미생물의 생장 배양법

미생물의 생장에서는 대부분의 세균이 진핵 미생물에 비해 짧은 세대 기간을 가지고 있다

세대 기간(Generation time)은 생장배지와 같은 균이라도 배양 조건에 따라 다르다

지수 생장(Exponential growth)은 특정 간격의 시간에 따라 세포 수가 2배가 되는 생장인데 이는 세미로그 그래프(Semi Logarithmic)으로 일정 기간동안 2배씩 생장을 확인 할 수 있다

배지 내 존재하는 처음 세포 수와 지수 생장 기간 이후 존재하는 수의 관계식은 아래와 같다

N=N02^n

N은 최종 세포의 수이며, N0는 처음 세포 수이며, n은 세대 수이다

주기 회분 배양(Patch culture)은 닫힌 계(Closed system)에서 고정된 부피의 미생물 배양인데, 닫힌 계에서 자란 세포 개체군의 전형적인 생장곡선(Growth curve)로 다음 4가지 상을 확인 할 수 있다

유도기, 지수기, 정지기, 사멸기가 있다

유도기(Lag phase)는 배지에 배양될 때부터 새장이 시작될 때까지 간격이다

유도기는 미생물의 필수 영양분이 결핍시 새로 합성하는 시간이 필요할 수 있어 길수도, 짧을 수도 있다

지수기(Exponential phase)는 세포들이 건강한 상태이다

지수 생장 속도는 유전적, 온도, 배지 조성의 환경 조건에 영향을 받는다

대부분 원핵세포가 진핵세포보다 빠르며, 작을수록 표면적으로 유리해 빠르다

정지기(Stationary phase)는 개체군의 생장률이 0에 도달할 때이다

이는 영양분이 모두 소진되었거나 노폐물이 축적되어 세포들이 제대로 생장할 수 없는 상태이다

또한 세포의 분열과 죽음이 일치할때 비밀 생장(Cryptic growth)로 정지기를 나타낼 수 있다

사멸기(Death phase)는 정지기에 도달한 후에 배양이 계속 될 시에 세포들이 죽는 시기이다

연속 배양(Continuous culture)은 열린 계(Open system)에서 고정된 부피의 미생물 배양이다

키모스타트(Chemostat)는 가장 일반적인 연속 배양 장치이다

생장률과 개체군의 밀도 모두 독립적이며 동시에 조절이 가능하다

여기세어 중요한 것은 희석율(Dilution rate)이다

새 배지가 제공되고 소비된 배지가 빠져 나오는 비율인데 이는 제한 영양소 농도로 조절이 가능하며 생장률(세포수/mL)이 희석률에 따라 조절이 된다

회분 배양에서 생장 조건은 계속 변화하므로 두 생장 변수를 모두 조절할 수 없다

물질 환경 조절 장치는 희석률과 제한 영양소 농도에 민감하다

이는 높은 희석률에서는 씻거 버려지며, 낮은 희석률에서는 세포의 영양분 결핍으로 죽는다

제한 영양소 농도의 증가 시에는 생체 물질이 커지지만 생장률의 변화에는 영향을 끼치지 않는다