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1. 서론
1.1. 미생물의 정의와 특징
미생물은 작다는 의미인 "micro"와 생물이라는 의미인 "organism"을 합한 용어로, 매우 작아서 눈에 보이지 않는 아주 작은 생물이다. 미생물은 원생생물, 세균, 곰팡이, 바이러스 등 다양한 생물종을 포함하며, 유전적, 생리적, 생화학적, 생태학적으로 다양성을 보인다. 미생물은 원핵미생물과 진핵미생물로 나뉘는데, 원핵미생물은 핵산을 둘러싸고 있는 핵막이 없고 핵산이 세포질 내에 존재하며 대부분 단세포로 이루어진다. 주로 세균과 고세균 등이 원핵미생물에 포함된다. 진핵미생물은 막으로 둘러싸인 핵을 가졌고 곰팡이나 효모 등이 포함된다.
1.2. 미생물 배양의 필요성
미생물 배양의 필요성은 다양하다. 첫째, 미생물의 특성을 알아내기 위해서이다. 미생물은 크기가 매우 작아 육안으로는 관찰하기 어렵기 때문에, 미생물을 인위적으로 증식시켜 그 특성을 관찰할 필요가 있다. 둘째, 미생물을 이용한 제품 생산을 위해서이다. 빵, 치즈, 술 등 다양한 식품과 의약품, 화장품 등을 제조할 때 미생물을 이용하므로 이를 위해 미생물을 대량 배양할 필요가 있다. 셋째, 미생물을 이용한 환경 정화를 위해서이다. 오염물질을 분해하거나 제거하는 데 미생물을 활용할 수 있으며, 이를 위해 미생물을 배양할 필요가 있다. 넷째, 병원성 미생물을 진단하고 치료하기 위해서이다. 병원성 미생물을 배양하여 그 특성을 분석하고 이에 대한 치료법을 개발할 수 있다. 이와 같이 다양한 목적으로 미생물 배양이 필요하다.
2. 배지의 이해
2.1. 배지의 정의와 종류
배지(culture medium)는 미생물, 동물, 식물 등의 배양을 위해 필요한 영양분을 포함하는 물질이다. 배지는 재료, 형태, 사용 목적에 따라 다양하게 분류된다.
재료에 따라 배지는 크게 천연배지, 합성배지, 반합성배지로 나뉜다. 천연배지는 육즙, 맥아즙, 혈청, 효모 분말 등 천연물질을 주성분으로 하는 배지로, 탄소원, 질소원, 생장소 등 미생물 성장에 필요한 물질이 풍부하다. 합성배지는 성분이 화학적으로 확실히 알려진 물질만으로 만들어진 배지로, 실험 목적에 따라 화학적 조성을 다르게 하여 제조한다. 반합성배지는 합성배지에서 일부를 화학조성이 밝혀지지 않은 천연물로 바꿔서 만든 배지이다.
물리적 형태에 따라 배지는 액체배지와 고체배지로 나뉜다. 액체배지는 agar가 첨가되지 않은 배지로, test tube, flask 등에서 미생물을 배양할 때 이용한다. 고체배지는 액체배지에 agar, gelatin, silica gel 등의 고형화 물질을 첨가하여 고형으로 제조한 배지로, 미생물의 이동이 제한되어 콜로니를 형성한다. 고체배지에는 평판배지, 고층배지, 사면배지 등이 있다.
2.2. 배지의 성분
2.2.1. 천연배지
천연배지는 육즙, 맥아즙, 혈청, 효모 분말 등의 천연 물질을 주성분으로 하는 배지이다. 미생물의 증식에 필요한 탄소원, 질소원, 성장 인자 등이 풍부하게 포함되어 있어 많은 종류의 미생물이 증식할 수 있다. 하지만 정확한 화학 조성을 알기 어려운 단점이 있다. 대표적인 천연배지로는 Nutrient Broth, Tryptic Soy Broth, Brain Heart Infusion Broth 등이 있으며, 이들 배지는 미생물의 일반적인 배양에 널리 사용된다.
2.2.2. 합성배지
합성배지는 화학조성이 정확하게 알려진 순수한 물질들을 혼합하여 만든 배지이다. 합성배지는 미생물의 생화학적 특성이나 균체 성분, 미생물의 대사, 미생물의 유전 연구 등에서 사용된다.
합성배지는 화학적 조성이 정확하게 파악되어 있어 실험의 목적에 따라 필요한 성분을 선별적으로 첨가할 수 있다는 장점이 있다. 예를 들어 특정 유기물이나 무기물의 영향을 연구할 때는 그 성분을 단일적으로 첨가하거나 제거할 수 있다. 또한 세포 배양 실험에서도 필요한 성분만을 포함하는 합성배지를 사용할 수 있다.
합성배지는 미생물 배양 시 필요한 탄소원, 질소원, 인, 황, 무기염류 등의 성분을 화학적으로 정제된 물질로 구성한다. 합성배지에 사용되는 대표적인 물질로는 포도당, 아미노산, 비타민, 무기염류 등이 있다. 이러한 성분들은 미생물의 성장과 대사활동에 필수적인 영양분을 공급한다.
반면 천연배지에 비해 합성배지는 상대적으로 미생물의 성장이 느리고 한계가 있다는 단점이 있다. 이는 천연배지에 비해 합성배지의 영양성분이 상대적으로 단순하기 때문이다. 또한 특정 미생물의 성장에 필요한 미지의 성분을 포함하고 있지 않을 수 있다.
따라서 합성배지는 미생물의 생리, 생화학, 유전체 분석 등 기초 연구에 주로 활용되며, 천연배지는 미생물의 분리, 배양, 산업적 활용 등 응용 연구에 주로 사용된다고 할 수 있다.
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