세균의 형태를 서술하는 방법은 여러 가지가 있습니다. 주로 세균의 모양과 크기, 배열, 그람염색 양상, 구조 등에 따라 특징을 나누어 세균을 묘사합니다.
세균의 형태 및 여러 가지 기준에 따른 분류 방법
| 세포의 형태 및 그에 따른 분류 |
★모양과 크기 | 구균 간균 나선균 다형성 |
| ★배열 | 쌍구균 연쇄구균 포도구균 기타 |
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| ★그람염색 | 그람양성/그람음성 | |
| 구조 | 세포벽 외부 구조물 | |
| 세포벽 | ||
| 세포막 | ||
| 세포질 |
1. 모양과 크기
세균의 외형은 단단한 세포벽에 의해 결정됩니다. 세균은 그 형태에 따라 3가지 기본적인 그룹으로 분류됩니다. ①구균 – 구형 ②간균 – 막대모양 ③나선균 – 나선형. 어떤 세균은 구형과 막대모양이 함께 나타나는 다양한 형태를 보이는데, 이를 ④다형성(pleomorphic)이라고 합니다.
세균의 크기는 약 0.2 ㎛에서 5㎛에 이르기까지 다양합니다. 가장 작은 세균은 가장 큰 바이러스(poxviruses)의 크기와 비슷한 반면, 가장 긴 간균은 몇몇 효모나 사람의 적혈구(7㎛)만 한 길이에 달하기도 합니다.
2. 배열
세균은 그 형태에 상관없이 세포분열이 연속해서 일어나는 평면을 기준으로 나누기도 합니다. 쌍(쌍구균) /사슬(연쇄구균) /포도모양(포도구균) /서로 각을 이룬 쌍 혹은 나무울타리(palisade) 같은 배열을 하기 때문에 이러한 양상으로도 세균은 분류하기도 합니다.
3. 그람염색
세균은 세포벽의 염색특성에 따라 크게 두 가지로 나뉩니다. 그람염색(덴마크 의사인 Christian Gram이 처음 개발한 세포 염색법)으로 불리는 이 염색법은 세균을 그람양성(자주색) 및 그람음성(분홍색) 그룹으로 분류할 수 있게 합니다.
그람염색은 세균의 파악에 유용하게 사용되며, 일반적으로 그람양성세균이 그람음성세균보다 페니실린에 민감하게 반응하기 때문에 그람염색은 세균감염을 치료할 때 특히 항생제 선택 시에 유용한 자료를 제공합니다.
그람염색법으로 염색하면 그람양성균은 보라색으로 나타나고 그람음성균은 분홍색으로 나타나는데, 이러한 결과의 차이는 두 분류군 세포벽의 구조적인 차이 때문에 발생하는 것입니다. 그람양성세균의 세포벽은 20∼80 nm 정도 두께의 펩티도글리칸(peptidoglycan) 단일층으로 구성되어 있습니다. 이에 반해서 그람음성세균의 세포벽은 펩티도글리칸층의 두께가 7∼8 nm정도로 그람양성세균보다 얇으며 펩티도글리칸층 바깥쪽으로 외막(outer membrane)이라고 불리는 인지질이중막을 추가로 갖고 있습니다.
*그람염색 과정
①세균을 보라색 색소로 염색한다.
②알코올로 탈색시킨다
③세균을 다시 분홍색(적색) 색소로 염색한다.
그람음성세균의 세포벽에 있는 인지질층에는 지질이 많기 때문에 알코올에 용해되기 쉽고 그 때문에 색소가 탈색되어 그람음성세균은 두 번째 염색약의 색상을 보이게 되는 것입니다. 처음에 1차로 보라색 색소로 염색을 시키면 그람양성/음성 세균 모두 보라색을 띠게 됩니다. 그렇지만 그람양성세균은 알코올에 탈색이 일어나지 않아 두 번째 색소가 침투를 못해 계속 보라색을 띄게 됩니다.
*펩티도글리칸 - 진정세균의 세포벽의 핵심적인 요소인 펩티도글리칸은 N-아세틸글루코사민(N-acetylglucosamine)과 N-아세틸뮤람산(N-acetylmuramic acid) 두 종류의 당과 아미노산으로 구성되어 있습니다. 두 종류의 당은 글리코시드결합(당화결합; 배당결합; glycosidic bond)을 통해 연결되며, 아미노산은 펩타이드 결합(peptide bond)으로 연결되어 두 결합이 교차하면서 나타납니다. 펩티도글리칸은 이러한 교차결합을 통해 견고한 구조가 되어 세포벽의 강도를 높여 주는 핵심요소 역할을 하게 됩니다. 고세균도 세포벽을 가지고 있으나 진정세균의 세포벽과는 다르게 구성되어 있습니다. 고세균의 세포벽은 펩티도글리칸이 없고 화학적 구성성분이 매우 다양합니다.
* 고세균(古細菌, Archaea)은 단세포 생물 분류군의 하나로, 세포핵이 없는 미생물입니다. 원핵생물의 한 부류이며, 세균과 다른 계통을 형성하고 있습니다. 세균, 진핵생물과 함께 3대 생물 카테고리 중 하나입니다. 세균(원핵생물)을 닮은 점과 진핵생물을 닮은 점이 동시에 보이기도 합니다.