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체내에 침입하여 감염을 일으키는 생물체
세균, 바이러스, 원생동물, 곰팡이 등이 있다.
병원체의 존재는 현미경이 발달하면서 밝혀지기 시작하였다.
1860년대 파스퇴르는 여러 가지 미생물이 감염의 원인이라는 것을 밝혀 냈다.
독일의 세균학자 코흐는 각 질병이 특정한 세균에 의해 나타난다는 원리를 정립하고 여러 가지 세균 배양법을 고안하였다.
핵을 가지고 있지 않은 단세포 원핵생물로 핵막이 없어 유전 물질인 하나의 큰 원형 DNA가 세포질에 퍼져 있으며, 별도로 작은 원형 DNA인 플라스미드를 가지기도 한다.
◇ 플라스미드 : 세균의 세포 내에 있는 주 DNA와는 별도로 존재하는 둥근 고리 모양의 DNA로 독자적으로 복제 가능
단단한 세포벽을 가지고 있으며, 대부분의 세포벽에는 탄수화물과 단백질로 구성된 펩티도글리칸이 포함되어 있다. 일부는 세포벽 바깥쪽에 점착성 성분으로 이루어진 두꺼운 피막(캡슐)을 가지고 있어 세균의 부착을 도우며, 숙주의 면역 체계를 피하기도 한다.일부 세균은 편모를 가지고 있어 이동을 할 수 있다.
◇ 펩티도글리칸 : 다당류로 된 사슬에 비교적 짧은 펩타이드 사슬이 결합한 화합물로, 세균의 세포벽 성분
이분법으로 빠르게 증식하며, 대부분은 1~3시간마다 한 번씩 분열하지만 최적 조건에서는 20분마다 한 번씩 분열할 수 있다.
효소가 있어 스스로 물질대사를 하며, 하나의 독립된 세포로서 숙주 없이도 살아갈 수 있다. 증식 과정에서 독소를 만들어 분비하고, 이 독소가 생물체의 세포나 조직을 손상시킨다.
◇ 원핵생물과 진핵생물
막으로 이루어진 세포 소기관과 핵을 가지고 있지 않는 세포를 원핵 세포라고 한다. 세균, 고세균, 남세균 등은 원핵 세포로 이루어진 원핵생물이다. 반면에 세포 소기관 및 핵을 가지고 있는 좀 더 복잡한 형태의 세포를 진핵 세포라고 한다. 원생생물, 균류, 식물, 동물 등은 진핵 세포로 이루어진 진핵생물이다.
◇ 세균의구조
세균은 하나의 세포로 생명 정보를 이루는 핵산을 가지고 있다. 즉, DNA와 RNA를 모두 가지고 있어 단독으로 각종 생명 현상을 보이고, 성장과 발육을 한다. 주 염색체 외에 플라스미드라는 작은 원형의 부수적인 DNA를 가지기도 하는데 플라스미드에는 항생제에 내성을 가지는 유전자가 있기도 하다.
세균은 세포벽을 가지며 일부 세균은 피막에 싸여 있다. 세균 중에는 편모가 있어 운동성을 가지는 것도 있고, 숙주 세포에 붙을 수 있는 강모를 가지고 있는 종류도 있다.
모양에 따라 둥근 모양의 구균, 막대 모양의 간균, 나선형을 이루고 있는 나선균으로 구분한다.
구균 : 둥근 모양의 세균으로 각기 따로 존재하는 단구균, 짝을 이루어 있는 쌍구균, 여러 세포가 사슬 모양으로 늘어 있는 연쇄상 구균, 포도송이처럼 뭉쳐 있는 포도상 구균 등으로 구분된다. 병원성 구균으로는 식중독균, 폐렴균 등이 있다.
간균 : 막대 모양으로 길이가 일정하지 않다. 폐결핵균, 이질균, 파상풍균 등이 있다.
나선균 : 긴 나선형을 이루고 있으며, 세포의 끝에 실 모양의 편모가 있어 빠르게 이동할 수 있다. 병원성 나선균에는 콜레라균, 매독균 등이 있으며, 헬리코박터 피로리균도 나선균이다.
세균에 의한 질병은 음식물의 섭취, 호흡에 의한 흡입, 다른 사람과의 접촉 등에 의해 전염된다.
세균에 감염되면 염증이 생기고, 세균이 분비하는 독소로 인해 세포가 변하거나 파괴되어 질병에 걸리게 된다.
→ 세균의 독소는 외독소와 내독소로 구분된다. 외독소는 세균이 방출하는 수용성 단백질로 독성이 강하고, 내독소는 세균이 죽고난 후 분해되는 과정에서 방출된다.
질병의 예 : 파상풍, 세균성 식중독, 탄저병, 폐혈증, 결핵, 매독, 폐렴 등
◇ 파상풍
파상풍균에 의해 유발되며, 근육 이완을 방해하는 신경 독소에 의해 몸의 근육이 수축되고 마비되어 경련이 일어나며 심한 경우 질식으로 사망한다.
◇ 식중독
보툴리누스균, 대장균, 황색포도상구균 등과 같은 식중독균에 의해 유발되며, 음식물 섭취 후 구토, 설사, 복통, 발열 등의 증상이 나타난다.
항생제를 이용하여 치료한다.
◇ 항생제
주로 세균의 생장을 억제하거나 죽게 만드는 물질로, 세포벽 합성을 억제하거나 터트리는 물질(예 : 페니실린), 단백질 합성을 억제하는 물질(예 : 테트라사이클린), 세포막을 망가뜨리는 물질(예 :폴리마이신), DNA와 같은 핵산 합성을 억제하는 물질(예 :퀴놀론) 등이 있다. 어떤 세균들은 플라스미드에 특정 항생제에 대한 내성을 갖게 하는 유전자가 존재하기도 하므로 항생제의 과다한 사용은 내성을 갖는 세균의 수를 증가시키는 부작용을 가져온다.
단세포 진핵생물로 여러 가지 세포 소기관이 있어 다양한 기능을 수행한다.
바닷물, 민물, 흙속에 살며 식물과 동물에 기생한다.
대부분 열대 지역에서 매개 곤충을 통해 인체 내로 들어와 증식하면서 독소를 분비하거나 세포를 파괴하여 질병을 일으킨다.
질병의 예 : 말라리아, 아메바성 이질, 수면병 등
◇ 말라리아
- 얼룩날개 모기류의 암컷 모기에 의해 전파되는 말라리아 원충에 의해 유발된다.
- 원충이 적혈구 내에서 증식한 후 적혈구를 파괴함에 따라 오한, 두통, 빈혈 및 여러 가지 합병증이 발생한다.
인체의 피부에서 번식하거나 포자가 소화 기관이나 호흡 기관을 통해 인체 내로 들어와 질병을 일으킨다.
질병의 예 : 무좀, 만성 폐질환, 뇌막염 등
※무좀 :여러 종류의 피부사상균이 감염을 일으켜 발생
◇ 원생동물과 곰팡이
진핵생물 중 병원성인 것은 주로 원생동물과 곰팡이로, 이들에 의해 나타나는 질병은 종류는 많지 않으나 치료가 쉽지 않다. 대부분의 항생제와 약물은 원핵 세포로 이루어진 세균의 생장을 억제하기 위해 만들어진 것으로 진핵 세포로 이루어진 병원체에는 효과가 없다.
세균보다 크기가 작아 광학 현미경으로 관찰할 수 없으며 세포 구조가 없다.
핵산과 단백질 껍질의 형태로 존재하며 DNA나 RNA 중 한 종류의 핵산을 가지고 있다.
무생물적 특성 : 생물체 밖에서는 단백질과 핵산의 결정체로 존재하며 독자적인 효소가 없어 스스로 물질대사를 하지 못한다. → 따라서 숙주 세포에 들어가 숙주 세포의 효소를 이용하여 물질대사를 한다.
생물적 특성 : 숙주 세포 내에서는 숙주 세포의 물질대사 기구를 이용하여 물질대사를 하고, 유전 물질을 복제하여 증식하며 유전 현상을 나타낸다. 돌연변이가 일어나 다양한 종류로 진화한다.
◇ 숙주
- 생물이 기생하는 대상으로 삼는 생물
- 특정종일 때도 있고 기생충과 같이 발생 단계에 따라 여러 가지 숙주를 필요로 하는 경우도 있다.
세균은 세포 구조를 가지고 있지만, 바이러스는 핵산과 단백질 껍질로만 되어 있는 비세포 단계이다.
세균은 스스로 증식하지만, 바이러스는 스스로 증식하지 못하고 숙주의 물질대사 기구를 이용하여 증식한다.
※ 대부분의 세균은 항생제로 제거할 수 있지만, 바이러스는 변이가 심해 항바이러스제의 개발이 어렵다.
구분 | 세균 | 바이러스 |
차이점 | 세포 구조 숙주 없이도 증식 가능 항생제로 치료 가능 | 비세포 단계 숙주 없이 증식 불가능 항바이러스제 개발이 어렵다. |
공통점 | 병원체이다. 유전 물질을 가진다. |
DNA 바이러스 : 아데노 바이러스, B형 간염 바이러스, 천연두 바이러스 등
RNA 바이러스 : 소아마비 바이러스, 홍역바이러스, 사람 면역 결핍 바이러스, 인플루엔자 바이러스 등
동물 바이러스 : 천연두 바이러스, 홍역 바이러스, 소아마비 바이러스, 인플루엔자 바이러스, 아데노 바이러스 등
식물 바이러스 : 담배 모자이크 바이러스, 토마토 바이러스 등
세균 바이러스 : 박테리오파지
바이러스에 의한 전염은 감염된 사람의 호흡 분비물, 소화 분비물, 혈액 및 상처 등을 통하여 바이러스가 몸 밖으로 배출되기 때문에 일어난다.
바이러스는 숙주 세포에 침입하여 증식하면서 세포가 정상적으로 기능하지 못하게 하고 세포 밖으로 나오면서 결국 세포를 파괴한다.
질병의 예 : 감기, 독감, 천연두, 간염, 홍역, 후천성 면역 결핍 증후군 등
◇ 독감과 감기
- 감기는 아데노 바이러스 등 다양한 감기 바이러스에 의해 발생한다.
- 독감은 인플루엔자 바이러스에 의해 발생한다.
- 따라서 감기는 백신을 만들기 어렵지만, 독감은 백신을 만들어 예방할 수 있다.
◇ 바이러스의 증식 과정
바이러스가 숙주 세포에 결합 → 바이러스의 유전 물질이 숙주 세포 내로 들어감 → 숙주 세포의 효소 및 리보솜 등을 이용하여 바이러스의 유전 물질 복제, 단백질 껍질 합성 → 자손 바이러스의 조립 → 숙주 세포 밖으로 방출
항바이러스제를 이용하여 치료하지만, 바이러스는 돌연변이가 자주 일어나고 숙주 세포의 물질대사 기구를 이용하기 때문에 치료하기 어렵다. → 바이러스제가 숙주 세포에 독성을 나타내는 경우가 많다.
단백질(Protein)과 바이러스 입자(virion)의 합성어로 프라이온은 유전 물질인 핵산은 없지만 접촉에 의해 변형 프라이온의 수를 증가시킨다.
단백질성 감염 입자로 신경계의 퇴행성 질병을 일으킨다.
정상 프라이온이 비정상적인 구조로 바뀌어 변형 프라이온이 되고, 변형 프라이온이 정상 프라이온과 반응하여 정상 프라이온을 변형시키며 이 비정상적인 구조 때문에 기능을 하지 못한다.
◇ 정상 프라이온: 건강한 포유류의 신경 세포에도 존재하며, 뇌세포의 활동에 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다.
변형 프라이온이 축적되면 신경 조직은 점점 파괴되고 뇌에 스펀지처럼 구멍이 뚫리는 증상이 나타난다.
감염된 동물로부터 온 뇌나 신경 조직을 섭취함으로써 전염된다.
변형 프라이온은 양에게는 스크래피, 소에게는 광우병, 사람에게는 크로이츠펠트 · 야코프병을 일으킨다. (아직까지 치료법이 개발되지 않았다.)