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미생물이야기 진핵세포에 존재하는 세포골격(cytoskeleton)이라는 단백질 섬유들에 의해 조절된다.
2013-08-13 15:03:50
이엠생명과학연구원

동물의 조직에 따른 세포 모양의 차이와 세포의 이동은 대체로 진핵세포에 존재하는 세포골격(cytoskeleton)이라는 단백질 섬유들에 의해 조절된다. 이 세포골격은 실제로 매우 역학적이면 일정한 변화를 수반하고, 단순한 골격 형성만이 아니고 분비, 운동, 정보전달 등 세포의 종류에 따라서 여러 가지 기능이 추정된다. 세포골격은 3가지 종류의 필라멘트구조로 된 단백질 즉 미세소관(microtubule), 미세 필라멘트(microfilament), 중간형 필라멘트(itermediate filament)로 구성되어 있다. 미세소관은 튜불린 단백질(tubulin) 서브유니트로 구성된 단단하고 긴 관의 형태이며, 미세 필라멘트는 액틴(actin)단백질이 나선상으로 중합되어 구성된 견고하고 얇은 구조로 되어 있다. 이들 단백질들은 구슬 모양의 구형 단백질 단위분자들 로 구성되어 있으므로 빠르게 조립 또는 해체될 수 있다.

세포의 골격을 형성하는 단백질 필라멘트는 크기에 따라 지름이 7μm인 액틴 필라멘트(actin filament)와 25nm인 미세소관의 2가지 형태가 있다. 중간형 필라멘트는 몇 종류의 섬유상 단백질 서브유니트로 형성되므로 위의 두 단백질 필라멘트보다 더 안정된 형태이다.

미세소관은 원생동물인 태충(actinophrys)등에서 볼 수 있는 침상의 축족, 일반세포의 핵분열시 나타나는 방추사, 정자와 같은 각종 세포의 편모(flagellum)등 세포운동이 일어나는 곳에 널리 존재한다. 전자현미경을 이용하여 미세소관의 횡단면을 관찰하면 5nm 지름의 단백질 분자와 튜불린(tubulin)이 연결된 섬유 13개가 미세소관의 벽을 이루고 있음을 볼 수 있다.

진핵생물의 편모나 섬모(cilium)에는 2개의 미세소관 또는 중심미세소관(central microtubule)을 둘러싸고 그 주위에 9쌍의 더블릿 미세소관(doublet microtubule)이 배열되어 축사(axoneme)를 이루고 있다.

이 더블릿 미세소관 한쪽에는 단백질로 구성된 디네인 팔(dynein arm)이 결합하고 있으며, ATP 분해에 의한 에너지에 의하여 이웃한 더블릿 미세소관과 서로 엇갈려 미끄러져서 운동을 일으키게 된다.

미세 필라멘트는 미오신 단백질과 함께 근수축 운동을 담당하거나 세포막 아래층에 배열되어 세포형태의 유지 및 세포질분열시 세포질 만입 등에 관여한다. 중간형 필라멘트는 핵막, 골지체 등 세포기관의 구조적인 지지기능을 담당한다. 

 

중심체(centrosome)는 세포분열의 중심적 역할을 수행하는 세포기관이다. 동·식물의 세포질내에 있고, 그 중심부에 중심립(centriole)이 있다. 휴지핵 속에는 1개의 중심체가 있지만 핵분열이 시작되면 2개로 분열하여 각각 양극으로 이동한다.

중심체의 주위에는 성상체가 발달하고 두 중심체 사이에 방추체(spindle)가 형성되며 염색체는 방추사(spindle fiber)와 결합하여 양극에 있는 중심체 쪽으로 이동한다.

 

액포는 공포라고도 한다. 이 주머니구조에는 투명한 수용액이 들어 있다. 정상적인 동물세포에서는 보기 어려우나 식물에서는 노화에 따라 대형화한다. 늙은 세포에서는 액포가 세포 중앙의 대부분을 차지하여 세포질과 핵질이 주변으로 밀려나 있는 모양을 보인다. 액포를  둘러 싼 막을 액포막(tonoplast)이라 하는데 생체막과 공동적으로 3층구조를 하고 있으나 특이적 투과능을 나타내고 있다. 세포 외액을 고장액으로 했을 때 세포막은 반투성을 상실하여 세포내가 고장화되어도, 액포막은 반투성을 유지하여 수축이 가능하다. 액포내의 액체를 세포액(cell sap)이라 하며, 당, 유기산 외에도 색소(안토시안), 알칼로이드(담배의 니코친)등의 특유한 성분을 함유한다. 액포는 그 흡수력에 의해서 팽압을 이루고 세포벽의 긴장 상태를 나타낸다. 액포가 생기는 1가지 원인은 세포의 노화에 의한 노폐물 축적에 있다고 생각된다.




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