Chapter 15. 미생물과 환경

1. Cycles of Nature(자연의 순환)

- 자연의 순환과정 중 미생물은 필수적 역할을 담당 -> No microbes, No life!!- 생산자, 소비자, 분해자로서의 역할- 한 주먹 흙 속의 미생물 : count 1 by second for 33 years- What are they doing, and why are they there?

지구 생태계의 형성

• 생태계(ecosystem) : 규정된 공간내의 모든 유기체들의 집단

Ex) 호수, 대륙, 지구

• Biota : 생태계내 모든 살아있는 생명체의 총합

• Habitat(서식지) : 미생물이 서식하는 물리적 공간

• Community(군집) : 생태계내의 구성생명체의 집단

-> 주요한 두 가지 요소 : 에너지, 화학물질

에너지대사 회로에너지대사 회로 숲속군집의 에너지 흐름숲속군집의 에너지 흐름

거시 생물지구화학거시 생물지구화학

- 물질의 순환, 산화환원에너지, 빛에너지 포함- 미생물의 역할

Chapter 15. 미생물과 환경

1) 탄소순환

- 세포구성성분, 에너지원-> 에너지순환과 연계

- 미생물 : 유기물질의 첫번째 분해자, 생산자, 소비자 역할

-> Cyanobacteria, methanotrophic bacteria, 일반미생물

Chapter 15. 미생물과 환경

Simplified carbon cycleSimplified carbon cycle

Chapter 15. 미생물과 환경

2) 황순환

- 아미노산, 조효소의 중요한 구성원소-> cysteine, cystine

- 자연계에 대부분 SO42-로 존재

- 환원되어 H2S로 전환 : anaerobic respiration -> Desulfovibrio

-> H2S : 철이온과 반응 검은색 FeS2 생성 -> 혐기성 진흙

Chapter 15. 미생물과 환경

3) 질소순환

- 핵산, 아미노산의 필수요소

- 식물, 동물 : 가스형태 질소 이용 불가능

- 질소의 생체순환 진입을 위해 미생물 중재 필수

- nitrogen fixation

- nitrification

- denitrification

Chapter 15. 미생물과 환경

4) 인순환

- 핵산, 조효소, 에너지분자의 구성성분

- 암석의 형태-> 빗물에 의해 용해되어 인산염의 형태로 바다유입

- 단세포조류, 미생물 : 수중 증식을 위해 인 흡수

- 비료의 형태로 토양에 살포-> 식물체유입, 바다로 유입

지구 생태에 영향을 주는 극한미생물지구 생태에 영향을 주는 극한미생물

Chapter 15. 미생물과 환경

2. 환경보존과 미생물

- 오염에 대한 해결책은 희석이다?- 수질오염

- 2001년 33억 인구 오염된 물 이용- 하수, 산업폐수 오염원- 최근 의약품 오염 대두- 미생물 증식-> 악취, 다른 생물증식 방해

폐수처리 필요

하수처리시설하수처리시설

Chapter 15. 미생물과 환경

Bioremediation(생물정화)Bioremediation(생물정화)

- 미생물을 이용한 합성쓰레기의 분해

-> 원유오염, 중금속, TNT, 방사능물질

-> 오염물질분해능 + 미생물증식기술 협력필요

-> Deinococcus radiodurans : 인간보다 3000배이상 방사성 내성 강함

Oil recovery(원유채취)Oil recovery(원유채취)

- MEOR (microbe-enhanced oil recovery)

: 미생물을 이용한 석유의 효율적인 채취 방법

가. 방법

1) 세균을 증식과 정착에 필요한 영양성분과 함께 유전에 투입

2) 영양분을 공급하여 유전 내에 존재하는 미생물의 증식과 대사 촉진

3) 미생물성 세포 외 다당류 또는 계면활성제 투입

나. 작용 기작

- 세균 또는 산물을 투입하여 이들이 유전 내 원유와 접촉

- 원유의 이동도 증가

- 바위 표면, 균열, 공극으로부터 원유의 용출 증가