[생명공학실험]미생물 생장곡선

1. 실험 목적
이 실험은 일정 부피 내에 존재하는 세포의 수를 정량적으로 산출하여, 생물반응기(bioreactor) 내에서 세포의 증식(생장, growth)이 어떤 형태의 속도론(kinetics)을 따르는지 측정하고 분석하는 데 그 목적이 있다.
2. 실험 원리
1) 생장곡선
일반적으로 실험실에서 세포를 배양할 때는 회분배양법(batch culture)이 주로 쓰인다. 회분배양이란 일정한 용기 내에 일정량의 배지를 넣고 세포를 접종하여 일정한 시간 동안 배양하는 방법이다. 이때 세포의 생장 상태를 관찰해보면 그림 2-1과 같으며 4가지 단계로 이루어져 있다. 아래의 그림에서 X축은 배양시간을 의미하는데, 동ㆍ식물세포의 경우 세포분열에 걸리는 시간이 미생물의 경우보다 매우 느리므로 생장곡선의 단계에 대한 시간이 미생물배양의 경우보다 매우 길다.
세포의 생장곡선의 각 단계별 특성을 보면 다음과 같다.
(1) 유도기(lag phase)
신선한 배지에 접종하였을 때 초기에는 수적인 증가가 나타나지 않는 기간 을 관찰할 수 있는데, 이기간은 세포가 새로운 환경에 적응하는 시간으로 간주될 수 있다. 보통 지체기의 세포는 크기가 매우 작고 분열은 아직 시작하지 않고 있다. 탄소원의 수왿� 종류 등에 영향 (이용에 필요한 효소의 생산 시기)이며 생합성을 하기 위한 전구물질의 생산한다. 지연기의 정도는 접종균의 상태에도 영향을 미친다.
(2) 지수 성장시(exponential phase)
적응 후 충분한 영양소를 이용, 지수적으로 증가하는 시기이다. 대부분의 세포가 성숙한 크기에 이르고 분열을 개시하게 될 시점으로부터 시작된다. 이즈음에서 개체군의 폭발적인 증식이 시작되어진다. 개개의 세포는 매 수분마다 두 배가된다. 대수기 동안에는 약간의 세포가 죽어가기는 하지만 세포증식율은 사멸율(death rate)을 훨씬 초과한다. 이 단계에서 성장률은 일정한 환경 조건하에서는 일정하다. 곡선의 기울기는 각 세포에 따라 특징적으로 나타난다