호기성

호기성이란 공기 중의 산소를 좋아한다는 뜻, 즉 산소를 필요로 한다는 뜻이다. 산소가 절대적으로 필요한 고등동물과 달리 미생물에는 산소가 없어도 생존하는 종이 많다. 산소를 필요로 하는 생물체를 산소의 필요 정도에 따라 나눌 수 있는데 다음과 같다.

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액체배지가 있는 시험관에 미생물을 접종하고 정치배양(stationary culture)하였을 때 산소를 얼마나 필요로 하는가에 따라 시험관 내의 미생물의 분포가 아래 그림과 같이 다양하게 나타난다.

그림 1. 산소 요구 정도에 따라 액체배지에서 미생물의 분포, 1. 절대호기성 미생물; 2. 절대혐기성 미생물; 3. 기회주의적 호기성 미생물; 4. 미 호기성 미생물; 5. 산소 저항성 미생물 (출처: Wikipedia)

초기 지구에는 공기 중에 산소가 없었고 다른 원소와 결합한 상태로 존재했기 때문에 지구에 가장 처음 나타난 생물체는 산소를 필요로 하지 않는 미생물로 판단된다. 최초의 미생물이 나타나고 약 38억년 전에 출현하였고 약 8억년 후에 광합성을 하는 세균(남세균 계열)이 생존하면서 대기에 산소가 모이기 시작하였다. 이 산소분자들이 화학반응에 의하여 오존이 생성되고 오존층을 만들어 태양의 해로운 전자기파를 막아주는 효과에 힘 입어 초기 지구의 바다에만 생존하던 생물체들이 육지로 올라오는 계기가 되었다. 산소는 호기성 생물체가 에너지를 추출하여 ATP라는 생물에너지 운반물질을 만드는 생화학반응, 즉 전자전달계의 최종 반응에 사용되며, 기타 세포 내에서의 다양한 생화학 반응에도 산소가 사용된다. 그러므로 산소 공급이 적절하지 못하면 당연히 생장이 감소되고 결국에는 사망하게 된다. 전자전달계는 우리 세포 내의 미토콘드리온(mitochondrion, 복수는 mitochondria)의 내막에 존재하는데, 세균류는 별도의 미토콘드리온이 없으므로 세포막에 전자전달계가 존재한다.

그림 2. 개구리 심장근육과 mitochondria (출처: 최형태/강원대)

최형태/강원대학교

정우현/덕성여자대학교