개체군의 성장

목차

1.Abstract

2.Introduction
1)Escherichia.coli(E.coli)
2)분광광도계
3)흡광도
4)개체군
5)개체군의 성장
6)개체군 성장의 제한

3.Materials & Methods

4.Results

5.Discussion

본문내용

그러나 밀도 비 의존적 요인에 의한 단기간의 변동도 있다. 어떤 경우에는 밀도 의존적 요인과 밀도 비의존적 요인간의 구별이 명확하지 않다.
3.Materials & Methods
8시간 이상 배양한 야생형 대장균 종균(seed), 종균을 접종할 TB(terrific broth), 37 c 진탕배양기, spectrophotometer, cuvette 등을 준비한다.
① 8시간 이상 배양한 야생형 대장균(Escherichia coli MG1655)을 5%로 100ml TB에 접종하여, 37 c에서 배양을 시작한다.
② 접종한 배양액의 OD600을 측정하여, 초기 균체수를 계산한다. (대략 0.2정도가 되도록 한다.
③ 배양액으로부터 30분 간격으로 1ml씩 sampling하여 OD600을 측정한다.
④ 측정된 OD600으로부터 대장균 개체의 세포수를 추론하여 표를 작성한다.
4.Results
시간
O.D600
cell acount
ln값
0
0.0464
46400000
17.6528
30
0.0812
81200000
18.2124
60
0.1714
171400000
18.9595
90
0.3178
317800000
19.5769
120
0.594
594000000
20.2024
150
0.8906
890600000
20.6074
180
1.4012
1401200000
21.0606
210
2.0192
2019200000
21.426
[Table2. 시간에 따른 각조의 평균 데이터]
1)시간에 따른 O.D값
[Table 3. 시간에 따른 O.D값의 변화]
2)시간에 따른 cell 수의 변화
[Table 4. 시간에 따른 cell수의 변화]
3)cell acount에 대한 ln(cell acount)
[Table 5. 시간에 따른 ln(cell acount)]
4)log phase
[Table 6. log phase]
5)Specific growth rate
- 0.022
6)log time : log 가 처음 시작되는 시간
- 30분
7)Doubling time
- ln2/specific growth rate = 31.5분
5.Discussion
이번 실험은 대장균을 배양하면서 개체군의 성장에 대해 알아보는 것이었다. 대장균은 실험실에서 TB배지에 배양했을 때, 무성생식인 분열법을 XD해 약 30분마다 개체수가 2배로 늘어난다. 이를 확인하기 위해 배양액으로부터 30분 간격으로 1ml씩 sampling하여 OD600을 측정하였다. 흡광도를 이용해서 개체수 증가를 측정할 수 있다. 1OD600이 10개의 대장균 세포에 해당한다. 따라서 OD600값 x 10 = cell number가 되는 것이다. 그런데 OD600 측정기는 1까지밖에 측정이 되지 않기 때문에 180분째 되었을때는 1이 넘을것이라 예상하고 1/2 diluting을 하였다. 210분째에는 2를 넘을 것 같아서 1/4 diluting을 하였다.
결과를 시간에 따른 O.D값으로 그래프를 그리니 기하급수적으로 증가하는 S자형 그래프가 나왔다.(table.3) 처음의구간을 lag phase라고 하고 이를 적응기라 한다. 세포가 새로운 환경에 적응하는 기간이다. 보통 이 시기의 세포는 매우 작으며 분열을 아직 시작하고있지는 않다. 또한 이 기간에는 Ribosome RNA enzyme이 합성된다. 기울기가 급속하게 증가하는 구간은 대수증식기라 하고, 대장균의 증식력, 물리,화학적 성장이 가장 왕성한 구간이다. 이 시기에 개체군이 폭발적으로 증가한다. 개개의 개체는 매 수분마다 두배가 된다. 이 시기에도 세포가 죽어가지만 죽어가는 비율에 비해 생성되는 비율이 더 크다. 그러다가 다시 기울기가 감소하는데 그 이유는 산소고갈, 영양물질의 고갈, product축적, 세균밀도 증가의 원인 때문이다. 대장균이 무한히 증식하지 않는 이유는, 이 실험을 closed system에서 수행하고 사멸하는 균의 수가 점점 늘어나기 때문이다. 이것은 각 세균간 분비하는 물질때문일 수도 있는데 어떠한 물질은 옆 세포의 자살을 유도하기 때문이다. 한마디로 정리하면, 닫힌계이기 때문에 무한히 증식할 수 없는 것이다.
두 번째로 시간에 따라 ln(cell acount)를 그래프로 그렸다.(table.5) 중간에 linear하게 급속도로 증가하는 부분이 나와야했다. 이지점을 그래프상에서 찾기가 쉽지 않았다. 30분지점부터 기울기가 linear한 것으로 가정했다. 이 기울기가 linear한 부분의 기울기를 specific growth rate라 한다.
log phase란 cell acount에 따른 ln그래프를 그렸을때 가장 기울기가 큰 부분을 말한다. 이 기울기만 따로 그래프로 그렸다.(table.6) 이 기울기가 위에서 말한 specific growth rate이다. 그 값을 추세선을 그려서 알아보니 0.022가 나왔다. log phase가 처음 시작되는 시간을 log time이라고 한다. log time은 30분이 나왔다.
ln2/시간=specific rate인데 이를 이용해 doubling time을 구할 수 있다. 시간=ln2/specific rate의 식을 이용하면 된다. 그 결과 31.5분이었다. 이것은 개체수가 2배가 되는데 걸리는 시간이 31.5분이라는 의미이다.
이번 실험을 통해 개체군의 성장에 대해 알 수 있었다. 이상적인 조건에서는 개체가 J자형 곡선으로 증가하지만 개체군 제한요인이 있기 때문에 성장에 제한을 받는다. 따라서 S자형 곡선을 나타내며 처음에는 성장이 둔하다가(lag phase) 갑자기 증가한다. 이렇게 접종 직후 증식이 주춤하는 이유는 새로운 환경에 적응하는데 시간이 걸리기 때문이다. 이 기간을 줄이기 위해서는 옮기기 전 배양액과 비슷한 조건을 만들어줘야 한다. 급격한 증가를 보이는 기간을 exponential phase라 한다. 그러다가 점점 성장이 둔화되는데 이것을 stationary phase라 하고 이렇게 되는 이유는 이용가능한 nutrient의 고갈, toxic product의 축적때문이다.
6.Reference
일반생물학/Neil A. Campbell/ 라이프사이언스3판/ 2001/pp529-532

키워드

개체군 성장,   대장균,   분광광도계,   흡광도,   개체군,   개체군 성장 제한