목차

[표제지]=0,1,1

제출문=1,2,2

보고서 초록=3,4,2

요약문=5,6,4

Summary=9,10,4

Contents=13,14,6

목차=19,20,6

제1장 서론=25,26,1

제1절 금속염 환원 세균=25,26,2

제2절 금속염 환원 세균의 전자대사=26,27,2

제3절 미생물 연료전지(Microbial Fuel Cell)=27,28,2

제4절 전기화학활성 미생물=28,29,2

제5절 Cyclic Voltammetry=29,30,2

제2장 국내외 기술 개발 현황=31,32,1

제1절 미생물 연료전지의 국내외 연구 개발 현황=31,32,3

제2절 금속염 환원 세균의 연구 동향=34,35,4

제3절 금속염 환원 세균의 전자대사에 대한 연구동향=38,39,3

제4절 Nanotechnology를 이용한 바이오센서의 연구개발 현황=40,41,3

제3장 연구개발 수행 내용 및 결과=43,44,1

제1절 실험 방법=43,44,1

1. Bacterial Strains=43,44,3

2. 배지 및 배양/배지 조건=46,47,3

3. 미생물 연료전지의 운전=49,50,1

4. Atomic Force Microscope를 사용한 세포표면 및 세포외막단백질의 관찰=50,51,2

5. 미생물 연료전지에서 철환원 세균의 분리 동정=52,53,1

5.1. 미생물의 분리=52,53,1

5.2. 미생물의 배양=52,53,2

5.3. Biodiversity And Taxonomy Of Microbial Population In The MFC=54,55,3

6. 발효기의 운전=57,58,1

7. Spectral Analysis Of C-Type Cytochrome=57,58,2

8. 세포외막 단백질의 분리와 정제=58,59,1

8.1. 철환원 세균의 세포외막 단백질의 분리=58,59,2

8.2. NADH Oxidase Assay=59,60,1

8.3. SDS-PAGE 및 Gel 염색과 건조=60,61,1

8.4. C-Type Cytochrome의 분리=61,62,1

9. Cyclic Voltammetry Test=61,62,1

9.1. 균체를 이용한 CV Test=61,62,2

9.2. EDTA를 처리한 균체의 CV Test=62,63,1

9.3. 전기화학활성 미생물에서 분리된 막단백질의 CV Test=62,63,5

9.4. Poly-3-hydroxybutyrate(PHB) Film에 의해 고정된 막단백질의 CV Test=66,67,1

9.5. Lipid에 의해 고정된 막단백질의 CV Test=66,67,2

9.6. Poly-L-Lysine과 Glutaraldehyde에 의해 고정된 막단백질의 CV Test=67,68,1

제2절 미생물 연료전지에서 철환원 세균의 분리 및 동정=68,69,1

1. Electron Acceptor에 따른 Genomic DNA 추출 결과=68,69,1

1.1. Nitrate를 Electron Acceptor로 사용=69,70,2

1.2. Fe(III)-Pyrophosphate와 Fe(III)-Citrate를 Electron Acceptor로 사용=71,72,3

2. Clone의 homology 분석=74,75,2

3. 결론=76,77,1

제3절 금속염 환원 세균의 전기화학활성=77,78,1

1. Cyclic Voltammetry/Voltametry Test=77,78,2

2. 금속염 환원 세균의 CV Test=79,80,2

3. 전기화학활성 단백질체 정제를 위한 균주 선택=80,81,3

4. 결론=82,83,2

제4절 미생물 연료전지의 운전=84,85,1

1. 미생물 연료전지의 운전=84,85,2

2. 결론=86,87,1

제5절 전기화학활성에 영향을 미치는 요소=87,88,1

1. 산소에 대한 영향=87,88,2

2. 배양시간에 따른 전기화학활성의 영향=89,90,1

3. CV Test에서 균체 농도에 대한 산화-환원 Peak의 영향=90,91,1

4. 결론=91,92,1

제6절 세포외막 단백질의 분리=92,93,1

1. 세포외막단백질의 분리 방법의 선택=92,93,2

2. EDTA를 사용한 Shewanella Algae BrY ATCC 51181와 Shewanella Putrefaciens IR-1의 세포외막 단백질의 분리=93,94,2

3. NADH Oxidase Assay=95,96,1

4. 세포외막 단백질의 Cytochrome Spectrum=95,96,2

5. S. Putrefaciens IR-1 세포외막 단백질에서의 C-Type Cytochrome의 분리정제=97,98,2

6. S. Oneidensis MR-1의 돌연변이 균주를 이용한 세포외막 단백질과 전기화학활성=99,100,1

7. 결론=100,101,1

제7절 Atomic Force Mircoscope(AMF)를 사용한 균체 및 막단백질의 관찰=101,102,1

1. Shewanella Putrefaciens IR-1의 세포표면 관찰=101,102,4

2. EDTA처리에 의해 분리된 세포외막 단백질의 관찰=105,106,2

3. 결론=106,107,1

제8절 Shewanella Putrefaciens IR-1에서 분리된 세포외막단백질의 전기화학활성=107,108,1

1. 세포외막 단백질의 CV Test=107,108,1

1.1. EDTA를 처리한 균체의 CV Test=107,108,3

1.2. 세포 외막 단백질의 CV Test=109,110,3

1.3. 결론=111,112,1

2. Pyrolytic Graphite Electrode에 세포외막단백질의 고정=111,112,2

2.1. Poly-3-hydroxybutyrate(PHB) Film에 의해 고정된 세포외막 단백질의 CV Test=112,113,3

2.2. Lipid(1,2-Dipalmitoyl-Sn-Glycero-3-Phosphocholine Monohydrate, DPPC)에 의해 고정된 세포외막 단백질의 CV Test=114,115,2

2.3. Poly-L-Lysine(PLL)과 Glutaraldehyde(GA)에 의해서 고정된 세포외막 단백질의 CV Test=116,117,4

2.4. 결론=120,121,1

3. 세포외막 단백질의 산소에 대한 반응=121,122,1

3.1. EDTA를 처리한 균체의 산소에 대한 반응=122,123,1

3.2. 세포외막 단백질의 산소에 대한 반응=122,123,5

3.3. Poly-3-Hydroxybutyrate(PHB) Film에 의해 고정된 세포외막단백질의 산소에 대한 반응=126,127,3

3.4. Lipid(1,2-Dipalmitoyl-Sn-Glycero-3-Phosphocholine Monohydrate, DPPC)에 의해 고정된 세포외막단백질의 산소에 대한 반응=128,129,3

3.5. Poly-L-Lysine(PLL)과 Glutaraldehyde(GA)에 의해서 고정된 세포외막단백질의 산소에 대한 반응=130,131,5

3.6. 결론=134,135,2

4. 결론=135,136,2

제4장 연구개발 목표 달성도 및 대외 기여도=137,138,1

제1절 1차년도 연구개발 목표 및 달성도=138,139,1

1. 연구개발 목표=138,139,1

2. 연구개발 목표 수행방법(국제공동연구)=138,139,1

2.1. 연구수행시 이론적 근거=138,139,2

2.2. 실험적 접근방법=140,141,1

3. 연구 수행 내용 및 결과=140,141,1

3.1. 연구내용=140,141,1

3.2. 연구결과=141,142,1

3.2.1. 미생물 연료전지에서 철환원 세균의 분리 및 동정=141,142,1

3.2.2. 금속염 환원 세균의 전기화학활성=141,142,2

3.3. 연구실적=143,144,1

4. 목표 달성도에 대한 자체평가=143,144,1

제2절 2차년도 연구개발 목표 및 달성도=144,145,1

1. 연구개발목표=144,145,1

2. 연구범위 및 연구 수행방법=144,145,1

3. 연구 수행 내용 및 결과=144,145,1

3.1. 연구수행내용=145,146,1

3.2. 연구 결과=145,146,1

3.2.1. 전기화학활성과 금속염환원세균=145,146,1

3.2.2. 미생물 연료전지의 운전=145,146,2

3.2.3. 전기화학활성에 영향을 미치는 요소=146,147,2

3.2.4. 세포외막 단백질의 분리=147,148,2

3.2.5. Putrefaciens IR-1 세포외막 단백질에서의 C-Type Cytochrome의 분리정제=148,149,1

3.2.6. S. Oneidensis MR-1의 돌연변이 균주를 이용한 세포외막 단백질과 전기화학활성=148,149,1

3.3. 연구실적=149,150,1

3.3.1. 국내외 전문 학술지=149,150,1

3.3.2. 국내외 학술 발표=149,150,1

3.3.3. 양기관간 교류 실적=150,151,1

4. 목표 달성도에 대한 자체평가=150,151,1

제3절 3차년도 연구개발 목표 및 달성도=151,152,1

1. 연구개발목표=151,152,1

2. 연구범위 및 연구 수행방법=151,152,1

3. 연구 수행 내용 및 결과=151,152,2

3.1. 연구실적=152,153,1

3.2. 연구교류실적=153,154,1

4. 목표 달성도에 대한 자체평가=153,154,2

제5장 연구개발 결과의 활용 계획=155,156,2

제6장 참고문헌=157,158,8

영문목차

[title page etc.]=0,1,9

Summary=9,10,4

Contents=13,14,12

Chapter1. Introduction=25,26,1

1. Metal Reducing Bacteria=25,26,2

2. Electron Consumption Of Metal Reducing Bacteria=26,27,2

3. Microbial Fuel Cell=27,28,2

4. Electrochemically Active Bacteria=28,29,2

5. Cyclic Voltammetry=29,30,2

Chapter2. The State Of Technology Development=31,32,1

1. The State Of Technology Development Of Microbial Fuel Cell=31,32,3

2. The State Of Technology Development Of Metal Reducing Bacteria=34,35,4

3. The State Of Technology Development Of Metal Reducing Bacteria For Electron Consumption=38,39,3

4. The State Of Technology Development Of Biosensor Using Nanotechnology=40,41,3

Chapter3. Results And Contents=43,44,1

Section1. Materials And Methods=43,44,1

1. Bacterial Strains=43,44,3

2. Media=46,47,3

3. Operation Of Microbial Fuel Cell=49,50,1

4. Observation Of Cell Surface And Outer Membrane Fraction 50 With Atomic Force Microscopy=50,51,2

5. Isolation And Identification Of Metal Reducing Bacteria From Microbial Fuel Cell=52,53,1

5.1. Isolation=52,53,1

5.2. Cultivation And Identification=52,53,2

5.3. Biodiversity And Taxonomy Of Microbial Population In The MFC=54,55,3

6. Operation Of Furmentator=57,58,1

7. Spectral Analysis Of c-Type Cytochrome=57,58,2

8. Extraction And Purification Of Outer Membrane Proteins=58,59,1

8.1. Extraction Of Outer Membrane Proteins From Metal Reducing Bacteria=58,59,2

8.2. NADH Oxidase Assay=59,60,1

8.3. SDS-PAGE, Gel Staining And Gel Drying=60,61,1

8.4. Purification Of c-Type Cytochrome=61,62,1

9. Cyclic Voltammetry Test(CV Test)=61,62,1

9.1. CV Test For Whole Cell=61,62,2

9.2. CV Test For Whole Cell After EDTA Treatment=62,63,1

9.3. CV Test For Outer Membrane Proteins From Electrochemically Active Bacteria=62,63,5

9.4. CV Test For Fixed Outer Membrane Proteins With PHB=66,67,1

9.5. CV Test For Fixed Outer Membrane Proteins With Lipid(DPPC)=66,67,2

9.6. CV Test For Fixed Outer Membrane Proteins With PLL And GA=67,68,1

Section2. Isolation And Identification Of Metal Reducing Bacteria From Microbial Fuel Cell=68,69,1

1. Results Of Genomic DNA Extraction By Electron Acceptor=68,69,1

1.1. Use Nitrate As Electron Acceptor=69,70,2

1.2. Use Fe(III)-Pyrophosphate And Fe(III)-Citrate As Electron Acceptor=71,72,3

2. Homology Analysis Of Clone=74,75,2

3. Conclusion=76,77,1

Section3. Electrochemical Activity Of Metal Reducing Bacteria=77,78,1

1. CV Test=77,78,2

2. CV Test Of Metal Reducing Bacteria=79,80,2

3. Choice Of Stain For Purification Of Electrochemical Activity Protein=80,81,3

4. Conclusion=82,83,2

Section4. Operation Of Microbial Fuel Cell=84,85,1

1. Operation Of Microbial Fuel Cell=84,85,2

2. Conclusion=86,87,1

Section5. Limiting Factors For Electrochemical Activity=87,88,1

1. Oxygen=87,88,2

2. Culture Time=89,90,1

3. Cell Concentraion In CV Test=90,91,1

4. Conclusion=91,92,1

Section6. Extraction Of Outer Membrane Proteins From Electrochemically Active Bacteria=92,93,1

1. Choice Of Method For Extraction Of Outer Membrane Proteins=92,93,2

2. Extraction Of Outer Membrane Proteins By EDTA From Shewanella Algae BrY ATCC 51181 And Shewanella Putrefaciens IR-1=93,94,2

3. NADH Oxidase Assay=95,96,1

4. Spectral Analysis Of Outer Membrane Fraction=95,96,2

5. Purification Of c-Type Cytochrome Using Extracted Outer Membrane Fraction From S. Putrefaciens IR-1=97,98,2

6. Proteins Profile And Electrochemical Activity Of Mutant Of S. Oneidensis MR-1=99,100,1

7. Conclusion=100,101,1

Section7. Observation Of Cell Surface And Outer Membrane Fraction Using Atomic Force Microscopy=101,102,1

1. Observation Of Cell Surface Of S. Putrefaciens IR-1=101,102,4

2. Observation Of Outer Membrane Fraction By Extraction Of EDTA Treatment=105,106,2

3. Conclusion=106,107,1

Section8. Electrochemical Activity Of Extracted Outer Membrane Fraction From Shewanella Putrefaciens IR-1=107,108,1

1. CV Test Of Cell Surface Proteins And Outer Membrane Fraction=107,108,1

1.1. CV Test Of Whole Cell After Direct EDTA Treatment=107,108,3

1.2. CV Test Of Outer Membrane Fraction=109,110,3

1.3. Conclusion=111,112,1

2. Electrochemical Activity/Acitivity Of Fixed Outer Membrane Fraction On Pyrolytic Graphite Electrode=111,112,2

2.1. CV Test Of Fixed Outer Membrane Fraction With PHB Film=112,113,3

2.2. CV Test Of Fixed Outer Membrane Fraction With DPPC=114,115,2

2.3. CV Test Of Fixed Outer Membrane Fraction With PLL And GA=116,117,4

2.4. Conclusion=120,121,1

3. Effect For Oxygen Of Outer Membrane Fraction=121,122,1

3.1. Effect For Oxygen Of Whole Cell After Direct EDTA Treatment=122,123,1

3.2. Effect For Oxygen Of Outer Membrane Fraction=122,123,5

3.3. Effect For Oxygen Of Fixed Outer Membrane Fraction With PHB Film=126,127,3

3.4. Effect For Oxygen Of Fixed Outer Membrane Fraction With DPPC=128,129,3

3.5. Effect For Oxygen Of Fixed Outer Membrane Fraction With PLL And GA=130,131,5

3.6. Conclusion=134,135,2

4. Conclusions=135,136,2

Chapter4. Achievements And Contributions=137,138,1

Section1. Aim Of The 1st Year And Achievements=138,139,1

1. Aim=138,139,1

2. Methods To Achieve The Aim Of The Study=138,139,1

2.1. Theoretical Background=138,139,2

2.2. Experimental Methods=140,141,1

3. Results For The Study=140,141,1

3.1. Contents=140,141,1

3.2. Results=141,142,1

3.2.1. Isolation And Identification Of Metal Reducing Bacteria From Microbial Fuel Cell=141,142,1

3.2.2. Electrochemical Activity Of Metal Reducing Bacteria=141,142,2

3.3. Achievements For The Study=143,144,1

4. Estimation Of Achievements=143,144,1

Section2. Aim Of The 2nd Year And Achievements=144,145,1

1. Aim=144,145,1

2. Methods To Achieve The Aim Of The Study=144,145,1

3. Results=144,145,1

3.1. Contents/Cotents=145,146,1

3.2. Results=145,146,1

3.2.1. Electrochemical Activity And Metal Reducing Bacteria=145,146,1

3.2.2. Operation Of Microbial Fuel Cell=145,146,2

3.2.3. Limiting Factors Of Electrochemical Activity=146,147,2

3.2.4. Extraction Of Outer Membrane Proteins=147,148,2

3.2.5. Extraction And Purification Of C-Type Cytochrome From Outer Membrane Fraction Of S. Putrefaciens IR-1=148,149,1

3.2.6. Proteins Profile And Electrochemical Activity Of Mutant Of S. Oneidensis MR-1=148,149,1

3.3. Achievement=149,150,1

3.3.1. Papers=149,150,1

3.3.2. posters=149,150,1

3.3.3. Achievements Of Interaction=150,151,1

4. Estimation Of Achievements=150,151,1

Section3. Aim Of The 3rd Year And Achievements=151,152,1

1. Aim=151,152,1

2. Methods To Achieve The Aim Of The Study=151,152,1

3. Results=151,152,2

3.1. Achievements=152,153,1

3.2. Achievements Of Interaction/Interation=153,154,1

4. Estimation Of Achievements=153,154,2

Chapter5. Plan Of Application For Results=155,156,2

Chapter6. References=157,158,8