세균과 고세균의 차이점에 대해 설명해주세요.
세균(bacteria)과 고세균(archaea)의 구조적 공통점과 차이점에 대해 구체적으로 비교 및 설명 부탁드립니다.
세균(Bacteria)과 고세균(Archaea)은 둘 다 원핵생물이지만, 이들 사이에는 세포의 구조와 생화학적 특성에서 근본적인 차이가 있습니다. 이 두 도메인은 외형적으로 유사할 수 있으나, 세포벽과 세포막의 구성, 그리고 유전자 발현의 조절 방식에서 큰 차이를 보입니다.
세균은 주로 펩티도글리칸으로 구성된 세포벽을 가지고 있어 이를 통해 세포를 외부 환경으로부터 보호합니다. 반면, 고세균은 이러한 펩티도글리칸이 없고, 대신 다른 화학적 구조를 갖거나 전혀 다른 물질로 세포벽이 이루어져 있습니다. 이는 고세균이 극단적인 환경에서 살아남을 수 있게 하는 독특한 특성 중 하나입니다. 또한 세포막의 지질 구조도 다릅니다. 세균의 세포막은 전형적으로 지방산이 에스테르 결합으로 글리세롤에 붙어 있는 이중층 구조를 가지는 반면, 고세균의 세포막은 이소프레노이드 체인이 에테르 결합으로 글리세롤에 연결된 형태를 취합니다. 이 차이는 고세균이 열이나 강한 산성, 염분 등의 극단적인 환경에서도 세포막의 안정성을 유지할 수 있도록 합니다. 유전적 조절 메커니즘의 차이도 주목할 만합니다. 세균은 상대적으로 단순한 오페론 시스템을 사용하여 유전자를 조절하는 반면, 고세균은 진핵생물과 유사한 더 복잡한 전사 및 번역 조절 메커니즘을 가지고 있습니다. 이는 고세균이 진핵생물과 더 밀접한 관계를 가질 수 있음을 시사하며, 그들의 유전자 발현이 더 정교하게 조절될 수 있음을 의미합니다.
세균과 고세균은 모두 원핵생물로 핵막이 없고, 리보솜을 가지며 크기가 작고 단순한 구조를 가집니다. 하지만 세포벽의 구성 성분, 세포막의 지질 조성, 리보솜의 구조 등에서 차이를 보입니다. 세균의 세포벽은 펩티도글리칸으로 이루어진 반면, 고세균의 세포벽은 펩티도글리칸이 없고 의고물질(pseudomurein) 또는 단백질로 구성됩니다. 세포막 지질의 경우, 세균은 에스테르 결합의 지방산인 반면 고세균은 에테르 결합의 지방산으로 이루어져 있습니다. 또한 고세균의 리보솜은 세균과 진핵생물의 리보솜과 구조적 차이를 보입니다. 이러한 구조적 차이로 인해 고세균은 극한 환경에서도 생존할 수 있는 적응력을 가지게 되었습니다.
진정세균과 고세균은 세포핵이 없다는 점은 같지만 굉장히 많은 다른 특성을 가집니다.
둘의 공통점으로
세포핵이 없다, 세포 소기관도 없다. 그리고 70S 크기의 리보솜을 사용한다.
둘 다 고리형 DNA를 갖는다 정도가 있습니다.
둘의 차이점은 많은데
진정세균은 히스톤이 없지만 고세균은 몇몇종이 히스톤과 비슷한 단백질을 가집니다.
진핵생물은 DNA를 단백질까지 번역 할 때 사용하지 않는 인트론이 부분이 있습니다.
진핵생물의 경우는 유전체에 인트론이 굉장히 많습니다.
진정세균의 경우 인트론을 갖지 않습니다. 하지만 고세균에는 약간의 인트론이 존재합니다.
진정세균은 펩티도글리칸이라는 당단백질로 이루어진 세포벽을 갖습니다.
고세균은 이와는 다른 단백질들을 사용하며 슈도펩티도글리칸과 지질 다당류로 이루어진 세포벽을 갖습니다.
또 세포막을 구성하는 지질의 성분과 결합구조가 다릅니다.
그리고 고세균은 진정세균은 생존하지 못하는, 끓을 정도의 높은 물, 유황지대, 소금농도가 높은 염전 같은 극한의 환경에서도 생존하는 종이 있습니다.
이런 다양한 차이가 진정세균과 고세균을 다른 그룹으로 나누어야 하는 이유가 되었습니다.
세균과 고세균은 둘 다 원핵생물에 속하는 생명체입니다. 둘은 외형적으로는 유사해보일 수 있지만 실제로 DNA 유사도를 기반으로 한 유연관계를 확인해본 결과 고세균은 진핵생물과 더 가깝습니다. 둘 다 1개의 큰 환형의 염색체, 여러 개의 플라스미드를 가진다는 점, 세포벽을 가진다는 점에서는 공통점을 갖습니다. 하지만 세포벽을 구성하는 물질에서 차이가 있는데요, 세균의 세포벽은 펩티도글리칸으로 이루어져 있으며, 고세균의 세포벽은 슈도펩티도글리칸과 S-layer로 이루어져있습니다.