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지표균-대장균

대장균, 장내세균
- 생명과학의 핵, 대장균
- 위험한 대장균
- 김치는 완벽히 위생적일까

지표 물질 : 본질이 아니고 쉽게 밖에서 확인되는 표정과 같은 것이다

지표물질 : 색소, 향, 맛성분 ...
    시각은 적을 피하고 먹이를 찾기 위하여 발전하였다
    색의 인식의 출발은 어린 잎을 구별하기 위해서다
    향과 맛은 음식이 자기 몸에 좋을지 나쁠지 기억하기 위해 개발된 수단이다
    향,색소,맛은 식품의 매우 작은 양이며 실제 식품의 가치와는 무관하다

지표분석 : 질소함량을 단백질 함량의 척도로 사용
    수 만가지의 종류의 단백질을 일일이 분석하여 단백질 함량을 구하기는 불가능
    질소함량을 분석하여 단백질 량으로 환산 : 멜라민 사건의 한 원인
    

대장균은 위생의 지표로 쓰기에 적당한 균이지 위험한 균이 아니다

몸속 100조개의 미생물중 1조 대장균이 있다

이 대장균이 식품에 나오면 시끄러워진다
예전에는 식품의 오염문제가 매우 중요한 사안이었다
세균은 공기, 물 어디에도 있다
불결한 위생환경에서 제조된 식품은 건강에 큰 위협이 되었다
그런데 병원성 미생물을 일일이 밝히기는 시간과 노력이 너무 걸린다
그래서 대장균을 지표로 삼았다
대장균은 빨리 자라고 다른 미생물과 쉽게(?) 구분된다
대장균의 오염은 분변의 오염의 가능성이 높다는것
그만큼 비위생적으로 제조되었을 가능성이 높다는 점을 나타내므로 매우 유효한 방법이었다

그런데 대장균 자체가 매우 유해한 균으로 인식한다
특별한 종류를 제외하고 대장균은 무해하다 (체내에 항상 1조 마리 존재)

요즈음 대장균은 위생과 큰 관계가 없다
산도가 낮은 제품은 어지간하면 대장균이 자라지 않는다
중성이면서 영양이 충분하면 모든 미생물이 잘 자란다. 대장균도 잘 자란다
좋은 음식이 오히려 대장균이 나오기 쉽다
요즘 분변의 오염이 문제될 만큼 낙후된 제조시설을 가진 회사는 거의 없다
대장균이 나오지 않아야 겠지만
대장균이 나오는 것 자체로 지나친 호들갑은 오버한것이다
대장균 다소 의미가 퇴색한 지표균이다


대장균의 자기소개서

나는 대장균입니다. 기껏해야 1000분의 2㎜(=2㎛) 크기죠. 그렇지만 갖가지 아미노산·비타민·단백질 등 2천여 가지나 되는 대사물질을 포도당 먹이 하나로 생산할 줄 압니다. 먹이만 잘 주면 개체수가 20~30분에 2배씩 늘어나니까 몸은 아주 작지만 우리가 배출한 물질을 다 모으면 상당량이죠. 사람들은 대장균이 비위생적이고 무서운 질병을 일으키는 걸로만 생각하는데, 오해입니다. 극소수의 병원성 대장균인 O157과, 다수인 우리(K-12)는 같은 대장균이긴 하지만 유전체 염기서열이 25%나 다르답니다. 사람과 침팬지가 1% 차이라 하니, 병원성 대장균과 일반 대장균의 차이를 짐작하시겠죠? 우리는 아주 오랜 동안 사람의 대장에 살며 진화해 사람 몸에도 거의 해롭지 않고요. 대장균을 연구한 과학자 가운데 노벨상을 받은 사람이 12명이나 된답니다.

대장균 : 첨단 생명과학 주역으로

이상엽 교수(한국과학기술원·생명화학공학)의 실험실엔 ‘빨간 대장균’이 산다. 결코 실험실이 더러워서가 아니다. 오히려 빨간 대장균은 다른 세균의 침입을 막는 배양액과 냉동보관소에 산다. 붉은 빛을 내는 ‘라이코펜’이라는 화합물을 몸 안에서 다량으로 만드는 대장균이다. “라이코펜은 식품·의약품 등의 원료로 쓰이는데, 대장균의 대사과정을 개량하면 이런 신물질을 많이 만들어낼 수 있다”고 이 교수는 설명한다. 먹이인 포도당을 먹고 소화하고 배출하는 대사과정의 일부를 바꾸면 대장균 몸을 생산공장처럼 활용할 수 있다는 것이다.
빨간 대장균 뿐 아니다. 이 교수는 1999년 대장균을 이용해 ‘생분해성 플라스틱’까지 만들어내어 세상을 놀라게 한 바 있다. 그는 “우리 실험실에선 대장균으로 비만치료 단백질, 인슐린 유사 성장 인자는 물론 수중 접착 단백질, 거미의 실크 단백질까지 만드는 기술을 갖추고 있다”며 “대장균은 친환경의 생산공장이자 자원의 보고”라고 말했다.
이처럼 대장균이 전통적 생물실험 대상이나 위생검사 표지생물의 구실에서 벗어나 당당한 첨단 생명과학의 주역으로 떠오르고 있다.
한국생명공학연구원에도 대장균 연구팀이 따로 있다. 대장균만 10년 넘게 연구한 권오석 박사(대사공학연구실 책임연구원)는 “대장균은 1885년 사람의 변에서 처음 분리 배양된 이래 100년 넘게 생명현상을 연구하는 각종 실험실의 주요 연구수단이었다”며 “이런 대장균이 유전공학의 발달에 힘입어 그 내부의 생명설계도를 낱낱이 드러내기 시작했고 이젠 신물질 생산 세포공장으로 주목받는다”고 말한다. 대장균의 유전자 4400여개 가운데 절반 가까운 2000여개가 자세히 파악됐고 무수한 실험을 통해 다른 어떤 생물보다도 현대 과학이 가장 잘 아는 생물체로 생물학 교과서에 자리잡았다. 대장균 관련 특허만 수만 건, 학술연구논문은 수십만 건에 이른다. 자기 몸의 비밀을 드러낸 대장균이 사람 손에 의해 여러 쓰임새로 활용되는 건 이런 대장균의 이력 덕분이다.


대장균은 인간과 공생관계를 이루고 있다

유사 이래 인류와 함께 지내 온 대장균은 이미 사람의 큰창자(대장)에 완전히 적응된 상태라 할 수 있다. 사람에게 해를 끼치는 것이 자신에게도 손해라는 것을 아는 대장균은 사람의 몸에 해를 일으키지는 않는다. 사람의 몸도 대장균과 함께 사는 것이 그렇지 않은 것보다 이익이 되는 상태로 적응해 왔으므로 사람의 몸과 대장균은 공생관계를 이루고 있다고 할 수도 있다.
공생이란 공존하는 것이 서로 도움이 되는 상태를 가리키므로 대장균이 몸에 들어오는 경우 예외적인 경우를 제외하고는 특별히 인체에 해가 되지 않음을 의미한다. 그런데도 마시는 물에서 대장균이 발견되면 매스컴에서 크게 다루는 것은 대장균 자체가 위험해서가 아니라, 대장균이 오염되어 있다는 사실이 대장균 아닌 다른 병원성 세균이 감염되었을 가능성을 내포하기 때문이다. 안전하다고 믿고 안심하고 마시던 물이 뭔지는 모르지만, 병을 일으킬 수 있는 능력을 갖춘 세균에 오염되어 있다고 하니 이제부터 어떤 위험한 세균이 포함되어 있는지 확인하기 위한 복잡한 과정을 거쳐야 한다.

대장균이 살고 있는 큰창자의 가장 중요한 기능은 물을 흡수하는 것이다. 그 외에 비타민을 흡수하기도 하고, 배출되기 전까지 대변을 저장하기도 한다. 그런데 큰창자에서 흡수되는 비타민은 음식으로 섭취한 것이 아니라 큰창자에 사는 세균에 의해 합성된 것이다. 대장균이 합성할 수 있는 비타민은 비타민 K, 비타민 B5, 바이오틴이 전부다. 이들은 대장에서 수시로 생성되므로 적절하게 음식으로 섭취하지 않는다 해도 결핍증이 생기지 않는 것이 특징이다. 또 큰창자를 통해 몸 밖으로 빠져나가는 노폐물이나 독소 중에서도 일부는 대장균 등에 의해 대사되어 몸으로 흡수되어 재사용되기도 한다.

평소에 건전한 생활을 하면 나쁜 습관이 자리를 잡기 어렵듯이 대장균이 큰창자에 자리를 잡고 있으면 다른 병원성 세균이 큰창자에 들어오기 어려운 것도 대장균이 주는 이점이다. 큰창자의 대장균처럼 정상적으로 인체에 존재하는 세균을 정상 균무리(normal flora)라 하며, 정상적으로 자리를 차지함으로써 몸에 해가 되는 세균의 침입을 방지하는 역할을 하는 것이다.


분자생물학 연구에 빠져서는 안 될 재료인 대장균

유전자를 조작한다고 하면 끔찍하게 생각될지도 모르지만 유전자변형식품(Genetically Modified Organism, GMO)이라는 말에서 볼 수 있듯이 유전자 조작은 이미 광범위하게 이루어지고 있다. 비록 1980년 노벨 생리의학상 수상자인 버그(Paul Berg)가 유전자 재조합 기술을 먼저 발견하기는 했으나 오늘날 분자생물학에서 널리 이용되고 있는 클로닝 방법(functional cloning)을 가능하게 한 유전자 조작은 1973년에 코헨(Stanley Cohen, 성장인자를 발견하여,1986년 노벨 생리의학상 수상)과 보이어에 의해 처음 이루어졌다.
분자생물학에서 가장 중요한 실험기법의 하나인 클로닝은 원하는 유전자를 장기간 보관했다가 필요할 때는 언제나 그 수를 증폭하여 사용할 수 있게 하는 방법이다. 일종의 화학물질이라 할 수 있는 유전자는 연구에 이용하다 보면 보관된 양이 줄어들 수밖에 없다. 더 많은 양이 필요하면 플라스미드를 지닌 세균을 배양하면 된다. 세균이 자라나면서 유전자가 담긴 플라스미드도 그 숫자가 늘어나기 때문이다. 이때 사용하는 세균에는 여러 가지 종류가 있는데 가장 많이 사용되는 것이 바로 대장균이다. 대장균은 혹시나 사람에게 감염된다 해도 병원성이 약하므로 비교적 안전하고, 수많은 종류의 세균 중 인류에 의해 가장 많이 연구된 세균이 바로 대장균이다. 대장균은 분자생물학이 발전하는 과정에서 없어서는 안 될 중요한 역할을 해 왔다.
1921년에 인슐린이 당뇨를 조절할 수 있다는 사실이 알려지고 나서, 초기에는 돼지의 인슐린을 분리하여 사용했으나, 1970년대에 유전자 클로닝 법이 개발되고 나서는, 사람의 인슐린 유전자를 대장균에 주입하여 대장균이 사람 대신 만들어주는 인슐린을 분리하여 사용하게 되었다. 이렇게 얻은 인슐린은 돼지가 지닌 원인 불명의 바이러스가 감염되는 위험을 방지할 수 있으므로 대장균이 분자생물학 발전에 큰 역할을 한 것이다.

 


콜리신[colicin]