미생물이 생장하는데 필수적 또는 선택적으로 요구하는 요건은 다양합니다. 본 포스팅에서는 미생물 증식에 영향을 주는 각 요소에 대해 간단히 정리해 보겠습니다.
미생물 생장 요건(Requirements for microbial growth)
모든 미생물은 생장과 발육에 필요한 필수 요건들이 있습니다.
필수적으로 일정 수준 범위 내의 조건을 맞춰줘야 하는 요소를 알아보겠습니다.
영양소(Nutrition)
영양소는 어떤 생명체든 생장에 필수적이 재료입니다.
세포 구성 요소를 생성하는데 필요한 탄소원과 질소원이 대표적입니다.
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탄소원은 세포 구조를 구성하기 위해 절대적으로 필요한 요소이며, 각종 탄수화물들은 주 에너지원으로 활용되기도 합니다.
이때, 탄소원은 종속 영양균(heterotrophs)의 경우 탄수화물 등의 유기 화합물일 수 있고, 독립 영양균(autotrophs)의 경우 이산화탄소(carbon dioxide)일 수 있습니다.
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질소원은 핵산(nucleic acid)과 단백질(protein)을 구성하는 요소이며, 이는 곧 유전 물질 발현의 중요한 재료라는 것을 의미합니다.
또한, 질소원은 세포 구성 요소의 주요 재료가 되기도 합니다.
질소원의 경우 암모니아(NH3)나 nitrate(NO3–), 질소 가스(N2)와 같은 무기물의 형태일 수 있으며, 아미노산(amino acid)이나 뉴클레오타이드(nucleotide)와 같은 유기물 형태일 수도 있습니다.
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무기질(mineral)은 유기물을 구성하는 주요 원소인 탄소(C), 질소(N), 산소(O), 수소(H) 등을 제외한 원소를 가리킵니다.
미생물 종류에 따라 칼슘(Ca), 인(P), 칼륨(K), 마그네슘(Mg), 나트륨(Na), 구리(Cu), 망간(Mn) 등 저마다 굉장히 다양한 무기질 요구성을 가지고 있습니다.
이와 같이 굉장히 적은 양 포함되어 생명 활동에 중요한 역할을 하는 물질을 미량 원소(trace element)라고도 합니다.
비타민(vitamins)과 미량 원소는 생명체 내의 대사 반응을 위한 조효소(coenzyme)나 보조 인자(cofactor)로서 작용될 수 있습니다.
수분(Water)
대부분의 생명체는 생명 현상의 유지를 위해 영양소뿐 아니라 수분이 필수적으로 요구합니다.
특히 미생물은 영양소를 제대로 활용하기 위해서는 높은 습도(바람직하게는 수성 환경)를 요구합니다.
물은 여러 물질의 용매로서 작용하므로 각종 생화학 반응에 중요한 요소가 됩니다.
온도(Temperature)
미생물은 을 위해 일반적으로 생장을 위해 일정 수준의 온도 조건을 요구합니다.
일정 범위 내에서 생장이 가능하다 하더라도 그중 가장 높은 효율을 나타내는 최적 온도가 존재합니다.
이 온도는 보통 증식과 대사를 위한 효소 반응의 최적 조건일 가능성이 크며, 이러한 최적 온도 조건은 미생물의 종류에 따라 다릅니다.
pH(Hydrogen exponent)
pH 역시 미생물의 중요한 생장 요인입니다.
온도와 마찬가지로 효소 반응을 위한 pH 범위가 존재하며, 그 범위를 벗어날수록 생장이 급감하게 됩니다.
미생물 종류에 따라 최적의 pH 범위가 다르며, 해당 환경에서 생명 활동을 할 수 있는지 결정하는 주요 요인 중 하나입니다.
산소(Oxygen)
산소 요구성은 굉장히 중요한 요인 중 하나입니다.
그럼에도 불구하고 선택적 요건으로 분류한 이유는, 미생물 종류에 따라 산소가 필요한 것도 있고 그렇지 않은 것도 있기 때문입니다.
산소의 필요 여부에 따라 호기성(aerobic)과 혐기성(anaerobic)으로 나뉘며, 증식이 가능한 산소 수준에 따라 절대(obligate)와 통성(facultative)으로 나뉩니다.
예를 들어, 어떤 균들은 산소가 반드시 있거나 없어야만 증식 가능하지만, 다른 어떤 균은 산소 존재 여부와 상관 없이 증식이 가능합니다.
염분(Salinity)
염분이라는 것은 용매에 용해된 염(salts)의 양을 나타냅니다.
자연에는 다양한 염분 농도를 가진 환경이 존재하며, 각 환경에 서식하는 미생물들은 해당 염분 조건에서 증식이 가능할 것입니다.
예를 들어, 해수에 서식하는 미생물은 높은 염분 농도에도 잘 견디거나 증식할 수 있지만, 담수에 서식하는 미생물은 염분 농도가 높아지면 증식이 어려울 수도 있겠습니다.
빛(Light)
광합성을 하는 미생물의 경우 빛을 요구합니다.
대표적으로 미세조류인 클로렐라(Chlorella)는 빛을 통해 에너지를 합성하고 증식합니다.
압력(Pressure)
드물지만 일정 수준 이상의 물리적 압력을 주어야만 증식하는 미생물도 존재합니다.
