세포막은 세포와 세포 환경을 경계 짓는 울타리입니다.
이 세포막은 어떤 구조로 이루어져 있고 어떠한 기능을 하는지 한 번 알아보았습니다.
세포막의 구조
세포막은 세포와 세포 환경을 경계 짓는 울타리로서 두께가 6~10nm 정도로 전자현미경을 통해 볼 수 있습니다. 모든 생체막의 구조는 기본적으로 이중층의 인지질과 단백질로 구성된 단위막입니다. 세포막의 인지질은 옷핀과 같은 분자형태를 가지고 있는데, 머리 부분은 인산 부분으로 극성을 띠며 친수성을 나타냅니다. 꼬리 부분은 비극성을 띠며 소수성을 보입니다.
인지질은 이중으로 배열해 세포막을 이루는데, 안쪽으로 비극성인 지방산 사슬을 배치하고, 바깥쪽으로 극성 부위를 위치시켜, 세포 밖으로는 세포외액과 접하고 세포 안으로는 세포기질에 접하고 있습니다. 이러한 이중의 인지질층에 막단백질의 구조가 여러 모양으로 부착되어 있는데, 지질 분자도 단백질 분자도 고정되어 있지 않습니다. 즉 막 구조는 지질 바다에 단백질이 떠 있는 것과 같은 유동성 모자이크 모델로 이동성을 갖습니다. 이러한 세포막의 구조가 밝혀지면서 물질이동에 있어서 단위막 구조로써 설명하기 어려웠던 막의 특이성, 선택성, 능동적 투과성 등의 막 기능을 보다 잘 설명할 수 있게 되었습니다.
세포막 단백질은 구조적 측면에서 두 종류로 구분될 수 있습니다. 하나는 내재성 막단백질 또는 막관통단백질로서 인지질의 이중층에 밀접하게 결합되어 있는 단백질을 말합니다. 다른 하나는 주변부 막단백질로서 막 표면에 위치하거나 내재성 막단백질의 극성 부위와 결합하여 존재하는 단백질을 말합니다. 즉 막 내부의 비극성 지질층에 결합하지 않은 단백질입닏나.
세포 외측에는 당피라고 하는 당단백질 또는 당지질, 뮤코다당류로 구성되어 있습니다. 이들의 탄수화물 부분의 짧은 단당류 사슬은 세포 표면에서 세포 외액 쪽으로 뻗어 있어서, 세포를 인식하고 다른 세포와 서로 접촉하는 데 중요한 역할을 하는 것으로 알려져 있습니다. 이것들은 수많은 음전하를 띠고 있습니다.
인접한 세포의 세포막이 접착하는 구조에는 세 종류가 있습니다. 데스모좀은 중간 필라멘트와 같은 띠 형태로 세포와 세포를 이어주는 구조입니다. 밀착이음은 세포 간 접착부위를 만들고 물질이동 통로를 막아주는 구조입니다. 틈새이음은 세포 간 세포질에 단백질 터널로 연결하여 세포끼리 소통하는 대부분의 조직이나 세포에서 볼 수 있는 보편적인 구조입니다.
세포막의 기능
세포막은 중요하고 다양한 기능을 수행하지만, 가장 보편적인 기능은 선택적인 물질이동에 있습니다. 이에 따라 세포막 내외의 조성이 다르고, 세포 내 또는 세포 소기관 내 조성이 다릅니다. 따라서 각기 생체막 내외에서 일어나는 화학반응이 동일하지 않고 기능도 다릅니다.
세포막의 기능과 그와 관련된 주요 막단백질을 요약하면 다음과 같습니다.
1. 세포 내외의 경계 막으로서 세포외액과 세포 내를 구분하고, 세포소기관을 구획화합니다. 이는 구조단백질의 작용입니다.
2. 세포 내뇌의 물질이동을 조절합니다. 막단백질로서 수송체, 운반체, 채널 등이 작용합니다.
3. 세포 표면에서 화학적 메신저를 감지합니다. 막단백질 수용체가 작용합니다.
4. 막 접착구조로 인접 세포끼리 연결합니다. 구조단백질, 세포접착구조 단백질 등이 관여합니다.
5. 세포 표면에 기능단백질을 부착하고 수용합니다. 많은 대사과정과 신호 전달에 관여하는 효소단백질이 이에 해당됩니다.
세포막의 일반적인 화학조성은 지질 40~50%, 단백질 50~60%, 탄수화물 3%로 되어 있지만, 세포의 종류에 따라 상당히 차이가 있습니다. 예를 들면, 적혈구 막은 이와 비슷한 조성을 가지고 있지만, 신경세포막은 지질 79%, 단백질 18%로 많은 부분을 지질이 차지하고 있습니다. 한편 미토콘드리아 내막의 경우는 단백질 76%, 지질 24%로 단백질을 더 많이 포함하고 있습니다.
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