세포벽과 원형질막 표면 구조 - 생물학 개론

식물의 세포벽

 

 

진핵생물의 세포 구조와 세포소기관

     이제는 세포의 구조를 더욱 자세히 살펴봅시다. 생명의 특성을 유지하는 이러한 세포의 구조는 기본적인 세포 기능에 따라 분류될 수 있습니다. 먼저 다룰 구조들은 세포를 지지하면서, 세포를 완전한 상태로 유지하고, 물질 수송 수단을 제공하며 필수적인 경계를 형성하는 구조입니다. 여기에서부터 시작하여 조절과 증식, 합성과 저장, 에너지의 전달, 그리고 운동에 기여하는 구조 및 세포소기관들로 서술해 나갈 것입니다. 그러나 이런 범주 가운데 가끔은 몇 가지 피할 수 없는 중복도 있음을 염두에 두어야 합니다. 세포는 우리가 원하는 것처럼 단순히 작은 범주만을 충족시켜 주지는 않습니다.

 

표면 구조

세포벽

     이미 언급했듯이, 식물 세포는 기본적으로 셀룰로오스와 기타 다른 다당류로 구성된 꽤 단단한 세포벽으로 싸여 있습니다. 셀룰로오스 사슬의 미세섬유는 층으로 배열되어 있으며 각 층의 미세섬유는 서로 다른 각도를 이루고 있습니다. 따라서 이것은 매우 강하나 구멍이 있는 엷은 판 모양으로 세포를 덮어 싸고 있습니다(합판과는 달리). 여기에 (물질을 단단하게 하는) 리그닌과 펙틴이 주입되면 세포벽은 세포의 형태를 유지해 주면서 매우 강한 탄성을 지니게 됩니다.

     실제로, 하나의 식물 세포가 두 개의 세포를 형성하기 위해 분열하면 새로운 세포는 본래의 크기로 자라야 하기 때문에 새로 형성된 세포의 세포벽은 그렇게 단단해서는 안 됩니다. 세포분열이 일어나 세포가 분명하게 둘로 분리되면 세포벽이 나타납니다. 이웃하는 세포의 벽은 펙틴과 함께 굳어져 중엽(middle lamella)으로 알려진 층을 형성하게 됩니다.

     식물 세포가 성숙되고 특정한 조직으로 분화됨에 따라 다른 물질이 셀룰로오스와 펙틴의 기질내로 침착됩니다. 예를 들면, 목본식물의 줄기에서 학술적으로는 알코올인 복잡한 화합물 리그닌이 셀룰로오스 내로 지속적으로 분비되어 단단하고 두꺼운, 부패를 막는 벽을 형성합니다. 밀랍 물질인 슈베린(suberin)은 줄기세포의 외층으로 분비되어 보호 및 방수층을 형성합니다. 한편, 잎의 상부 표면의 방수는 밀랍 물질인 큐틴이 분비되어 표피 세포벽에 더해짐으로써 확고해집니다. 이러한 식물에서의 방수는 내부 수분의 방출을 저지하는 역할을 합니다.

원형질막

     앞에서 세포의 이 살아 있는 경계에 대해 언급했는데, 세포의 완전성에 어떤 중요한 것이 있다면 원형질막이 바로 그것이므로 "살아 있다"는 표현은 맞는 말입니다. 근본적으로 원형질막은 세포 내부의 것은 안에, 외부의 것은 밖에 있도록 유지하며, 세포가 환경과 교환해야 하는 물질은 통과시킵니다. 막이 가진 복합적인 구조는 막이 어떤 물질은 자연스럽게 통과시키고, 또 다른 물질은 완전히 막으며, 때로는 에너지를 소비하여 어떤 물질의 수송을 활발하게 도와줍니다. 그러므로 원형질막은 단지 물질을 수동적으로 투과시키는 외막이 아니라 통과의 허용에 있어서 매우 선택적인 막이라 할 수 있습니다.

     이런 중요한 기능과 기타 다른 기능은 원형질막의 복잡한 구조에 의해 이루어집니다. 이 막은 본질적으로 두 층의 인지질로 구성된 이중 지질막입니다. 인지질의 지방산 꼬리(fatty acid tail)는 서로 얽혀 있으며 극성의 머리(polar head)는 밖으로 돌출되어 있습니다. 여러 다른 종류의 단백질은 지질막에 흩어져 있으며, 이것들은 모두 물질의 이동과 기타 기능에 필수적입니다. 기본적인 인지질 이중층(phospholipid bilayer) 구조가 세포에서 일반적이라는 것을 지적해 둡니다. 이러한 막 구조는 핵막과, 세포내에 산재한 세포소기관을 둘러싸고 있는 막에서도 보입니다. 한 막과 다른 막과의 차이는 일반적으로 막 단백질의 구성에 기인하며,  이는 그 막의 기능과 관계됩니다.

 

 

참고할 글

 

• 진핵세포 - 생물학 개론
• 원핵 세포 - 생물학 개론
• 세포가 무엇인가, 세포의 크기와 표면부피가설 - 생물학 정리