미생물 공학 정리

목차

제 1 장 미생물공학 개론
■ 미생물공학의 정의
■ 미생물공학의 역사
■ 미생물공정의 장단점
■ 미생물 공학의 분야
■ 미생물 공학의 전망

제 2 장 미생물 분리와 보존
■ 미생물의 분리
■ 미생물의 보존

제 3 장 미생물의 개량
■ 돌연변이
■ 유전자 재조합

본문내용

llin 생성시 전구체인 phenyacetic acid는
유독성 물질임. 이 물질에 저항균은 pencillin 생산성 증가
3) 복귀변이주: feedback regulation의 해제에 의한 2차 대사산물 과잉생산
① 2차 대사산물의 생산에 연관된 1차 대사산물을 요구하는 영양요구성 변이주의 복귀
변이주: 교차경로와 이중변이에 의한 feedback regulation의 해제
② 2차 대사산물의 생산능을 소실한 변이주의 복귀변이
■ 생산물 수율 외의 균주의 성질 개선
상업적 생산에서는 공정 설계, 채산성을 검토: 생산물 수율 외의 산업적 생산에 적합한 균주의 성질 요구 예) 균의 안정성, 산소 요구성, 감염에 대한 저항성, 배지 성분에 대한 허용성, 거품의 생성, 바람직하지 않은 부산물 생산, 형태학적 문제 등
1) 안정한 균의 선별
① 높은 생산성 균주의 안정성: 보존과 배양 모두에서 중요, 이중 배양과정 중에 자연
복귀 변이주 생성
② 빠른 균주 사용: 생육속도가 빠르고 생산성이 낮은 균주가 생육속도가 느리고 생산성이
높은 균주보다 우선
③ 여러 번 돌연변이된 균주 사용: 모든 변이가 동시에 상실될 가능성이 적다.
예) Corynebacterium에 의한 lysine 생산: homoserine 단독 영양요구주보다 homoserine
과 threonine 이중 영양요구주가 생산성도 높고 복귀도 잘 안 된다.
④ 균주 안정화: 균주를 계속하여 선별한 후 역가가 일정 할 때 사용
⑤ 사면 대 사면 이동(slant-to-slant transfer): 균주가 불안정하면 2차 slant에서 수율
이 떨어지고 이 slant는 폐기한다. 이 과정을 반복하여도 역가가 떨어지지 않는 것을
사용한다.
⑥ 재조합 미생물의 불안정성(plasmid)
1. 분리 유실: 일정하지 않은 분배로 plasmid가 없는 딸 세포 발생
-> vector를 염색체상의 DNA에 삽입
2. 구조적 불안정성: 세포가 자신에 대한 해로운 영향을 절감시키기 위해 plamid가
변형됨
예) 항생제 저항은 세포에 유용하지만 외부 단백질의 생산은 세포에게는 전혀 유용하
지 않다. -> 외부 단백질의 생산 관련 유전자만 제거됨
3. 성장속도에 의한 불안정성: plasmid가 없는 세포가 plasmid가 있는 세포보다 빠르다.
-> 선택압력 사용: 항생제 첨가(plasmid가 없는 세포 사멸)
2) 감염 저항균 선별
phage 내성균을 선별: 변이된 phase의 발생으로 반드시 phase를 방지할 수는 없다.
① 공장 내 청결
② phage의 증식을 선택적으로 저해하는 약제 첨가
③ 여러 가지 항생물질 내성균 선별: 항생물질 첨가
④ 숙주 제한 및 변형계(host-restriction and modification system; HRM): HRM을 숙주에
cloning하면 숙주의 도입된 외래 유전자는 파괴하지 않고 세포 안에 들어오는 외래 핵
산만 파괴
3) 거품을 생성하지 않는 균 선별
① 거품: 생산물을 공기 출구를 통해 소실 시킴, 오염의 위험도를 증가시킴
② 발효 초기 거품: 배지 성분이 원인
발효 말기 거품: 균의 성질이 원인
③ 방법: 돌연 변이주 선별, 유전자 재조합, 세포 융합: 거품이 없고 생산력이 낮은 균과
거품이 있고 생산력이 높은 균을 이용
4) 배지 성분의 변동에 강한 균 선별
① 배지 성분중 독성 성분에 대한 저항균:
예) Penicillin 생산에서 의 phenylacetic acid
② 고농도 배지 성분 내성균:
예) 항생제 발효(oxytetracycline)에서 고농도 인산 내성균을 선별 후 고농도 CSL 사용
③ 배지 성분의 analouge를 사용하여 배지 성분 저항균:
예) oxyglucose를 사용하여 glucose catabolite repression 저항균 선별
5) 좋은 형태의 균 선별
① 미생물의 형태: 공정 조작(통기 효과, 여과성)과 운전 비용에 영향을 준다.
② 미생물 형태의 조절: 접종량, 배지조성, 균주의 특성
③ 저점도 균: 산소 이동 속도 향상
④ 유전자 재조합법: 특수한 형태의 균을 선별하는데 돌연변이법보다 유리
⑤ 세포 융합:
1. cephalosporin 생성균: 포자형성능이 없고 성장속도가 늦고 고생산성 균과 포자형성
능이 있고 성장속도가 빠르고 저생산성 균의 원형질 융합 -> 포자형성능이 있고 성
장속도가 빠르고 고생산성 균를 얻음.
2. penicillin 생성균: pellet 형성 균을 얻음
⑥ 맥주공장에서의 천연균주 선별: 효모의 응집화(flocculation)
상면발효에서는 최초로 부상하는 효모 선별, 하면발효에서는 최초로 침강하는 효모
선별
6) 낮은 산소 분압에서 견디는 균 선별
제작비 및 운영비 절감
7) 불필요한 부산물이 생기지 않는 균 선별
① 색소를 생산하지 않는 변이주 선별: Penicillin 생산에서 색소를 제거하여 추출공정이 간소화됨
② 고농도의 균체를 얻기 위해서는 초산의 생성이 제거된 균주 선별:
1. 초산 생성효소인 phosphotransacetylase의 활성을 억제하거나 또는 생성를 차단
2. 초산을 독성이 약한 에탄올, acetoacetate, 2,3-butandiol과 같은 대사산물로 전환
3. 낮은 농도의 산소에서 세포 성장을 향상시키고 초산 생성을 줄이기 위하여 세균의
hemoglobin 유전자를 발현
4. 기질 소모 속도를 낮춤: 기질 수송 단백질의 효율을 낮추기 위하여 glucose
permease와 같은 기질 수송 단백질을 변이 시킴.
8) 새로운 산물을 만드는 균 선별
① 전구물질 analogue 첨가: 최종산물의 analogue를 얻음. 생성된 최종생산물에 편입되는
경우 존재
② 돌연변이 생합성 (mutational biosynthesis): replica plating법을 사용하여 변이 처리
균을 전구물질만 존재하는 plate에서 민감균에 대한 생육저지력이 큰 것을 선별하여 새
로운 산물(항생제)를 생산하는 균을 선별
③ 세포 융합: 다른 대사물질을 생산하는 두 균주를 원형질 융합 시켜 새로운 대사물질 생
산
④ 유전자 재조합: 다른 대사물질을 생산하는 유전자를 대사물질 생산 균에 도입

키워드

미생물 분리,   미생물 균체,   미생물 보존,   돌연변이,   유전자 재조합,   미생물 배양