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Chapter 1. The Microbial World –Surprising and stunning

Three milk bottles

1. Normal taste2. Bitter taste – diarrhea3. Sour – Gooood!

How?

Microorganism : micro + organism Microbesby Charles S. Sedillot, 1879


1. Why microbes matter

- 한 주먹 흙 속의 미생물 : count 1 by second for 33 years- What are they doing, and why are they there?

- 분해자 -> 물질의 순환

- 산소 생성 (광합성)

- 자연환경의 균형유지

- 병원성 (14세기 흑사병, AIDS, etc)

☞ 생물체로서의 미생물의 특징

- 성장을 위한 영양분의 흡수, 소화

- 소화산물의 배설

- 독립적 생식능력

- 환경변화에 대한 적응능력

- 자극에 대한 반응능력

생물계 구성원의 공통특징


2. Roots of Microbiology

Anton van Leewenhoek : 네덜란드 상인- 1673, 초기현미경 발명- 1683, 세균언급 논문발표


☞ Where were microbes from?

- spontaneous generation (자연발생설)

- 반박 : Francesco Redi(1626 - 1697) -> 구더기 발생에 관한 논문

종이 수건Open

* 미생물자연발생설 : 큰생명체는 불가능하지만 미생물은 가능하다


* 미생물자연발생설 : 큰생명체는 불가능하지만 미생물은 가능하다

- 1748, John Needham : 건초, 고기 -> 끓인 후 방치 -> 미생물생성 확인

- 반박 : Louis Pasteur (1861년)- 실험 1 : 공기를 솜으로 filtering -> 솜에서 미생물 발견

결론은 ?

멸균하지 않은 솜

멸균한 배양액

배양액 가열 후 방치

배양액 가열 후 잘라냄

- 실험 2 :


Louis Pasteur


3. Microbial World

- Microbes are extremely diverse- inhabit most environment on earth

1) Bacteria- diverse shape, habitat


2) Virus- diverse shape, habitat


3) Protozoa(원생동물)

- differs substantially from bacteria and viruses in structural component

- nuclei, ultramicroscopic cellular body

a : amoeba Naegleria fowleri

인간 수막염

b : protozoan, trypanosome

아프리카 수면병

c : protozoan, Giardia lamblia

인간 설사병


4) Algae

- implies a large group of photosynthetic organisms

- plant-like(photosynthetic pigment) but considered microbes(unicellular)

- two group, diatoms(규조류) and dinoflagellates(쌍편모조류)

- several freshwater species, but most found in marine environment

- trap sunlight’s energy -> convert it to carbohydrates’ energy

- trap more energy, use more CO2, produce more O2 than all land plants do


5) Fungi

- major decomposers of organic matter on earth

- distinguished from other microbes by physical structure and

the way of obtaining nutrients

-> break down the organic matter by the secreted enzyme and absorb

the molecular particles

-> other microbes take up small molecules directly from the environment

- fungi have close relationship with human society in various ways


Microbes is… by David Perlman, Univ. of Wisconsin

1. The microbe is always right, your friend, and a sensitive partner;

2. There are no stupid microbes;

3. Microbes can and will do anything;

4. Microbes are smarter, wiser, and more energetic than chemists,

engineers, and others; and

5. If you take care of your microbial friends, they will take care of your future

Just guess if there are no more microbes on the earth !!

Chapter 2. Classification of Microbes

1. Classification and nomenclature of living things- 새로운 생명체의 발견

- 미생물학의 발전

- 체계적인 명명법 필요

☞ Carl von Linne- 1735, binomial name(이명법) 제안

- 특정개체가 속한 Genus(속)에서 이름 유추 + 설명적 형용사

- 개체의 자라는 형태

- 발견자의 이름

- 고전 영웅의 이름

- 개체의 통속명

- 1753, 5,900 식물종에 대해 이명법 적용

- 1759, System Naturae(10th edt) -> 이명법체계를 동물에게 적용

- 미생물 : category of Chaos -> Vermes(고질적 해충)로 분류


1) Prokaryotes and Eukaryotes

- 1940년대 전자현미경 발명 -> 미생물에 대한 세부구조 관찰

- 미생물에 따른 구조의 차이점 발견

- 미생물을 prokaryotes(원핵생물) 과 eukaryotes(진핵생물)로 분류



2) Three Domains (세 영역에 의한 분류)

- 1980년대 Carl Woese (Univ. of Illinois) -> three-domain system 개발

- 현대분자생물학 및 생화학적 기술에 근거

1) Archaea(원시세균영역) : archaea(고세균) 포함

2) Eubacteria(진정세균영역) : 전통적 세균 포함

3) Eukarya(진핵생물영역) : 나머지 모두 포함

- Archaea 와 Eubacteria의 차이점

-> ribosome 내의 RNA 형태

-> 세포벽의 구성성분

-> 특정항생물질에 대한 민감성



2. Naming and Measuring Microbes

1) Nomenclature (명명법)- 주어진 개체에 이름을 붙이는 방법

- 1700년대 Carl von Linne 처음 시작

- 분류법과 밀접하게 관련

- 분류체계 : species(종) > genus(속) > family(과) > order(목) > class(강) >

phylum(문) > division(류) > kingdom(계) > Domain

☞ species- a group of closely related organisms- in microorganism : 70% identical of DNA or

mutual content by experienced researchers- plant and animal : a group of organisms that interbreed with one another

and produce new members, which are similar to the parents and are fertile

ex) 고양이, 사자, 호랑이 -> species

▶ 고양이속(genus)

▶ 고양이과(family) -> 고양이속(사자) + 팬더속(팬더)


2) Binomial and common names- binomial name : name of genus + species modifier = one name

- ex) Escherichia coli

Escherichia : 미생물체가 속하는 속의 이름

미생물을 발견한 과학자의 이름에서 따옴(1888, Theodor Eschrich)

coli : 미생물을 처음 발견한 장소 colon (대장)에서 유래

- 속명의 첫 글자는 대문자, 나머지와 종수식어는 소문자

- 항상 이탤릭체 혹은 밑줄

- 동일한 글에서 중복 사용할 때 -> 2회째부터 속명의 첫글자는 첫자만 대문자로 표기

ex) E. coli

- 종의 정확한 이름은 binomial name 임

Escherichia coli ≠ Escherichia(속) + coli (종)

☞ common name- frequently used in conversation- Streptococcus pneumoniae -> Pneumococcus

☞ various strains and subspecies : added to the binomial- Escherichia coli O157:H7



3) Microbial measurements- micrometer (μm) 단위로 측정

- 1 μm -> 1 inch => 파리 -> Empire State building

- mycoplasma : smallest bacteria -> 0.15 μm diameter


4) Microscope- 1276, Rodger Bacon -> magnifying lens

- 1620, Galileo Galilei -> 현미경 제작

- 1673, Anton van Leewenhoek -> 미생물 관찰

- 200 배 확대

☞ Light Microscope(광학현미경)- eyepiece lens(대안렌즈)

- objective lens(대물렌즈)

- substage condenser(집광기)

- 순환형 대물렌즈세트

- 고배율의 경우 immersion oil 사용

-> 렌즈를 통과하는 빛의 양 증가


☞ Immersion oil 사용원리


☞ Other types of microscope - fluorescence microscope

- electron microscope

- transmission EM (TEM) : 20,000,000 times magnification

- scanning EM (SEM) : 100,000 times


5) 미생물학의 범위

- 기초미생물학 : 미생물분리 배양

- 미생물세포학 : 세포구조

- 미생물생리학 : 기능

- 미생물생태학 : 미생물과 서식지의 관계

- “ 유전학 : 유전정보 확인 응용

- “ 분류학 : 분류

- 응용미생물학 -> - 산업미생물

- 식품미생물

- 토양미생물

- 낙농미생물

- 의학미생물

- 환경미생물

- 공중보건미생물

6) 미생물학의 미래

- 인류의 삶이 지속되는 한 주우우욱….

- 신규미생물의 확인 및 응용

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