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1. 병원미생물학 개요
1.1. 병원미생물학의 이해
미생물학(microbiology)은 육안으로 볼 수 없는 아주 작은 생물체를 연구대상으로 하는 학문이다. 의학적으로 중요한 미생물에는 세균(bacteria), 리케차(rickettsia), 클라미디아(chlamydia), 진균(fungi), 원생동물(protozoa) 및 바이러스(virus) 등이 있다.
바이러스(virus)는 사람에게 감염병을 일으키는 병원체 중 가장 작으며, 숙주세포에 의존해야 증식할 수 있다. 바이러스의 생물학적 숙주범위는 사람, 동물, 식물, 세균 등으로 적어도 한 가지의 생물에 각각 다른 바이러스가 감염되는 것으로 알려져 있다. DNA 또는 RNA 중에 한 종류의 핵산만을 가지고 있는 것이 바이러스의 특징이다.
세균(bacteria)은 대표적인 원핵생물로서 상대적으로 작은 크기, 핵막이 없으며, 핵산은 DNA와 RNA 모두를 가지고 있다는 점이 바이러스와 다르다. 일반 세균의 DNA 염색체는 약 1mm 길이의 원형 구조로 이루어져 있으며, 이분열 증식을 하는 특징을 가진 생명체이다. 리케차(rickettsia)와 클라미디아(chlamydia)는 일반 세균의 특징을 가지고 있으면서 숙주세포에 의존해야 증식할 수 있다는 점이 일반 세균과 다르다.
진균(fungi)은 광합성능이 없는 진핵생물로서 섬유상(hyphae, 균사)의 집단인 균사체(mycelium)로 서로 얽혀 증식된다. 섬유상의 균사를 가지는 곰팡이를 사상균(mold)이라고 하며, 균사체를 형성하지 않지만 단세포의 난형 또는 구형을 이루는 곰팡이를 효모(yeast)라고 한다.
원생동물(protozoa)은 광합성 작용이 없는 단세포 원생생물로서 편모를 갖고 있는 원생생물을 편모충류라고 한다. 기생충, 아메바 등이 여기에 속한다.
바이러스와 다른 병원체들의 생물학적 특성 차이를 살펴보면, 바이러스는 핵산의 종류가 DNA 또는 RNA 중 한 종류만을 가지고 있고 핵막이 없으며, 증식장소는 숙주세포 내부이다. 세균은 DNA와 RNA 모두를 가지고 있으며 핵막이 없는 원핵생물이고, 증식장소가 숙주세포 내부와 외부이다. 진균은 DNA와 RNA를 가지고 있는 진핵생물이며, 증식장소는 숙주세포 내부와 외부이다. 원생동물 또한 DNA와 RNA를 가지고 있는 진핵생물이며, 증식장소는 숙주세포 내부와 외부이다.
즉, 바이러스는 다른 병원체와 달리 핵산의 종류, 핵막의 유무, 증식장소 등에서 차이를 보인다. 이처럼 미생물들은 각자의 고유한 생물학적 특성을 가지고 있기 때문에 이를 이해하는 것이 병원미생물학의 핵심이라고 할 수 있다."
1.2. 병원미생물의 분류
병원미생물의 분류는 미생물의 특성에 따라 세균, 바이러스, 진균, 원생동물 등으로 구분된다"" 세균은 핵막이 없는 원핵생물로 DNA와 RNA를 모두 가지고 있으며 이분열 증식을 한다"" 리케차와 클라미디아는 세균의 특징을 가지면서도 숙주세포에 의존해야 증식할 수 있다는 점이 다르다"" 진균은 광합성능이 없는 진핵생물로 균사체를 형성하는 사상균과 단세포의 효모로 구분된다"" 원생동물은 광합성 능력이 없는 단세포 원생생물로 편모, 섬모, 가식족 등의 구조물을 가진다""
1.3. 병원미생물의 형태와 구조
병원미생물의 형태와 구조는 매우 다양하며, 각 종류별로 고유한 특징을 가지고 있다. 우선 바이러스는 가장 작은 크기의 병원체로, 숙주세포 내에 의존해야 증식할 수 있다. 바이러스는 DNA 또는 RNA 중 한 종류의 핵산만을 가지고 있는 것이 특징이다.
세균(bacteria)은 대표적인 원핵생물로서, 핵막이 없고 DNA와 RNA를 모두 가지고 있다. 일반 세균과 달리 리케차(rickettsia)와 클라미디아(chlamydia)는 세균의 특징을 가지면서도 숙주세포에 의존해 증식할 수 있다는 차이점이 있다.
진균(fungi)은 광합성능이 없는 진핵생물로, 섬유상의 균사체(mycelium)로 서로 얽혀 증식하는 사상균(mold)과 단세포의 난형 또는 구형을 이루는 효모(yeast)로 구분된다. 진균의 세포벽은 키틴과 다당류로 구성되어 있다.
원생동물(protozoa)은 광합성 작용이 없는 단세포 원생생물로, 편모를 가지고 있는 원생생물을 편모충류라고 한다. 이들은 기생충이나 아메바의 형태로 존재한다.
이처럼 병원미생물은 바이러스, 세균, 진균, 원생동물 등으로 구분되며, 각각 고유한 형태적 특징과 구조를 가지고 있다.""
1.4. 병원미생물의 유전과 증식
병원미생물의 유전과 증식에 대한 내용은 다음과 같다.
미생물의 유전은 조상의 형질이 그 자손(progeny)에 전달되는 것을 의미한다. 유전형질을 지배하는 기본단위는 유전자(gene)이며, 유전자의 총 집합체를 유전체(genome)라고 한다. 유전자의 생화학적 본체는 핵산(DNA 또는 RNA)이다. 유전체의 유전자들은 특정한 기능을 발휘할 수 있도록 구분되어 있다.
원핵생물(세균)의 유전체는 세균염색체, 플라스미드 DNA 등으로 구성되어 있다. 세균은 일반적으로 하나의 유전자를 가진 반수체(haploid)이다. 반면 진핵생물은 쌍을 이루는 유전자를 갖는 이배체(diploid)이다.
미생물의 유전정보는 접합(conjugation), 형질전환(transformation), 형질도입(transduction)을 통해 전달될 수 있다. 접합은 F 플라스미드를 가진 공여체 균주와 수용체 균주 사이에서 일어나며, 플라스미드의 전달을 통해 항생제 내성 등의 유전정보가 전달될 수 있다. 형질전환은 동일종 또는 유사한 세균 간에 적은 수의 유전형질이 이전되어 새로운 형질로 전환되는 현상이다. 형질도입은 증식하던 박테리오파지가 세균의 유전자 일부를 취하여 새로운 세균에 전달하는 과정이다.
미생물의 유전체는 손상을 받을 수 있는데, 이때 염색체의 영구적인 변화를 초래하여 다음 세대에 유전되는 경우를 돌연변이(mutation)라고 한다. 이러한 유전형질을 가진 개체를 돌연변이형(mutant)이라고 한다.
원핵생물인 세균은 이분열(binary fission)에 의해 증식(growth)한다. 세균의 증식에 필요한 영양은 탄소원, 질소원, 무기물, 발육 인자 등이며, 환경인자로는 온도, 산소 농도, 수분 활성도, 빛의 세기, 삼투압, pH 등이 있다. 이러한 인자들은 미생물의 증식을 결정짓는 요인이 되며 인위적인 조절을 통해 증식을 촉진 또는 억제할 수 있다.
세균은 영양이 풍부하고 환경조건이 적합하면 이분열을 통해 세대시간(generation time)마다 세포 수가 2배로 증가한다. 하지만...
