초록 ▼

본 연구소는 국내에 서식하는 질소고정세균을 대상으로, PHB와 poly-p를 동시에 지닌 종을 분리 동정하고, 이를 재료로 배양 시기 및 배양조건(picatabolite repression, depression 및 무기인산 농도구배)에 따른 PHB 와 poly-p의 양적 동태를 조사하여, 세포내에서 공통적인 에너지원으로 이용되는 PHB와 poly-p의 생리적 기능의 상호 관련성을 해석하고자 하였다. 아울러 세포내 short-term 에너지원인 ATP/ADP system 과 long term 에너지원인 세포 함유물 (PHB, poly

본 연구소는 국내에 서식하는 질소고정세균을 대상으로, PHB와 poly-p를 동시에 지닌 종을 분리 동정하고, 이를 재료로 배양 시기 및 배양조건(picatabolite repression, depression 및 무기인산 농도구배)에 따른 PHB 와 poly-p의 양적 동태를 조사하여, 세포내에서 공통적인 에너지원으로 이용되는 PHB와 poly-p의 생리적 기능의 상호 관련성을 해석하고자 하였다. 아울러 세포내 short-term 에너지원인 ATP/ADP system 과 long term 에너지원인 세포 함유물 (PHB, poly-p) 의 상호 관련성 및 질소 고정 세균 세포내 에너지 대사의 조절과정을 조사하고자 하였다. 즉, PHB 와 poly-p 의 양적 동태, ortho-p함량 변화, HPLC 분석에 의한 nucleotide pool의 변화 및 각각의 ratio변화, energy charge 변화, 그리고 에너지 대사에 직접적으로 관련되는 효소(ACPase, NEPase, ATPase, poly-pase)의 활성도 변화, isoenzyme 분석, 인지질의 조성변화 등을 살핌으로서, 에너지 대사 특히 질소 고정 세균 세포내 energy balance 의 영상을 독립질소 고정 세균 (Azotobacter) 과 공생질소고정세균(Rhizobium, Bradyrhizobium)을 비교하면서 논의하고자 하였다. 또, 염색에 의한 세포화학적 관찰(Lm) 및 축적 상태, 그리고 TEM 의 관찰을 통하여, PHB 와 poly-p 의 존재위치 및 축적 상태, 그리고 PHB의 막구조 유무를 조사하였다.

Abstract ▼

The nitrogen-fixing bacteria which inhabited in Korea were investigated in this research, first to select and identify species including both PHB grarlules and poly-P body, second to elucidate the interrelationship between PHB and poly-P body froo the aspects of physiological role of energy storage

The nitrogen-fixing bacteria which inhabited in Korea were investigated in this research, first to select and identify species including both PHB grarlules and poly-P body, second to elucidate the interrelationship between PHB and poly-P body froo the aspects of physiological role of energy storage coepourlds. Under various culture conditions(Pi catabolite repression, dere- pression, and the gradient of inorganic phosphate concentration) and culture phases, changes of amounts of PHB and poly-P in the selected bacteria species were analyzed biochemically and cytologically. The corelationship between ATP/ADP systems as the short term energy source and PHB granules and poly-P body as the long term energy source was interpreted, and the regulation process of energy metabolism of the selected bacteria also examined. The energy balance pattern of the free nitrogen-fixing bacteria(Azotobacter) and that of symbiotic nitrogen-fixing bacteria(Rhizobium, Bradyrhizobium) were analyzed biochemically and the results were compared and discussed with each other. The biochemical analysis were held on the quantitative variation of PHB and poly-P, the change of ortho-P content, the change of nucleotlde pool and their ratio analyzed by HPLC, the change of energy charge, the change of activity of enzymes(ATPase, ALPase, ATPase, poly-Pase) that related directly on the enrgy metabolism, analysis of the isoenzymes, the change of phospholipid compositiorl. Finally, the intracellular morphology, location and ultrastructure of PHB granule and poly-P body was also observed through both the transmission electron microscope and the compound microscope.

목차 Contents

• 1. 서 론...13
• 1.1 연구배경...13
• 1.2 PHB (Poly - ${\beta}$ - hydroxybutyric acid)...13
• 1.3 Inorganic poly-phosphate...14
• 1.4 연구목적...16
• 2. 재료 및 방법...18
• 2.1 사용균주 및 배양 조건...18
• 2.2 Rhizobium loti 의 분리 동정...19
• 2.3 PHB. poly-P 의 존재 확인 및 배양조건에 따른 함량 측정...20
• 2.3.1 PHB...20
• 2.3.2 poly-P...20
• 2.4 HPLC 에 의한 nucleotide pool 변화 측정...20
• 2.4.1 nucleotide의 group seperation...20
• 2.4.2 HPLC 분리 조건...23
• 2.5 효소의 활성도 측정...23
• 2.5.1 ACPase, NEPase, ALPase...23
• 2.5.2 polyphosphatase...24
• 2.6 Thin layer chromatography...25
• 2.6.1 인지질의 분리...25
• 2.7 Isoenzyme pattern...25
• 2.7.1 Starch gel electrophoresis...25
• 2.7.2 Polycrylamide gel electrophoresis...26
• 2.8 TEM 관찰을 통한 PHB, poly-P 의 세포내 존재 상태 확인...26
• 2.9 SDS PAGE...26
• 3. 결과 및 고찰...27
• 3.1 배양 조건에 따른 poly-P, ortho-P 함량과 Poly-Pase 활성도 변화...27
• 3.2 효소 활성도 변화...32
• 3.3 Nucleotide pool의 변화...40
• 3.4 Purine/Pyrimidine의 변화...53
• 3.5 E.C : E.C' 값...61
• 3.6 PHB 관찰...61
• 3.7 PHB 함량 및 형성율...80
• 3.8 PHB size : Cell size...85
• 3.9 Phospholopid 양상 변화...85
• 3.10 Protein profile 변화...87
• 3.11 Isoenzyme...87
• 3.12 PHB 와 poly-P의 합성 분해에 대한 미세구조 관찰...97
• 4. 인 용 문 헌...106