박테리오 파지의 형태와 그들의 생활환에 대해 설명하시오.

목차

1. Bacteriophage와 Virus의 정의
2. Virus의 발견
3. 파지의 구조와 형태
4. Phage의 화학조성
1) 단백질
2) 핵산
3) 지질
4) 탄수화물
5. Phage의 종류
1) Viruent phage(독성 phage)
2) Temperate phage(용원 phage)
6. Escherichia coli의 bacteriophage
7. Phage의 증식 과정
1) 흡착
2) 침입
3) 초기단백질 합성
4) DNA의 합성
5) 후기단백질의 합성
6) 성숙
7) 용균
8. Phage의 생활사
9. 제한과 수식
10. 검출법
11. 용원성
12. Phage와 발효생산
13. 식품 공장에서의 Phage의 대책
14. 참고 문헌

본문내용

DNA 안에 조합된다. E.coli에 감염되는 λphage의 경우 phage DNA는 감수성균에 침입하면 환상(環狀, circulation)으로 된다. 환상으로 된 phage DNA는 세균DNA상의 gal유전자와 bio유전자의 중간에 있는 λ att(λ attachment site)에 밀착한다. 밀착이 되는 것은 λDNA의 일부와 λ att DNA간에는 상동성(相同性, homology)이 있기 때문이고 이 상동부분의 길이는 20염기쌍(nucleotide pairs)이며 그 염기배열은 똑 같다. 그후 밀착 부분에서 두 DNA가 절단, 재결합하여 phage DNA는 세균 DNA와 연결되고 세균염색체의 일부로 된다.
용원균에 자외선이나 Ⅹ선을 조사하거나 nitrogen mustard로 처리하면 거의 모든균이 용균하여 phage 입자를 방출한다. DNA의 손상과 SOS기능의 활성화에 의한 것으로 생각되고 있는 이와같은 처리를 유발(誘發, induction)이라고 한다. 또 용원균은 그 증식과정에서 대단히 낮은 빈도(10-3 이하)이기는 하나 phage를 배지 중에 방출한다. 용원화된 phage가 때때로 자연유발(自然誘發, spontaneous induction)되어 용균반응을 일으키기 때문이다.
용원균은 다른 phage에 의해서 감염되지만 같은 종류의 phage에 감염되지 않는다. 이것은 용원성 세포의 특징인 면역(免疫, immunity)으로 같은 종류의 phage와 용원균을 혼합하면 흡착이 일어나고 phage DNA는 세포내로 주입되지만 곧 세포질내의 면역물질이라 불리우는 특이적인 repressor와 결합하여 복제가 불가능하게 되며 세포분열에 따라 급속히 희석된다. 이와 같은 temperate phage에 대한 면역성은 virulent phage에 대한 저항성과는 다른 것이다.
용원균에는 강한 방사선조사나 nitrogen mustard 처리로 용원성virus가 소실되는 경우가 있다. 이것은 이와 같은 처리로 숙주염색체로부터 prophage가 이탈되고 세포증식의 과정에서 상실되기 때문인 것으로 생각되고 있다. 용원성을 상실한 균은 면역성이 없어지고 다시 같은 phage에 의해서 감염된다.
12. Phage와 발효생산
Bacteriophage는 동식물의 질병의 원인이 될 뿐만 아니라 발효생산에 있어서도 큰 피해를 주게 된다. 이를테면 치이즈, 요구르트의 발효저해, Clostridium acetobutylicum에 의한 acetone-buthanol의 발효생산저해, glutamic acid 발효에 있어서의 용균에 의한 발효정지, 기타 streptomycin의 제조에 있어서의 Streptomyces의 용균에 의한 발효생산저해 등 각종 발효생산을 저해하는 예가 있다.
발효공업에 있어서의 phage 대책으로서는 phage에 대해서 감수성이 다른 생산 균주를 여러 종류 준비하여 두고 2종류 이상으로 한 계열을 만들고 2~3일마다 이 계열을 바꾸어 사용하는 rotation system을 채용하는 일이다. 또 이외에 chloramphenicol, streptomycin등의 항생물질에 대해서 저농도에서는 견디고 정상적인 발효를 하는 내성균을 이용하기도 한다. 이를테면 Clostridium에 의한 buthanol 발효의 경우 배지에 Chloramphenicol을 1㎎/ℓ의 농도를 첨가하므로서 phage의 증식을 거의 완전히 저지하여 정상적인 생육과 발효를 할 수 있게 된다.
일반적으로 내성균이나 약재에 의한 방지법은 거의 효과가 없으므로 공장주변이나 공장내 그리고 사용설비, 기구 등의 청결, 살균 조작은 철저히 할 필요가 있다.
13. 식품 공장에서의 Phage의 대책
근래 미생물공업에 있어서 유익한 발효세균을 이용하는 발효공업에 있어서 phage는 치이즈, 요구르트, 아밀라제, 항생물질, 납두, 아세톤, 부탄올, 핵산관련물질, 글루탐산발효(glutamic acid) 등에 관여된 세균과 방선균에서 자주 발생한다. 발효조에 파지가 오염되면 발효조는 당소비율 및 가스발생율이 급격히 떨어질 뿐만 아니라, 세균의 증식에 의하여 혼탁되어야 할 발효액이 역으로 투명하게 된다. 이로부터 감염 여부를 쉽게 판단 할 수 있으며 phage의 존재 또한 발효상등액을 미감염과 같이 plate하면 한천 평판상에서 투명한 용균반(plaque)을 형성하므로 쉽게 구명할 수 있다.
Phage의 오염대책은 공장과 그 주변을 미생물학적으로 청결히 할 것과 용기의 가열살균, 약제사용을 통한 살균을 철저히 하는 일이 중요하다. 식품공장의 공기에서도 파지검출을 조사하여 조기발견에 힘써야 한다. 공업적으로는 자연적인 돌연변이로 생긴 파지내성균주가 사용되기는 하나 실용상 가정 유효한 파지대책은 미리 감수성인 다른 균주를 몇 개 선정해 두고, 2종이상 조합시켜 계열을 만들어 2~3일마다 조합(組合)을 바꾸는 로테이션 시스템(rotation system)을 행할 것이다 치즈의 스타터(starter) 등에는 이 방식이 이용되는데, 이것은 phage의 특이성을 이용한 것이다. phage가 기생하기 시작한 때에 여기에 알맞은 숙주를 바꾸어 파지의 증식할 기회를 주지 않으려는 원리이다.
Chloramphenicol, streptomycin 등 항생물질의 낮은 농도에 견디고, 정상발효를 행하는 내성균주(耐性菌株)를 사용하기도 한다. 가령 부탄올발효균(Clostridium 속)의 경우 배지에 chloramphenicol을 1㎎/ℓ의 농도를 첨가하므로서 파지의 증식을 완전히 저지시킬 수 있고, 정상적인 발육과 발효를 할 수 있게 되었다. Streptomyces griseus의 경우에는 감염 파지가 균체표면에 부착하는 데에 Ca2+을 필요로 하는 것을 이용하여 Ca2+를 제한하고 미량의 킬레이트(chelate)제를 첨가하므로서 상당한 효과를 거두고 있다.
14. 참고 문헌
식품미생물학, 민경찬, 광문각, 2004
식품미생물학, 하덕모, 신광출판사, 2000
식품미생물학, 홍재식 외3명, 지구문화사, 1985
식품미생물학, 노완섭, 지구문화사, 1985
식품미생물, 양정래, 한국고시회, 1997
미생물학, 김경민 외6명, 라이프사이언스, 2004

키워드

박테리오,   파지,   식품미생물학,   한국방송통신대학교