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미생물이야기 미생물의 세포막(Cellular Membrane)
2013-08-06 15:35:38
이엠생명과학연구원

* 원핵 및 진핵세포

 

A. 원형질막(Plasma membrane)

 

◇ 원형질막
- 세포막이라고 불림
- 세포 주위를 완전히 둘러싼 얇은 구조
- 세포의 내부와 환경을 분리하는 장벽
- 막이 파괴 → 세포 죽음
- 전자현미경 관찰 → 두 개의 얇은 선으로 분리 → 기본적인 막: 단위막(unit membrane)

 

 

 

◇ 원형질막의 구성
- 주요성분:인지질, 단백질, 콜레스테롤(cholesterol, 몇 종류의미생물 만이 함유)
- 인지질*(phospholipids):친수성기(hydrophilic, 인산) + 글리세롤(glycerol) + 소수성기(hydrophobic, 2 분자의 지방산 부분)
* 막의 기본 구조 형성, 지방산 부분이 안쪽으로 인산 부분이 바깥쪽을 향하여 2중층(double layer) 형성
* 종류:phosphatidyl choline(PC, lecithin), phosphatidyl ethanolamine(PE), phosphatidyl serine(PS), phosphatidyl inositol(PI), phosphatidyl glycerol(PG), diphosphatidyl glycerol(DiPG), phosphatidic acid 등

  Cholesterol PE PG DiPG Glycolipids
E. coli

0

80% 15.0% 5.0%

-

B. megaterium

0

69% 30.0% 1.0%

Trace

*지방산(fatty acids): palmitic acid(16:0), stearic acid(18:0), oleic acid(18:1), linoleic acid(18:2), lactobacillic acid 등
- 단백질: 소수성, 서로 연결되어 인지질의 속에 뭍혀 있슴
* 인지질의 이온기와 결합
- 양이온(Mg2+, Ca2+): 인지질의 음전하와 결합 → 막구조 안정화
  B. 투과성 장벽으로서의 원형질 막

 

 

◇ 원형질막 : 얇지만 강한 장벽의 기능
- 극성 용질의 수동적 이동이 힘들다
- 작은 비극성, 지방 용해성 물질 : 막의 지방상태에 녹아 쉽게 통과
- 대부분의 분자들 : 특별한 수송계* 통하여 수송 가능
* Primary active transport : ATP → ADP + Pi 되면서 물질이 이동
* Secondary active transport :두 종류의 수송계, 하나의 성분이 1차수송계(ATP의 분해)를 이용해 이동 후 이동한 물질의 농도차에 의해 다른 물질이 이동
* Group translocation : 한 물질이 분해되면서 분해된 성분이 이동하는 물질에 결합하여 이동을 도움

 

(1) 촉진확산(facilitated diffusion)의 모형 : 수송단백질이 세포 밖의 분자와 결합→구조변화→결합된 분자 세포안으로 방출

 

 

 


(2) 능동수송(active transport)ABC 수송체 ((1)결합단백질이 ABC 수송체 복합체에 가까이 위치 (2)ATP 가수분해되면서 방출분자 막 통과), 양성자 및 나트륨 농도구배를 이용한 능동수송 : 공동수송(symport), 역수송(antiport)

 

 


(3) 작용기 전달: 세균의 PTS 수송 : phosphoenol pyruvate:당 인산 전이시스템(PTS)의 작동과정

- 유기산, 아미노산, 무기염 등의 이온화분자: 막 표면에서 전기하전으로 서로 밀침, 통과하기 충분한 구멍이 없다
- 수소이온: 수화되어서 H3O+ 이온으로 존재, 수동적으로 통과하기 힘들다
- 선택적 수송 또는 물질의 선택적 흡수에 관여
  C. 막액포

 

 

◇ 원형질막의 절편으로 형성된 구형 구조
- 세균세포 → 조심스런 조건에서 파괴 → 납작한 작은 조각 → 구형 구조
- 당, 염, 효소를 막액포 안에 → 막 기능 중 용질의 행동 연구
- 막의 영양 흡수 기능 연구

 

 

 

◇ 리포좀(liposome)
- 순수한 인지질 또는 인지질-단백질 복합물 → 초음파 처리(또는 vortex) → 이중막의 구형 형성
- Gram- 균 → lysozyme 처리 → spheroplast(+막단백질) → 초음파처리 → 자당구배 원심분리 → 내막과 외막 분리
- 리포좀 제조 과정
① 유기용매(chloroform, methanol 등)으로 인지질 추출
② 회전감압건조기(rotary evaporator)를 이용하여 유기용매를 제거
③ 단백질이나 특정 물질이 포함된 완충용액을 가한 후 초음파 처리(저온에서)
④ Gel permeation(겔여과) chromatography를 이용하여 원하는 크기의 리포좀 분리
⑤ 막에 결합되거나 막안에 들어 있는 특정 단백질이나 물질의 이동이나 기능 연구




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