[대학생물] 생체막

인지질의 이중층 구조

세포의 항상성을 유지할 수 있게 도와주는 선택적 투과막

물질 수송의 조절, 세포의 구획화, 화학 반응을 위한 표면 제공, 다른 세포와의 부착 및 통신, 환경에서의 정보 수신 등의 역할

 

인지질은 물속에서 이중층을 형성한다.

 

물속에서의 인지질(레시틴)

소수층의 꼬리 부분이 안쪽으로 모이고 친수성의 머리가 밖으로 드러난 이중층의 구조를 가진다.

 

cf 물속에서 세제의 형태

소수층의 꼬리가 원점을 향하는 원형 구조를 이룬다.

 

세포막은 유동 모자이크 모델(fluid mosaic model)로 설명할 수 있다

 

생체막은 이차원적 유동체이다

탄화수소 사슬은 나란히 배열되어 있지만 끊임없이 움직인다.(사람-생쥐의 잡종세포 실험)

 

생체막은 융합하여 폐쇄된 소낭을 형성한다

 

막단백질은 내재성과 표재성 단백질이 있다.

내재성 단백질(integral membrane protein)은 망에 강하게 결합되어 있다.

막관통 단백질(tansmembrane protein)은 막을 관통하여 완벽하게 뻗어있다.

표재성 막단백질(peripheral membrane protein)은 지질 이중층에 파묻혀 있지 않다. 주로 내재성 단백질의 노출된 부위와 결합한다.

 

단백질은 이중층을 통해 비대칭적으로 존재한다.

원형질막의 안쪽에 위치하는 막단백질은 자유 리보솜(free ribosome)에 의해 만들어진다.

원형질막의 바깥쪽에 위치하는 막단백질은 앞서 설명한 단백질의 이동경로를 따른다.

(리보솜 -> 소포체 -> 골지체 -> 운반 소낭)

 

막단백질은 수송, 정보 전달, 효소로서의 기능을 한다. ★

(a) 세포 고정 - 인테그린과 같은 막 단백질은 세포를 세포외 기질에 고정시킨다. 이들은 세포 내 미세섬유들과도 연결 되어 있다.

(b) 수동 수송 - 어떤 단백질은 이온과 분자의 선택적 수송을 위한 통로를 만든다.

(c) 능동 수송 - 일부 단백질들은 농도기울기를 거슬러 물질을 안팎으로 수송하는데, 이때 ATP가 필요하다.

(d) 효소 작용 - 세포막 내부나 세포막을 따라서 촉매작용을 수행한다.

(e) 신호 전달 - 일부 수용체는 호르몬과 같은 신호분자와 결합하여 세포 안으로 정보를 전달한다.

(f) 세포 인식 - 안테나 역할을 한다. 세균의 막 단백질이나 항원을 외부 물질로 인지한다.
(g) 세포간 연접 - 세포부착 단백질은 이웃하는 세포의 막과 결합한다.

 

세포막을 통한 물질 수송

생체막은 극성분자에 대해서는 장벽으로 작용한다.

수송단백질은 막 안팎으로 물질을 수송한다.

 

수동수송

단순 확산, 촉진 확산

 

확산은 농도 기울기에 따라 일어난다.

삼투현상(Osmosis)은 선택적 투과성 막을 통과하는 물(용매)의 확산이다. (고 -> 저농도로 이동)

삼투압(osmotic pressure)  선택적 투과에 의해 입자가 한쪽으로 몰릴 경우 압력이 발생함

 

 

 

 

	단순확산	촉진확산	능동수송
방향	농도구배에 따름	농도구배에 따름	농도구배에 따름
에너지원	농도구배	농도구배	ATP가수분해(1차만)
막단백질의 요구성	불필요	필요	필요
특수성	없음	없음	있음

 

 

촉진확산(facilitated diffusion)

수송단백질에 의해 막이 특정 이온이나 극성 분자에 대해 투과성을 가진다.

채널 단백질 : 친수성 채널 아쿠아포린(aquaporin)

운반 단백질 : 채널 단백질 보다 수송 속도가 느리다

 

 

수송 단백질에 의해 단순 확산보다 50,000배 빠르게 포도당을 수송한다.

 

능동수송(active transport)

ATP에너지를 이용해서 농도가 낮은곳에서 높은 곳으로 물질을 수송한다.

단일방향 수송체, 동방향 수송체, 역방향 수송체

 

나트륨-칼륨 펌프 : 3개의 나트륨 이온이 나갈 때 마다 2개의 칼륨 이온이 들어옴

양성자 펌프 : ATP를 이용하여 양성자를 막 밖으로 수송

이온 펌프 : 삼투압을 외부 환경과 동일하게 만듬

 

세포외배출작용 : 노폐물을 품은 소낭이 원형질막으로 접근하여 원형질막과 융합하면서 노폐물을 세포 밖으로 보낸다.

 

세포내섭취작용

식세포 작용 : 원형질막이 입자를 감싸면서 작은 액포를 형성한다 -> 리소좀이 액포와 융합하여 강력한 효소로 입자를 분해한다.

음세포 작용 : 작은 용액상태의 물질이 원형질막의 주름에 잡혀지만 작은 소낭형태로 떨어져 세포질로 이동된다. 소낭이 점점 작아지면서 소낭안의 내용물이 세포질로 흡수된다.

 

수용체-매개 세포내섭취작용

간세포에서 혈액 속 콜레스테로를 흡수하는 과정

(1) 콜레스테롤을 품은 LDL입자가 원형질막 바깥쪽에 있는 LDL 수용체와 결합

(2) 내포작용에 의한 피복 소낭 형성(엔도솜) -> 피복이 탈피되어 클라스린은 재사용됨

(3) 수용체는 분리되 나와서 다시 원형질막으로 이동되어 재사용됨

(4) 엔도솜이 리소좀과 융함 -> 내용물 소화

 

 

세포연접

 

밀착연접(tight junction)

세포 사이의 공간도 없고 물질도 세포 사이를 통과 할 수 없다.

간설적으로 연접되며, 원형질막 전체를 밀착연접 시키지는 않는다.

 

부착연접(anchoring junction)

데스모좀(dismosome)은 세포 사이의 접착부위이다.

연접부(adhering junction)는 세포를 접합하는 연결 고리이다.

 

간극연접(gap junction)

세포 사이 공간의 통신역할을 한다.

코넥신(connexin)이라는 내재성 막 단백질로 구성

아주 작은 무기물이나 조절 분자(cAMP)는 통과 할 수 있으나 더 큰 분자들은 차단된다.

ex) 췌장의 세포들은 인슐린 분비신호를 전달하기 위해 간극 연접에 의해 연결되어 있다.

 

세포질 연락사(plasmodesmata)

식물세포는 세포벽을 가지고 있어서 데스모좀을 필요로 하지 않는다.

하지만 통신또한 차단되므로 세포질연락사라는 인접한 세포들 끼리의 채널이 있다.

일반적으로 분자나 이온이 이동하는 것은 허용되나 세포내 소기관은 안된다.

식물에서 아주 느린 전기적 신호 전달의 한 형태이다.