미생물학 Chapter 2 [기초지식편]

5. 섬모 (fimbrae, pili)

 그람 음성균에는 균체에서 나오는 다수의 극히 섬세한 섬모를 갖는  것이 있어서 이것을 섬모라고 한다. 광학현미경으로는 관찰되지 않는다. 적혈구 응집성을 가지며, 그것으로 섬모의 유모를 추정할 수 있다. 그러나 이러한 항원성은 다른 세균과 공통성이어서 섬모가 있는 세균간에 항원 항체반응에서 교차반응을 일으킨다. 유전적으로는 중요한 의의를 갖고 있어서 세균끼리의 접합으로 웅섬모에서 자섬모로 DNA 유전자를 이행시킬수 있다.

 fimbriae는 편모가 아닌 머라카락 같은 모양을 일컬어 묘사되는데 반면 pili는 접합하는 과정중에 DNA의 전이를 하는 그람 음성균의 섬모를 가르킨다. 섬모는 fimbrilin이라고하는 단백질로 이루어져 있는데 직경 3~10nm이고 길이는 15~20nm이다.

 섬모의 단백질은 세포막에서 기원한 것으로 보이는 관모양으로 편모의 갈고리나 기저체 구조와는 다르다. 이때 섬모들이 접합하는 동안 유전 물질을 교환하기 위해 특별한 쌍을 형성하는데 bacteriophage의 접함 부위를 제공한다. 섬모는 또한 세포 또는 점액 표면에 부착하기 위한 세포기관으로서도 기능을 하는데 이 부위를 부착이라고 부른다. 임균의 여러균주 중에서 섬모를 가진 균주망이 비뇨생식기계에 감염증을 일으키는 것도 바로 임균이 갖고 있는 섬모의 부착 원인에 의한 것이다. 임균은 균주의 차이에 따라 섬모의 항원 변이가 있는데 이 차이는 분명히 다양한 항원 말단 펩티드 영역과 한 개의 공통 비항원성 합당페티드 영역으로 구성된 섬모 단량체 단위의 변이에 의한 것이다. 그러므로 임균 섬모의 항원성 변이는 병원균이 숙주면역계의 공격으로부터 도피하기 위한 방법으로 나타난다. 이러한 사실에 근거하여 임균 섬모는 도피원에 속한다고 할 수 있다.

 

6. 아 포

 그람양성 간균의 내아포는 성장 주기의 휴지기 상태에서 외계의 영향에 대하여 강한 저항성을 가진 아포를 형성한다. 일반적으로 발육환경이 나쁠때에 만들기 쉬우며 건조나 열, 소독제 등에 저항성을 나타내므로 일종의 내구형으로 생각된다. 이에 대하여 아포를 형성하지 않는 균을 영양형이라고 부르고 있었으나, 현재는 아포 형성이 이들 균종의 생활환중 일부로 생각되며, 하나의 발융상에 상당하는것으로 생각되고 있다.

 아포 형성 기간중에는 모든 대사가 정지되며 이러한 형태로 수년에서 수십년간 생존할 수가 있다. 적당한 발육환경이 되면 통상적인 균체, 즉 영양형으로 되돌아가 증식한다. 아포는 100℃ 가열로는 사멸되지 않기 때문에 간헐멸균법을 이용하고, 고압증기멸균법으로 121℃ 15분간의 고압멸균에서 대부분 사멸한다. 그람 염색 또는 단염색 등에는 염색되지 않으며, 무염색 투명상으로 관찰된다. 아포염색법에 의해 염색된다. 흔히 한 개의 균체에 한개의 아포를 형성하며, 그 균체내의 위치로 보아 단재성, 중앙성 및 편재성이라 부르고, 이와 같은 성질은 균종에 따라 거의 일정한 모양을 한다.

 

II. 세균의 구조와 기능

 1. 세포벽 

   세균의 표면을 덮고 있는 세포벽은 강하고 굳은 구조로서 구상, 간상 등의 세균 고유형태를 유지 시킨다.

 세포벽 조성은 그람 양성균과 그람 음성균에서 서로 다르다. 어느 것이나 2~3층의 막으로 되어 있는데 그중 1층은 peptidoglycan층이라 불리는 세균 특유의 구조이며 모든 세균의 세포벽에 존재한다.

 Peptidoglycan층은 N-acetylglucosamine과 N-acetyl muramic acid와의 상호연쇄로 구성되어 있고, 고중합성의 망상 막을 형성하고 있다. 이 결합양식은 균의 종류에 따라 다르게 되어 있다.

 

1) 그람 양성균의 세포벽

그람 양성 세균의 세포벽은 거의 80nm의 두께이고 주성분은 몇 층의 peptidoglycan 층으로 되어 있고, 벽의 가장 내층에 위치하여 있으므로 기저층이라고 한다. 이 외에 teichoic acid, teichuronic acid 및 다당류로 되어 있다.

 Teichoic acid는 세포벽을 안정화시키고, 세포막과의 결합을 유지시켜주며, 세포벽 완성과 세포기능에 필요한 작은 이온들을 잡고 세포 상호작용, 다른 표면과 점막으로 고착 등에 참여한다.

 어떤 미생물에서 teichoic acid는 항원성을 가지며 균의 형 특이성을 결정 짓는다. 그 밖에 면역한적 활성 물질도 여러 종류 알려져 있으며 연쇄구균의 C다당체(S.pneumoniae에서 발견되는 균 특이성 항원) 및 M단백(A군 베타-용혈성연쇄상구균의 형 특이성항원)과 같이 그 균의 항원 특이성을 결정할 수 있는 것도 있다.

2) 그람 음성균의 세포벽

 그람 음성 세균의 세포벽은 그람 양성 세균의 것보다 얇지만 더 복잡한 구조이다. 세포질막의 바깥쪽을 periplasmic space라고 하는데 세포질막과 세포벽의 바깥부분 사이에 있는 효소를 포함한 경계면이다.

 외측에 외막이 있고 내측의 세포질막과의 사이에 3개층 구조가 인정된다. 내측은 peptidoglycan층, 중간층은 단백으로 구성되어 있고 외층은 lipoprotein과 lipopolysaccharide(LPS)로 되어 있다. 최외층에 있는 단백-인지질 복합체인 Penicillin제, Cephem제 등의 항생물질에 대한 감수성이 그람 음성균에서 서로 다른 것은 이와 같은 외막투과성 그람 양성균과 그람 음성균에서 서로 다른 것은 이와 같은 외막 투과성 그람 양성균과 그람 음성균에서 서로 다른것은 이와 같은 외막투과성 차이가 있기 때문인데 그람 음성 간균에는 외막이 존재하기 때문이다.