화학생물공정실험 | Growth Patterns and Kinetics of Microorganisms

 

 

 

Bacterial cell은 자기 자신을 복제하는 synthetic machine이라 할 수 있으며, cell이 성장할 때의 synthetic process는 2000여 가지의 다양한 화학 반응으로 구성되어 있다. 이들 반응 중 일부는 에너지 전환 과정을 동반하며, 일부 반응은 여러 가지 cofactor와 coenzyme의 도움을 받아 일어나기도 한다. 대부분의 원핵생물(prokaryote)은 cell이 새로운 두 개의 세포들로 나뉘어지는 binary fission이 일어나기 전까지 성장이 계속된다.

 

대장균(Escherichia coli)의 경우는 평균적인 길이의 두 배까지 성장하다가 fission이 일어나 두 개의 daughter cell로 나뉘어진다. 각각의 daughter cell들에게 완전한 염색체와 충분한 양의 macromolecule 및 monomer, inorganic ion 들이 전해져야 하기 때문에, 성장 과정에서 cell 내부의 모든 구성 물질들의 양이 증가하게 된다. Cell의 growth cycle이 끝나는 데 걸리는 시간은 영양적인 측면과 유전적인 측면 양쪽 모두에서 여러 가지 변수들의 영향을 받는다. 이런 cell division을 조절하는 것은 염색체의 복제 단계와 관련이 있다.

 

 

 

Mechanism of Binary Fission

모든 생물의 생활환 (Life Cycle)은 성장과 생식을 포함한다. 여러 가지의 생식 방법 중 Binary Fission은 가장 간단한 생식 방법 중 하나이며 따라서 이는 비교적 단순한 단세포생물이 주로 생식하는 방법이다. 이러한 Binary Fission의 첫 번째 과정은 DNA Replication이다 - 이 과정에서 원핵생물은 주로 1 Origin of Replication을 가지며 진핵생물은 다수의 Origins of Replication을 가지게 된다.

 

DNA Replication이 후 세포는 성장을 계속하게 되며 어느 정도의 크기가 된 후 각각의 DNA Strand는 세포막에 접착한다. 이 성장기의 특징 중 하나는 세포질에 있는 모든 요소의 수가 균일하게 늘어난다는 점이며 이로 인해Binary Fission 후에 형성되는 두 개의 딸세포가 동일한 성분을 가지게 된다. 성장 후 세포는 세포 분열을 관장하는 단백질인 Septal Ring에 의해 Cytokinesis를 하게 되며 결과적으로 두 개의 동일한 딸세포가 형성된다.

 

728x90

 

 

실험 방법

1. 실험 과정

1) Seed Inoculum 준비

① 10㎖의 LB medium과 5㎖의 YPD medium을 5㎖들이의 test tube 3개에 준비한다.

② glycerol stock에 각각 준비된 E.coli(10㎕), B.subtilis(10㎕), Yeast(10㎕) cell을 각각 tube에 넣고 Inoculate 한다.

③ Shaking incubator 에서 37℃, 200rpm의 조건에서 하루 동안 배양한다.

 

2) Main Culture and Cell Concentration Measurements

① LB medium(200㎖)과 YPD medium(100㎖)을 3개의 100㎖ 들이 Erle㎚eyer flask에 준비한다.

② Seed suspension들을 각각의 flask에 inoculate 하여 초기 optical density값이 대략 0.01 정도가 되도록 한다.

③ cell들을 shaking incubator에서 37℃, 200rpm의 조건으로 4시간 동안 배양한다.

④ 배양하는 동안 1㎖의 sample을 30분마다 각 flask에서 취하여 turbidimetric measurements(파장 ∼ 600㎚)를 이용하여 농도를 측정한다. (이 때 optical density가 1.0이 넘지 않도록 하기 위하여 sample suspension을 희석해주어야 한다.)

 

3) Observation of Cellular Morphologies on a Microscope

① 2시간 동안 배양한 뒤 sample을 1㎖씩 취하여 Eppendorf tube에 넣는다.

② 각 cell의 크기와 모양을 관찰한다.

 

4) Growth curve를 그리고 Specific Growth Rate와 Doubling Time을 계산

① 각 growth curve를 arithmetic 과 logarithmic scale로 그린다.

② 각 cell에 대하여 Specific Growth Rate와 doubling time을 계산한다.

 

 

 

[화학생물공정실험] Growth Patterns and Kinetics of Microorganisms 레포트