망간은 수중에 불용성이지만, 특정한 환경에 의해 용해되어 수중에 존재하는 천연 물질로 1913년부터 다양한 미생물이 망간 산화기작에 관여하고 있다. 또한 단백질이 관여하고 있음이 부분적으로 증명되었으며, 망간 산화를 통해 미생물이 에너지를 회득할 수 있다는 뚜렷한 증거는 확인되지 않고 있다. 생물학적 망간 산화물은 결정성이 약하고 부정형이지만, 미량원소를 흡착할 수 있는 능력을 가지고 있어 망간 순환과 망간 단괴 형성에 중요한 역할을 하고 있기 때문에 독성 중금속 이온과 망간의 제거, 식물의 망간 결핍 현상 해결, 오해산소 제거 등 다양하게 이용될 수 있다.
<h1>서 론</h1> <p>망간은 지각구성물질의 약 \( 0.1 \% \) 를 차지하는 천연 물질로 대부분 불용성이지만, 지하나 지표에서 높은 압력이나 낮은 \( \mathrm { pH } \) 조건과 같은 다양한 환경에 의해 용해되어 수중으로 유입된다. 일반적으로 망간은 철과 아주 유사한 상태로 수중에 존재하며, 보통 철과 함께 존재하거나 단독으로 존재 한다. 그러나 망간은 철과 달리 \( \mathrm { pH } 8.0 \) 이하에서는 자연적으로 산화되지 않으므로 생물학적 과정에 외해서만 산화가 일어난다고 알려져 있다.</p> <p>미생물에 의한 망간 산화는 \(1913 \)년에 최초로 보고된 이후 Pseudomonas, Citrobacter, Arthrobacter, Leptothrix , Bacillus 등의 다양한 미생물이 망간 산화기작에 관여한다고 보고되고 있고, 또 이 기작은 단백질에 의한 것이라고 확인되고 있다. 특히 이들 연구 중에서 P. fluorescens GB- \(1 \)에서 \( 250 \mathrm { kDa } \) 의 MOF1과 180 \( \mathrm { kDa } \) 의 MOF2 단백질로 구성된 manganese oxidizing factor (MOF)가, Leptothrix disciphora에서 각각 \( 106 \mathrm { kDa } \) 과 110 \( \mathrm { kDa } , 180 \mathrm { kDa } \) 과 \( 260 \mathrm { kDa } \) 의 분자량을 갖는 manganese oxi-dizing protein이 부분 정제되어 생물학적 망간산화기작은 효소가 관여하고 있음을 부분적으로 증명하기도 하였다. 그러나 아직까지 망간산화에 관련된 효소롤 순수분리하고 정제한 바 없어 화학무기 영양적이나 흔합 영양적으로 망간 산화 과정 중 미생물이 에너지를 회득할 수 있다는 뚜렷한 증거는 확인되지 않고 있다.</p> <p>일반적으로 토양, 담수, 해수에서 생성되는 생물학적 망간 산화물은 결정성이 약하고, 부정형이지만, 자연계에 결정화되어 존재하고 있는 기존의 망간산화물 보다 훨씬 다양하고 많은 량의 미량원소를 흡착 할 수 있는 능력을 가지고 있어 생물학적인 망간 산화과정은 망간의 순환변 아니라, 산화된 망간에 흡착되는 이들 미량원소들의 지화학적인 순환과 망간 단괴 형성에 매우 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있다. 따라서 생물학적 망간 산화물은 광산에서 배출되는 배출수에 함유된 독성 중금속 이온과 음용수 내에 과도하게 함유된 망간을 생물학적 방법으로 제거하는데 활용할 수 있을 뿐 아니라, 세균과 곰팡이의 망간 산화결과 나타나는 식물의 망간 결핍 현상을 해결하는데 이용할 수 있고, 망간이 산화될 때 발생하는 부산물인 hydrogen peroxide의 생성 및 이들의 제거를 통해 세포의 활성을 높여주는 기작은 노화를 촉진하는 오해산소(free radical)의 제거 기술에 응용 할 수 있어 생물학적 망간 산화물은 매우 다양하게 이용될 수 있다.</p>