개념 한 쪽
균주를 장기간 안정적으로 보존하려면 미생물의 대사와 물리적 손상을 억제하는 보존법을 선택해야 한다. 대표적인 방법으로는 수분을 제거하는 동결건조법, 초저온으로 대사를 정지시키는 동결보존 및 액체질소 보존, 배양액 표면을 밀봉하여 산소 유입을 막는 유동파라핀 중층법 등이 있다. 동결 과정에서 세포를 보호하는 물질로 동해방지제와 보호제가 사용된다고 한다.
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출제기준 단원 「균주 보존기법」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 산소 차단에 의한 보존법 판단 | 1 | 파라핀층으로 산소 공급을 차단해 대사 억제하는 보존법을 가림 |
| 낮은 수분 상태 보존법 식별 | 1 | 승화로 수분을 제거하는 동결건조법을 가림 |
| 동결보존 보호제 구분 | 1 | 동결보존에 사용되는 동해방지제와 비사용 물질을 구별 |
동결건조는 시료를 급속히 동결한 뒤 진공 상태에서 얼음을 승화시켜 수분을 제거하는 보존법이다. 승화를 통해 수분을 제거하면 미생물의 대사가 거의 정지되어 장기간 보존이 가능하다. 동결건조 과정에서는 보호제를 첨가해 동결과 건조 스트레스로부터 세포를 보호한다.
동결보존법은 극저온에서 보존하여 미생물의 대사 활동을 억제하는 방법이다. -80℃ 수준의 초저온 보존은 유전적으로 불안정한 균주의 변이를 억제하는 데 유리하다. 액체질소(-196℃)를 이용한 보존은 더 낮은 온도로 장기 보존을 도모하나 관리와 장비 면에서 차이가 있다.
동결 시 세포 내 얼음 결정으로 인한 손상을 줄이는 물질을 동해방지제로 말한다. 대표적인 예로 글리세롤, DMSO, 유당 등 당류가 사용되며, 염화나트륨은 일반적으로 동해방지제로 쓰이지 않는다. 보호제는 투과성 성분과 비투과성 성분으로 나누어 세포막을 보호하거나 삼투압을 조절하여 보호 효과를 나타낸다.
유동파라핀 중층법은 배양액 위에 용융 파라핀층을 덮어 산소의 외부 유입을 차단해 미생물의 대사활동을 낮추는 방법이다. 산소 유입이 줄어들면 호기성을 필요로 하는 효모·곰팡이 등 균류의 장기 보존에 적합하다. 계대배양이나 단순 증류수 보존은 상대적으로 보존 기간이 짧아 자주 관리가 필요하다.
동결건조와 동결보존, 파라핀 중층법은 보존 원리(수분 제거, 저온 보존, 산소 차단)와 적용 대상(열·저온 민감성, 호기성 여부)에 따라 선택 기준이 달라진다. 시험에서는 보존 원리와 대상 균주의 특성을 연결하여 정답을 판단해야 한다.
문제 유형: "승화에 의한 수분 제거 방법"을 묻는 문항은 동결건조를 정답으로 삼는다. 핵심은 고체 상태의 얼음이 기체로 바로 변하여 물을 제거하는지 여부를 확인하는 것이다.
문제 유형: "산소 유입을 차단하여 대사를 낮추는 방법"을 묻는 문항은 유동파라핀 중층법을 정답으로 삼는다. 핵심은 파라핀층이 산소의 외부 유입을 막아 균주의 대사를 낮추는 원리인지 여부를 판단하는 것이다.
문제 유형: "동결보존 시 사용되지 않는 동해방지제"나 "보호제로 사용되지 않는 물질"을 묻는 문항은 글리세롤·DMSO·당류·자당·혈청·탈지유 계열을 동해방지제 또는 보호제로 보고, 염화나트륨·지방산 등은 제외하는 방식으로 풀이한다.
계대배양법을 변형시킨 방법으로 산소의 공급을 제한하여 대사를 억제하는 방법이며, 곰팡이나 효모에 적합한 균주의 보존법은?
정답 ② · 문항은 계대배양법 변형으로 산소 공급을 차단하여 대사를 억제하는 균주 보존법을 묻고 있다. 유동파라핀(파라핀 오일)으로 배지 표면을 덮어 산소 확산을 차단하면 산소 요구도가 높은 미생물의 대사가 억제되어 장기간 보존에 유리하며 곰팡이·효모 보존에 적합하다.
산소 공급을 제한하여 대사를 억제하는 계대배양 변형법은 유동파라핀 중층 보존법이다.
미생물을 낮은 수분상태에서 보존할 때 사용되는 방법은?
정답 ③ · 문항은 미생물을 낮은 수분 상태로 보존하는 방법을 묻고 있다. 동결건조법은 세포의 수분을 제거하여 물리적으로 안정한 건조 상태로 보존하므로 장기 저장과 수분 부족 보존에 적합하다.
미생물균주의 장기보존에 동결건조(freezedrying 혹은 lyophilization)방법이 많이 쓰인다. 동결건조에 대한 설명으로 옳은 것은?
정답 ① · 문제는 동결건조의 원리와 보존 특성을 묻고 있으므로 물리적 과정과 영향에 초점을 맞춰야 한다. 동결건조는 시료를 급속 동결한 뒤 진공에서 얼음을 승화시켜 수분을 제거하여 미생물의 대사를 정지시키고 장기 보존을 가능하게 하는 방법이다.
동결건조는 미생물을 급속 동결한 후 진공 상태에서 얼음을 승화시켜 수분을 제거함으로써 미생물의 생존율을 높이고 장기 보존하는 방법이다.
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