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현미경을 넘어서서 광학현미경과 같이 매우 작은 세포까지 볼 수 있는 장치가 개발되면서부터 인체의 근본을 연구할 수 있게 되었습니다. 오늘의 생물학의 개론적인 내용은 소포체와 관련된 내용들입니다. 생물의 존재는 신비로움 그 자체입니다.
생물학 개론 - 합성 및 저장 세포소기관과 세포질 내 수송
진핵세포에는 광범위한 내부 막이 존재합니다. 그들의 독특한 배열 상태는 매우 특이한 화학적 기능을 수행하고, 그 과정의 효율을 증가시키는 환경인 세포질 내는 수많은 부위와 구획으로 나뉘어 있습니다. 세포 내부에서 먼저 살펴볼 것은 막으로 된 소포체입니다．
소포체
소포체(endoplasrnic reticulum; ER)는 우리가 광학현미경을 사용할 때까지는 알려지지 않았습니다. 사실, 그 당시에 세포의 내용물은 형체가 없고 수프 같은 '원형질(근원적인 생명물질)'로 생각되었습니다. 그러나 전자현미경으로 인해 진핵세포들의 세포질 중 많은 부분을 차지하고 있으며 특히 상당한 정도의 단백질 합성에 관여하고 있는 하나의 복잡한 막계가 밝혀졌습니다. 소포체 막은 원형질막에서 본 것과 똑같은 인지질의 이중층으로 되어 있습니다. 소포체 체계가 1940년대 중반에 처음으로 밝혀졌지만, 1953년에야 비로소 록펠러 연구소의 포터(Keith Porter)가 처음으로 그 이름을 제창했습니다. 1년 후 포터와 펄레이드(George Palade)는 그 소포체가 매우 역동적이고, 끊임없이 변화하는 구조임을 밝혀냈습니다.
조면소포체
소포체는 조면 및 활면 소포체의 두 가지 주요 형태로 나타납니다. 조면소포체(rough endoplasmic reticulum; RER)는 막의 바깥 면에 진한 입자인 리보솜이 강하게 부착되어 막이 거친 사포처럼 보인다고 해서 유래된 이름입니다. 채널은 소포체의 거친 표면(리보솜)이 바깥쪽에 붙어 있는 두 개의 막에 의해 형성됩니다.
조면소포체는 세포 밖으로 분비될 단백질을 만들고 있는 세포에서 일반적으로 나타나는데 이런 단백질로는 분해효소와 호르몬이 있습니다. 이와 같은 활성적인 단백질을 형성하는 폴리펩티드가 조면소포체의 리보솜에 의해 합성됨에 따라, 그 폴리폡티드는 내부 공간인 내강(lumen)으로 들어갑니다. 일단 소포체의 내부에 들어가면 각각의 선형 폴리펩티드는 최종 형태로 접히고, 이후에는 또 다른 변형이 행해집니다. 우리는 간단히 리보솜을 언급했는데, 더 계속하기 전에 이 흥미 있는 구조체의 구조와 역할을 좀 더 살펴보고자 합니다.
리보솜－폴리펩티드 합성 부위
리보솜은 아미노산이 폴리펩티드로 조립되는 부위를 갖고 있습니다. 이렇게 아미노산을 조합함으로써 리보솜은 DNA에 있는 유전자가 주는 화학적인 명령을 따르게 됩니다. 실제로 세포소기관이라고 하기는 좀 어렵기는 해도, 리보솜은 너무 커서 분자로 여겨질 수는 없습니다. 리보솜은 주로 리보솜 RNA(ribosomal RNA; rRNA)와 여러 종류의 단백질로 구성되어 있는 커다란 분자 복합체입니다. 각각의 리보솜은 단백질 합성이 시작되기 직전에 합쳐지는 두 개의 소단위체로 이루어져 있습니다. 원핵생물에 있어서 리보솜의 소단위체는 진핵생물의 소단위체보다 어느 정도 작고 화학적으로도 다릅니다. 사실, 세균 감염에 대해 아주 효과적인 테트라사이클린이나 스트롑토마이신 같은 항생제를 만드는 것은 바로 이 차이점에 착안하고 있습니다. 두 항생제는 세균의 리보솜 기능을 멈추게 하여 단백질 합성을 중단시킵니다. 그러나 그것은 우리의 진핵세포 리보솜에는 아무런 영향이 없습니다.
어떤 리보솜은 세포질 내에서 단독 혹은 폴리리보솜(polyribosome)이라 불리는 구슬 모양의 선으로 나타나기도 합니다. 또한 어떤 것은 소포체에 붙어 있는 것같이 보입니다. '결합 리보솜'이라 불리는 후자는 소포체에서 아미노산을 조합시키는 동안에만 거기에 일시적으로 고정되어 있게 됩니다. 이 결합 리보솜에서 만들어진 단백질은 대개 세포로부터 분비되는 운명을 가집니다.
활면 소포체
활면 소포체(smooth endoplasmic reticulum; SER)는 대부분의 세포에서 나타나지만, 탄수화물, 스테로이드，지질，그리고 다른 비단백질 산물을 합성하고, 분비하며, 저장하는 세포들에서 특히 풍부합니다. 활면 소포체의 구조는 주머니와 관 모양이 복잡하게 얽힌 연결망처럼 보입니다. 고환, 피부의 기름샘, 몇몇 호르몬 생성 세포, 그리고 소장에 정렬되어 있는 흡수 세포에서 수많은 활면 소포체가 관찰됩니다. 동물의 소장에서 활면소포체가 지질 분해 산물을 흡수하는 경로에서 중요한 역할을 한다는 확고한 증거도 있습니다.
간세포의 활면 소포체는 좀 다른 기능을 하는 것으로 알려져 있는데, 이 간세포 활면소포체는 화학물질을 해독시키는 산화효소를 포함하고 있습니다. 예를 들어 많은 양의 진정제나 수면제를 복용한 동물은 간세포에 있는 활면소포체
와 해독에 관련된 효소가 상당히 증가됩니다. 또한 글리코겐(동물의 저장 전분)이 활면 소포체와 밀접하게 연관되어 있으며, 글리코겐이 포도당으로 분해되는 단계 중 한 단계를 담당하는 효소가 간세포의 활면 소포체에 존재함도 밝혀졌습니다.
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