Measuring microbial growth

Population growth는 cell 전체 무게의 약간의 구성요소의 중량 또는 cell의 숫자의 변화에 따라서 측정 가능하다.  전자의 경우는 protein, nucleic acids 또는 cells 그들 자체의 dry weight가 가능하다.  Cell을 세기 위한 다른 실험 방법 또는 존재하는 cell 무게를 어림하는 것은 다른 organisms나 다른 문제들과 잘 조화되어 있어서 여러가지 문제를 생각해 보아야 한다.

1. Direct measurements of microbial growth : Total and viable counts

총 세포의 수, 그리고 cell을 셀 수 있는 가능한 실험 방법에는 microorganisms의 단일 cell을 세기 위하여 두 가지 널리 사용되는 것이 존재한다.  각각의 절차는 그들의 힘의 강하기와 약함을 가지고, 그리고 종종 single bacterial culture에 존재하는 cell의 수를 세기 위해서 서로 다른 결과가 발생하기도 한다.

-Total cell count

Population의 cells의 총 숫자는 Direct microscopic count라고 불리는 실험 방법을, 현미경 아래에서 sample을 세어 봄으로써 측정할 수 있다.  Direct microscopic counts의 두 가지 종류로는, 하나는 slides 위에서 sample을 건조 시키는 방법이고, 다른 하나는 sample이 액체 상태에 있는 것이다.  액체 sample과 함께, 특별한 counting chambers가 사용된다.  Counting chamber에서, glass slides의 표면에 바둑판 무늬 모양의 기준 선망이 표시되어 있고, 각각이 사각형 모양으로 되어 있다.  바둑판 무늬 모양의 기준 선망 위에 그려진 각각의 사각형은 잘 알려진 총 합계의 부피이고, 매우 작지만 정확하게 측정할 수 있다.  바둑판 무늬 모양의 기준 선망의 한 단위 지역 안의 cell의 수는 현미경 아래에서 셀 수 있고, 작은 공간(chamber) 부피에서의 cell의 숫자의 측정이 가능하다.  현탁액의 적은 양의 milliliter 내 cells의 숫자의 중요성은 chamber sample의 부피 위에서 기초한 factor의 전환에 따라서 곱해줌으로써 쉽게 측정할 수 있다는 점이다.
현미경으로 cell 수를 세는 방법은 microbial cell number를 어림하는 데 빠른 방법 중 하나이다.  그러나 이 방법에서는 한계가 있다.
①죽은 cell과 살아있는 cell을 구별할 수 없고, ② 작은 cells는 세기가 어려워서 가끔 세지 못하고 놓치는 경우도 있다.  ③ 그렇기 때문에 정확하지 않을 수도 있고, ④ 현미경으로 관찰하기 때문에 염색이 필요한데, 염새깅 되지 않았을 경우에는 위상차 현미경을 필요로 한다.  ⑤ 진한 현탁액의 경우 cell의 개수가 너무 많아서 세기가 어려우므로 몇 차례의 희석이 필요하고, ⑥ cell이 고정된 상태가 아니기 때문에 전부 세기 전에 이동을 할 수도 있다.
미생물의 생태계에서, 전체 cell을 세기 위하여 자연 상태의 sample을 사용하거나, 눈으로 볼 수 있도록 cell에 맞는 특별한 염색을 해서 관찰을 한다.  DNA를 특이적으로 염색하는 시약인 DAPI는 sample의 모든 cell을 염색할 수 있다.  이와 대조적으로, fluorescent stains는 특별한 organisms 또는 그들의 핵산 probes에 붙을 수 있는 organisms의 group을 특이적으로 염색할 수 있다.  만약 cells가 낮은 densities로 나타난다면, 예를 들어 open ocean water sample의 경우, 그들은 처음에는 농도를 걸러내야 하고, 염색을 한 후에나 관찰이 가능 할 것이다.

-Viabel count

Direct microscopic counting에서, 죽은 cells와 살아있는 cells를 구분하지 못해서 두 종류 모두 세어야만 했다.  그러나, 많은 경우에서 우리는 오직 살아있는 cells만을 필요로 하고, 그래서 이러한 목적으로 인해서 viable count 실험 방법이 필요하다.  Viable cell은 두 개로 나뉠 수 있고, 자손을 생성해 낼 수 있다.  Viable count를 목적으로 하는 이러한 방법에서 사용하는 것은 촉촉한 agar medium위에 형성된 colonies의 가능한 sample의 수를 샘으로써 cells의 숫자를 결정할 수 있다.  이러한 이유에서, viable counts는 종종 plate count 또는 colony count라고 불리기도 한다.  Cell의 수를 세기 위한 절차의 이러한 종류에서 만들어지는 가정은 각각의 셀 수 있는 cell은 자랄 수 있고, 두 개로 나누어짐에 따라서 하나의 colony를 형성할 수 있다는 것이다. 어떤 염색적 절차는 또한 다양성을 나타낼 수 있다.  그러나, 이 colony를 이용한 실험 방법은 오직 살아있는 cell을 세기 위해서 필요한 방법이다.
Plate count의 목적으로 두 가지 실험 방법이 있다.  하나는 spread plate method이고 다른 하나는 pour plate method이다. 
Spread plate method에서, 특유한 희석된 culture의 부피는(대게 0.1m 또는 이보다 더 적다) 멸균 상태인 glass spreader를 사용해서 agar plate의 표면 위에 sample을 깔아준다.  그런 다음, 이 plate를 incubator에 넣고 배양한 후, colonies가 형성되면, colonies의 수를 세면 된다.  Plate의 표면이 충분히 말라서 깔린 용액이 스며들 수 있어야 하는 것은 상당히 중요하다.  이 실험을 위한 부피의 최대는 0.1ml인데 그 이유는 만약 더 많은 양을 사용하게 되면 용액이 agar에 충분히 스며들지 않아서 아마도 colones가 하나로 뭉쳐서 형성이 될 것이고, 이것은 아마도 다른 숫자를 나타나게 될 것이다.  그러므로 적은 양을 사용해야 한다.
Pour plate method는, culture의 알고 있는 부피(대게 0.1-1.0ml)가 매마른 Petri plate안에 들어가야 한다.  녹아 있는 agar medium은 benchtop에서 plate를 흔들어 줌으로써 잘 섞이게 해 주어야 한다.  왜냐하면, sample이 녹아있는 agar medium과 잘 섞여야 하고, spread plate에 비해서 더 큰 부피의 sample이 사용되기 때문이다.  그러나, organism을 세기 위한 이 실험 방법은 톡아있는 agar의 온도(~45