는 0.001 0.006M의 범위로서 ATP존재하에서 수소를 방출하고, 또는 분자상 질소외에 시안화물이나 아세틸렌을 환원하는 성능을 갖고 있다. 최적 pH의 폭도 7.0 7.5로서 3시간 원심하여도 상등액중에 검출되며, 칼럼크로마토그래프로서 두 성분으로 분획된다. 이들 분획은 각각 단독으로는 활성이 없으나. 두 성분을 합치면 활성이 재현된다. 또한 Anabaena나 Plectonema의 어느 효소든 40,000×g로서 3시간 원심하여도 상등액중에 검출되며, 칼럼크로마토그래프로서 두 성분으로 분획된다. 이들 분획은 각각 단독으로는 활성이 없으나, 두 성분을 합치면 활성이 재현된다. 또한 Anabaena의 분획1과 광합성세균 Chlorpseudomonas ethylicum의 분획 2를 합치면 Anabaena의 두 분획을 합칠때보다 높은 활성을 나타내지만 반대의 조합에서는 활성이 검출되지 않았다고 한다.
남조의 질소고정효소도 다른 질소고정균의 효소와 마찬가지로 고정능을 나타내기 위해서는 적당한 에너지원과 환원력원의 첨가를 필요로 하지만 무세포 추출폼에 ATP와 Na2S2O4 및 Mg++를 첨가하면 아세틸렌 환원력을 나타낸다. 이때의 ATP 및 Na2S2O4의 최적농도는 각각 2.0mM 및 4 10μM로서, Mg++의 작용은 Co++또는 Mn++으로 대체할 수 있으나, 다른 2가의 양이온으로는 대체되지 않는다고 한다.
4) 헤테로시스트의 역할
초기에 질소고정능이 확인된 남조는 모두 헤테로시스트를 생성하는 것이었고, 헤테로시스트를 생성하는 남조만이 질소고정능을 갖는 것으로 생각되는 것이 많았다. 더욱이 헤테로시스트만이 질소고정의 장소라고 하는 가설이 제창되기에 이르렀다. Fay등은 형태적으로 영양세표가 헤테로시스트에 의해 질소의 공급을 받고 있다고 생각하는 것이 설명하기 쉬운 점이고, 헤테로시스트가 환원능을 나타내며, 광화학계Ⅱ의 활성출현에 필요한 색소를 갖지 않기 때문에 산소의 방출이 없으며, 더욱이 높은 호흡활성에 의해 산소를 흡수하는 등, 간접적인 근거에 의하여 이 가설을 제창한 것이나, Stewart등은 헤테로시스트를 분리 채취하여 여기에 ATP와 Na2S2O4를 주어 아세틸렌을 환원시키는데 성공하였다.
이 헤테로시스트만을 질소고정의 장소라는 생각에 대해 반론도 제출되고 있다. 그후 곧 단세포 남조의 일종인 Gleoeacapsa나 연쇄상 남조 Lyngbya, Oscillatoria, Plectonema 등의 헤테로시스트를 갖지 않는 남조에서도 아세틸렌 환원능이 발견된 것은 헤테로시스트의 질소고정설에 대해서 부정적인 증거로 되고 있다. 그러나 Stewart등은 헤테로시스트가 산소저해를 받기쉬운 질소고정효소에 대해서는 그 활동에 매우 적당한 장소라고 생각되므로, 호기적인 조건하에서 질소고정능을 나타내는 헤테로시스트를 갖는 남조에서는 헤테로시스트만이 활성출현의 장소로 되고 있다. 더욱이 헤테로시스트를 갖지 않는 단세포 남조 Gloeocapsa가 질소고정능을 갖는 것은, nitrogenase가 Azotobacter에 있어서와 같이 과립내에 포함됨으로써 산소 저해로부터 보호되고 있는 까닭이라고 하였다. 또한 헤테로시스트를 갖지 않는 연쇄상 남조 Lyngbya나 Plectonema 등이 미호기적인 조건에서만 아세틸렌 환원능을 나타내고, 호기적 조건하에서는 그 능력이 없는 것도 산소의 저해작용에 근거한다고 설명되고 있다. 이 점에 대해서는 더 많은 논의의 여지가 있으므로 그 해명은 금후의 연구를 기다리는 바가 크다.
참고문헌
송승달(1983) / 질소고정, 믿음사
신영오(2000) / 흙과 삶, 연세대학교출판부
이효원 역(2001) / 질소고정, 한국방송통신대학교출판부
존포스트게이트, 이효원 역 / 질소고정, 한국방송통신대학 출판부
W. G. 홉킨스, 권덕기 외 4명 역 / 식물생리학, 을유문화사

키워드

질소고정,   공생미생물,   단생미생물,   미생물,   질소