그람 양성과 음성 세균 그리고 세포 표면, 세포 구조

첫째로 그람 양성 세균과 그람 양성 세균에 대해서 간단히 이야기하는 것으로 시작한다

그람 양성 세균(Gram-positive)의 같은 경우 표면이 매끄러우며 예시로 포도상구균이 있다

그람 음성 세균(Gram-negative)의 경우 표면이 거치며 대장균이 그 예이다

(표면의 관찰은 SEM으로 하는 것은 잊지 않도록 한다)

2016/03/12 - [미생물학] - 미생물학 입문, 미생물 분리와 확인법, 사용되는 분야

(위에서 SEM에 대해 알 수 있으므로 필요시에 확인하도록 한다)

그람 양성 세균의 같은 경우, 세포벽의 구성 성분에서 90%가 펩티도글리칸(Peptidoglycan)이며 펩티도글리칸들은 펩티도 케이블로 존재하게 된다

또한 데이코산(Teichoic Acid)이 세포벽에 박혀있어 이로 음전하에 기여하며 칼슘 이온(ca2+)이나 마그네슘 이온(Mg2+)을 이동시킨다

세포벽이 없는 원핵생물들로는 마이코플라스마(Mycoplasma)(감염성 세균의 일종으로 바이러스와 세균의 중간단계인 생물체)와 서모플라스마(Thermoplasma)(고세균의 일종)등이 있다

그람 음성 세균은 외막(Outer Membrane)이 존재하며 세포벽의 10%가 펩티도글리칸이 있는 것이다

외막은 지질다당층(Lipopolysaccharide Layer, LPS)가 있으며 외막은 중심 다당류와 O-다당류가 존재한다

O-다당류의 같은 경우 면역 반응을 일으키며 O 항원 구조로 영향을 끼쳐 변화시키는 것이 특징이다

외막 밖의 대부분으로 인지질을 대체하며 독성을 가진 내독소(Endotoxin)으로 인체 내에 들어갈 시에 면역 세포(Immune Cell)를 활성화 시키는 것이 특징이다

기능으로는 단백질이 세포 밖으로 빠지는 것을 방지하며 이로써 단백질들이 주변 세포질(Periplasm)에 존재하게 끔 한다

이외에도 포린(Porin)으로 작은 분자들을 투과시키는 것도 있다

그람 양성 세균과 그람 음성 세균의 큰 차이로는 표면도 있겠지만, 염색 반응에서 차이나는 것이 있다

그람염색 과정에 불용성 크리스탈 바이올렛-요오드 복합체(Crystal Violet-iodine Complex)가 내부에서 형성되어 음성은 알코올에 의해 제거가 되지만, 양성은 두꺼운 펩티도글리칸 세포벽을 가지고 있어 제거가 안된다

슈도뮤레인 (Pseudomurein)

(이미지 출처 : https://classconnection.s3.amazonaws.com/26/flashcards/3814026/png/picz-14152A619A7438A6803.png)

고세균의 세포벽으로는 펩티도글리칸이 없으며 펩티도글리칸과 유사한 슈도뮤레인(Pseudomurein)이 존재한다

슈도뮤레인은 다당류, N-아세틸글루코사민(N-Acetylglucosamine)과 N-아세틸로사미누론산(N-Acetylosaminuronic acid)를 가지고 있으며 이 3개의 반복구조를 가지고 있다

고세균의 일부는 슈도뮤레인이 존재하지 않는 것이 있다

고세균 세포벽의 가장 보편적인 것은 S층(S-layer) 혹은 유사결정체 표층(Paracrystalline Surface layer)이다

S표층은 입체구조로 항상 외벽으로 존재하며 펩티도글리칸이 없어 리소자임 활성과 페니실린에 저항성을 갖는 것이 특징이다

세포 표면 구조로 들어가보자면 많은 원핵 미생물들이 캡슐(Capsule)과 점질층(Slime Layer)이 있다는 것을 알 수 있다

이들은 다당류층이 있으며 이는 두껍거나 얇고 단단하며 신축성이 있어 세균의 표면 부착을 도와준다

또한 면역계에 회피를 하기 위해 건조에 대해 내성이 있다

핌브리아와 필리

(이미지 출처 : http://lh4.ggpht.com/-OLUNnNq6HAk/VJrQld4IWDI/AAAAAAAADLk/u8R3LkGhsws/piliandfimbriae_thumb8.jpg?imgmax=800) 

표면에 부착하기 위해서 세포표면에 돌출된 단백질이 있는데 핌브리아(Fimbriae)와 필리(Pili)가 있다

핌브리아는 표면에 부착하게끔 존재하며, 필리는 핌브리아보다 긴 구조를 가지고 있으며 세포간 접합에 도움을 줘 유전물질을 교환한다

또한 필리 Type 4는 휘둘림 운동성(Twitching Motility)를 가지고 있어 활주운동성(Gliding Motility)가 있는 것이 특징이다