[세균학]의료바이오산업

목차

Ⅰ. 서론
Ⅱ. 본론
1. 인체에 유익한 유산균(乳酸菌)
2. 유산균 이용시 고려사항
3. 유산균의 이용
4. 항생제발효산업
Ⅲ. 맺음말
Ⅳ. 참고문헌

본문내용

제의 원료를 수입하여 제조하는 업체는 현재 다수 있다.
(1) 항생제생산 이론
1929년 Alexander Flemming에 의하여 pecicillin이 발견된 이후 현재까지 약 6000여종의 항생물질이 발견되었다. 이중 약 100여종이 현재 산업적으로 생산되어 판매되고 있다. 이들 중 약 반은 반합성 항생제로서 주로 beta-lactam계 전구물질인 6-APA 및 7-ACA등으로부터 합성되어진다.
(2) 항생제는 왜 생산되는가?
항생제는 주로 2차 대사산물이라고 부른다. 즉 미생물의 성장과는 직접 관련이 없는 대사산물로서 미생물의 성장환경이 특별한 조건을 만족시킬 때 만 생산한다. 따라서 특수한 성장조건에서만 항생물질을 생산하므로 미생물의 성장에 필수적으로 필요한 대사물질이 아니다. 따라서 성장환경이 양호한 경우 즉 주위에 배지의 농도가 높거나 영양 물질이 충분한 경우에는 주로 미생물의 성장만이 이루어진다. 그러나 성장 환경이 열악해지면 주로 항생물질을 생산하기 시작한다. 따라서 이러한 종류의 미생물은 외부의 성장 환경이 열악해지는 인지할 수 있는 생물 화학적인 반응 기작을 가지고 있다. 이 반응 기작을 잘 이해하고 이를 활용하면 산업적으로 유용한 항생물질을 대량으로 생산하는데 도움이 된다.
(3) 항생제발효의 이론
2차대사산물의 생산의 특성은 먼저 세포의 성장과 관련성이 적은 non-growth associated type이다. 그리고 특별한 생장조건에서만 항생제가 생산되므로 영양 공급 조건 등의 외부 환경 조건을 변화시켜 항생제의 발효 과정을 유도시킨다. 회분배양에서 항생제의 생산 모델은 먼저 균체가 성장하는 전반부를 tropo phase와 항생물질을 생산하는 후반부의 idio phase로 나뉜다. 특히 대부분의 항생제는 방선균 및 균류에 의하여 생산된다. 이 두 미생물의 특징은 균사체 형태로 자라므로 비 성장 속도의 조절 및 펠렛이나 균사체 형태로의 균체의 모양에 따라 항생제의 생산 여부가 결정되기도 한다. 이외에도 교반 및 통기 조건을 잘 확립하고 그리고 접종용 종균주의 생산성의 불안전성을 높기 때문에 지속적인 균주의 활성을 유지 보존하는 것이 필수적이다.
(4) Penicliin 생산
beta-Lactam계 항생제의 대표적인 항생제인 페니실린은 이중 사각의 링 구조를 가지는데 이를 beta-lactam이라고 부른다. 이 구조는 세포벽의 펩티도글리칸을 생합성하는 과정의 D-alanine 과 D-alanine의 가교효소의 기질과 구조적 유사하여 세포벽의 생합성을 저해하는 작용을 하는데 필수적이다. 따라서 대부분의 beta-lactam계 항생제는 이 사각 링의 구조를 유지하고 있으며 그 주변의 화학적 구조의 변화시키면 미생물에 대한 감수성 및 MIC(minimal inhibitory concentration)이 변화한다. 즉 R1 구조를 변화시키면 대상 미생물의 스펙트럼이 변화하며 R2구조를 고치면 미생물에 대한 감수정즉 MIC가 변화한다. 특히 경구로 투여할 경우 위산에 대한 저항성이 강하고 페니실린 분해효소에 대한 저항성이 증가하며 그람음성균에도 작용하는 ampicillin, carbenicillin 및 Oxacillin등이 개발되었다. 따라서 효율적으로 이와 같은 종류의 다양한 beta-lactan계 항생제를 생산하기 위해서는 기본구조를 발효를 통하여 생산하고 이후에 원하는 functional group을 화학적으로 변화시키는 반 발효 반 합성법이 주로 사용된다.
플레밍이 처음 발견한 항생제는 Penicillium notatum에 의하여 생산되는 페니실린F가 주성분인 혼합물로 밝혀졌다. 그러나 지금은 Penicillium chrysogenium에 의하여 생산되며 생산성을 높이는 방법으로서 phenylacetic acid를 전구체롤 공급하는 페니실린G (benzyl-penicillin)형태로 생산된다. 페니실린G는 세포막에대한 투과성이 높고 CSL과 같은 복합배지 성분이 존재해도 선택적으로 페니실린G 만을 만들어내며 phenylacetic acid를 회수하여 재활용할 수 있으므로 유리하다. 특히 페니실린G와 여기서 phenylacetic acid가 분리된 6APA (6-amino-penicillanic acid)는 다양한 종류의 반 합성 beta-lactam계 반 합성 항생제의 전구물질이 된다.
Ⅲ. 맺음말
나를 비롯한 생명과학과라면 누구나 알렉산더 플레밍이 세균에 의해서 항생제를 개발했음을 알고 있다. 항생제의 개발은 20세기 전반을 휘몰아친 세계대전에서 상처 입은 많은 병사들을 살려냈으며, 수많은 항생물질이 현재까지 잇따라 발견되면서 오늘날 인간의 평균 수명이 늘어나고 질병에 의한 사망률도 가파르게 낮추었으며 의료적 측면에 많은 기여를 했음을 알 수 있다. 이처럼 오늘날 세균에 의한 연구는 항생제뿐만 아니라 위의 내용처럼 의료적인 측면의 바이오산업에서도 많이 이용되고 있으며, 앞으로의 세균을 이용한 가능성도 무궁무진 하므로 그러한 가능성을 파악함으로써 산업적으로 유용하게 활용되고 있다. 이렇게 넓은 범위에서 사용되는 미생물은 현미경을 통해서만 볼 수 있는 작은 생물에 불과하지만 인간과 동물, 그리고 환경에 없어서는 안 될 존재이며, 온도에 관계없이 잘 살고 중금속석유 등을 분해할 수도 있다. 또한 항암제생산에도 활용되는 등, 활용 안 되는 분야가 없으며, 단 하룻밤 만에 수백만 마리의 자손을 번식시키므로 많은 양을 얻어낼 수도 있다. 이렇게 세계를 주름잡고 있는 세균 바이오산업은 항암항생제 등 의약품 시장은 물론 농약식품첨가물폐수처리에너지 생산 분야 등에서 미생물의 전 방위 활약은 가히 폭발적이라 말할 수 있다. 앞으로도 인간을 질병으로써 괴롭히는 세균의 연구와 활용은 의학적 측면에서 많은 가치를 부여할 수 있을 것이라 본다.
Ⅳ. 참고문헌
미생물의 산업적 이용, 이계호 편저, 한림원, 1999
미생물의 힘, 버나드 딕슨, (주)사이언스북스, 2002
최신미생물학, 이영록, 도서출판 아카데미서적, 1993
(최신) 미생물학, 박석기 등, 신광문화사, 1995
http://blog.naver.com/minjaya/60002111889

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