[미생물학] 박테리아 형태, 배열, 세포벽(그람양성 그람음성), 그람염색

박테리아를 구분하는 방법에 대해 정리글 입니다. 

1. 형태 

박테리아를 먼저 겉모습, 형태로 구분짓게 된다면 아래 처럼 구분할 수 있습니다. 

- 구균 (Coccus 복수, Cocci 단수) - 둥근세포인데요, 예) staphylococcus aureus라는 원형인걸 알 수 있죠. 

- 막대균(Rod, Bacillus 복수, Bacilli 단수) - 막대모양으로 예) E.coli, listeria, salmonella

- 비브리오 (Vibrios) - 막대모양이지만 구부러져있는 콤마모양

- 나선균 (Spirillum 복수, Spirilla 단수) - 나선모양 

- 스피로헤타 (Spirochete) - 코르크마게 뽑는 기구처럼 생긴 모양. 예) Borrelia

 

중요한 점은, 모양이 같다고 해서 비슷한 종류의 박테리아는 아닙니다. DNA Sequencing으로 만들어진 Tree of Life에서, 가까이 있으면 비슷한 종류이고, 멀리 떨어질수록 연관성이 떨어지게 되는데요. E.coli와 Listeria는 같은 막대모양이지만 비슷하진 않아요.  

2. 배열 (Groupings) 

박테리아가 어떻게 뭉쳐있는지 따라 구분할 수 있는데요. 대부분의 원핵생물은 이분법(binary fission)으로 번식합니다. 그러니까 세포분열처럼 하나의 세포가 둘로 갈라지는 방법으로 번식해요. 

Sterptococcus는 long chinas(길 사슬모양)으로, Sarcina는 packet처럼 (아래 사진 참조하세요), Staphylococcus는  grape like clusters(포도모양처럼) 뭉쳐있습니다. 

하지만 배열법으로 박테리아를 분류하기엔 무리가 있어요. 왜냐하면 자랄때의 컨디션에 따라 배열상태가 달라지기도 하거든요.  

3. 세포벽에 따른 그람양성(Gram positive), 그람음성(Gram negative)  

세포막에 있는 펩티도글리칸(peptidoglycan) 층의 차이에 따라 그람양성, 그람음성 박테리아로 나눌 수 있습니다. 그래서 아래 왼쪽 사진보면 어느 것은 보라색으로 되어있고 어느건 분홍색으로 되어있는데, 바로 그람양성 박테리아는 보라색으로, 그람음성 박테리아는 분홍색을 띄죠. 그래서 박테리아를 구분짓는 방법중에 가장 저렴하고 쉬운 방법으로 gram염색 입니다.  

이 펩티도글리캔은 오직 박테리아에서만 발견되는데요. 

그람양성 박테리아는 Cytoplasmic membrane(세포막)밖에 한층으로 된 두꺼운 벽과 같은 펩티도글리캔이 있고요.

그람음성 박테리아는 Cytoplasmic membrane(세포막)밖에 한층으로 된 얇은 펩티도글리캔이이 있고, 그 밖에 outer membrane(외막)이 있습니다. 

아래는 그람양성 박테리아 모습입니다. 

아래는 그람음성 박테리아 모습입니다. 외막에는 Porin (포린단백질)이 있는데요. 보통 당, 이온, 아미노산같은 작은 분자들이  이동하는 통로(채널) 입니다. 그람음성 박테리아는 이렇게 막 사이에 펩티도글리칸이 있는데, 이 공간을 Periplasm (주변세포질) 이라고 해요.   

그럼 그람염색(Gram Stain)으로 돌아와서~

1. 그람염색법에서 처음 크리스탈 바이올렛 용액(crystal violet)으로 1차 염색을 하는데요. 그럼 이때 그람양성, 그람음성 모두 보라색을 띄게 됩니다.

2. 그리고 매염제(mordant) 역할을 하는 그람 아이오딘(gram iodine)용액을 넣어 나중에 크리스탈 바이올렛이 덜 씻겨나가도록 미리 방지해놓습니다. 

3. 에탄올을 사용해 크리스탈 바이올렛과 아이오딘을 탈색하여 증류수로 씻습니다. 이때 그람음성 박테리아는 탈색이 되고, 그람양성 박테리아에는 에탄올에 의해 용해되지 않고 크리스탈바이올렛과 아이오딘의 복함체가 염색되어있는 보라색으로 남아있게되죠. 

4. 마지막으로 사프라닌(safranin)으로 염색을 하는데, 그람음성 박테리아는 붉은색으로 다시 염색이되고, 그람양성 박테리아는 이미 크리스탈바이올렛과 아이오딘이 복합체로 존재해서 보라색을 유지하게 됩니다.