[식품미생물학]박테리오 파지의 형태와 그들의 생활환에 대하여

목차

Ⅰ. 서 론

Ⅱ. 본 론
1. 바이러스의 유형
2. 박테리오파지의 의미와 특징
3. 박테리오파지의 구조
4. 박테리오파지의 형태
1) 형질도입(transduction)
2) 전위인자(transposable element, transposon)
3) 용원성 파지(Lysogenic phages)(λ 파지, M13 파지)
4) 다른 생물체를 위한 클로닝 벡터로서의 바이러스
5. 박테리아 전위인자의 이동 기작
1) 절단접착 비복제성 전위
2) 복제성 전위
6. 파지의 2가지 주기
7. 박테리오파지의 생활환
1) 람다 박테리오파지의 생활주기
2) 가상적인 바이러스의 생활주기
3) 용원성 생활사(lysogenic cycle)

Ⅲ. 결 론

참고문헌

본문내용

수도 있다.
20세기 들어 많은 질병을 일으키는 세균들이 항생제에 대한 내성을 지니게 되었기 때문에, 이 원리는 의학에서 특별히 중요한 의미를 지닌다.
6. 파지의 2가지 주기
용해성주기(Lytic cycle); 숙주세포를 용해시키는 번식방법
(람다DNA는 세포를 순식간에 바이러스 생산공장으로 전환)
용원성주기(Lysogenic cycle); 파지를 생성하거나 숙주세포를 죽이지 않고도 바이러스DNA가 복제된다.
(파지DNA가 유전자 재조합에 의해 박테리아 염색체로 삽입 프로파지)
7. 박테리오파지의 생활환
박테리오파지는 용균성 생활사만을 반복하는 독성 파지이다. 우선 T4 파지는 꼬리 섬유의 끝부분을 이용하여 대장균의 표면을 인식한다. 그 후 스파이크를 이용하여 대장균의 표면에 부착한다. 부착이 완료되면 꼬리가 수축하고 T4 파지의 DNA가 머리에서부터 꼬리를 지나 바닥판을 통해서 대장균의 세포질로 주입된다. DNA가 주입된 후 T4 파지 유전자의 작용으로 대장균의 DNA 복제, 전사, 단백질 합성 등의 기능이 즉시 중지된다.
그 후 대장균의 효소를 이용하여 T4 파지의 DNA가 복제되고 단백질이 합성된다. 생성된 DNA와 단백질은 조립되어 완전한 형태의 T4 파지를 만들어 낸다. 마지막으로 T4 파지의 유전자로 인해 생성된 물질이 대장균의 외막에 존재하는 다당질을 파괴하고, 이로 인해서 삼투압이 대장균의 세포벽을 약화시킨다. 최종적으로 대장균은 파괴되고 새롭게 생성된 T4 파지가 방출된다. 37°C에서 감염이 이루어진 경우 약 25분만에 박테리아가 파괴되며 이와 동시에 100개 이상의 새로운 T4 파지 입자를 방출한다
1) 람다 박테리오파지의 생활주기
람다파지의 게놈은 약 50,000개 염기쌍을 지니는 선상의 이중나선 DNA로 구성되어 있으며, 이로부터 50~60개의 서로 다른 단백질을 합성할 수 있다.
람다파지의 DNA가 숙주세포내로 들어가면, DNA의 두 끝이 연결되어 원형 DNA를 만든다.
람다파지는 숙주세포를 파괴하는 용균성 감염으로 번식하거나(용균성감염,lytic infection), 파지전구체(prophage) 형태로 잠복하기도 한다.(숙주세포가 외부 손상을 받게 되면 파지전구체는 숙주 염색체로부터 빠져나와 용균단계를 거쳐 번식한다.)
람다DNA는 부위-특이적 재조합에 의해 박테리아 염색체로 삽입되기도 하고 박테리아 염색체로부터 빠져 나오기도 한다.
2) 가상적인 바이러스의 생활주기
죽주세포에 들어온 바이러스는 자신의 DNA을 복제하고 외피단백질을 만들어, 새로운 바이러스 입자를 형성한다음 숙주세포를 파괴하고 밖으로 나온다.
3) 용원성 생활사(lysogenic cycle)
대표적인 박테리오파지인 T4 파지는 대장균에 들어간 뒤 30분 내에 대장균을 터트리고 나오는 ‘용균성 생활사’(lytic cycle)을 가지고 있다. 일단 대장균에 들어간 T4 파지의 DNA는 특별한 효소를 만들어 대장균의 DNA를 박살낸다. 그리고 대장균의 복제효소와 리보솜을 사용해서 수십~수천 개의 T4 파지 DNA와 단백질 껍질을 만든다. 이들 DNA와 단백질 껍질은 서로 결합한 뒤 대장균을 터트리고 나온다. 매우 공격적인 박테리오파지다.
같은 대장균에 감염하지만 람다 파지는 조금 다른 ‘용원성 생활사’(lysogenic cycle)을 가지고 있다. 대장균에 들어간 람파 파지의 DNA는 대장균의 DNA 속으로 슬쩍 끼어들어간다. 이후 대장균이 증식하면 람파 파지도 함께 증식하면서 조용히 생활한다. 그러나 자외선을 쐬는 등 특정한 자극을 받으면 람파 파지도 T4 파지와 같이 용균성 생활사로 바뀌기도 한다.
Ⅲ. 결 론
생물학에서는 특정 유전자를 어떤 생물로 전송할 필요가 자주 발생한다. 사람이 직접 손으로 전송할 수 없기 때문에 이 과정을 중개해 주는 매개체가 반드시 필요하다. 이를 ‘벡터’라고 한다.
람다 파지의 경우 미생물에 감염해서 그 미생물의 DNA로 끼어들어가는 특성이 있다. 만약 람다 파지에 우리가 원하는 유전자를 넣어주면 그 유전자는 미생물의 DNA로 끼어들어갈 수 있게 된다. 문제는 람다 파지의 크기가 매우 작아서 넣을 수 있는 유전자의 크기가 제한된다는 점이다. 과학자들은 원하는 유전자를 잘게 잘라서 따로 따로 넣는 등 다양한 방법을 고안하기도 했다.
그리고 최근 과학자들은 항생제를 대체할 강력한 수단으로 박테리오파지를 주목하고 있다. 박테리오파지가 세균을 죽이는 반면 인체에는 무해하기 때문이다. 사실 박테리오파지를 세균을 죽이는 수단으로 쓰려는 시도는 오래됐지만 효용성 등의 문제 등으로 최근 전까지 무시됐었다. 그러나 항생제에 내성을 가진 슈퍼박테리아가 늘자 세균을 죽일 새로운 수단이 필요해진 것이다. 문제는 우리가 치료하고자 하는 병원성 세균을 죽이는 박테리오파지가 없는 경우다. 과학자들은 박테리오파지에서 세균의 표면에 직접 달라붙는 부위인 기저판을 변형시켜 이 문제를 해결하려 하고 있다. 기저판은 16개의 단백질로 돼 있는 복잡한 구조로 보통 때는 6각형 구조지만, 박테리아 표면에 달라붙으면 별 모양으로 바뀐다. 기저판의 부착섬유를 구성하는 단백질을 변형하면 기존 박테리오파지가 인간에게 해로운 세균에 감염하도록 바꿀 수 있을지 모른다.
농약 대신 천적을 사용해서 해충을 잡는 방법은 여러모로 유익한 점이 많다. 농약의 독성도 남지 않고 생태계 유지에도 도움이 되기 때문이다. 항생제는 세균 세계에서 농약과 같은 존재라고 할 수 있다. 부작용도 많고, 내성균의 등장은 항생제에 의존했던 인류를 공포로 몰아가고 있다. 박테리오파지는 세균의 천적이다. 인간을 괴롭히는 다양한 병원성 세균을 섬멸하는 박테리오파지가 개발되는 날을 기대해 본다.
참고문헌
대한미생물학회 편, 의학미생물학, 서흥출판사, 2003.
민경찬 외 5명, 식품미생물학, 광문각, 2005.
야나가와 히로시, RNA이야기, 1991,
정동효 외 4명, 응용미생물학, 동화, 2001.
Madigan, Martinko, Parker 공저, 민경희 외 역, 대학 미생물학, 탐구당, 1999.
강인수 외 6명, 식품미생물학, 훈민사, 2000.
강성태, 윤재영, 식품미생물학, 형성출판사, 2002.

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