원형질막 또는 세포질 막이라고도하는 세포막은 생물학 세계에서 가장 매력적이고 우아한 구조물 중 하나입니다. 세포는 지구상의 모든 생명체의 기본 단위 또는 "구성 요소"로 간주됩니다. 당신의 몸에는 수조 개의 세포가 있고 다른 기관과 조직에있는 다른 세포들은 이들로 구성된 조직의 기능과 절묘하게 연관되는 다양한 구조 세포.
세포핵은 통과에 필요한 유전 물질을 포함하고 있기 때문에 종종 가장 주목을받습니다. 유기체의 후속 세대에 정보를 제공하기 위해 세포막은 문자 그대로 문지기이자 세포의 보호자입니다. 내용. 그러나 단순한 용기 나 장벽과는 거리가 먼 효율적이고 지칠 줄 모르는 수송을 통해 세포의 평형 또는 내부 균형을 유지하도록 막이 진화했습니다. 세포막을 일종의 미세한 관습 공식으로 만드는 메커니즘으로, 세포의 실시간에 따라 이온과 분자의 출입을 허용 및 거부합니다. 필요합니다.
생명 스펙트럼에 걸친 세포막
모든 유기체에는 일종의 세포막이 있습니다. 여기에는 주로 박테리아이며 지구상에서 가장 오래된 생물 종 중 일부를 대표하는 것으로 여겨지는 원핵 생물과 동식물을 포함하는 진핵 생물이 포함됩니다. 원핵 박테리아와 진핵 식물 모두 추가 보호를 위해 세포막 외부에 세포벽을 가지고 있습니다. 식물에서이 벽에는 구멍이 있으며 통과 할 수있는 것과 통과 할 수없는 것에 대해 특별히 선택적이지 않습니다. 또한 진핵 생물은 세포 전체를 둘러싸는 것과 같은 막으로 둘러싸인 핵과 미토콘드리아와 같은 세포 기관을 가지고 있습니다. 원핵 생물은 핵조차 가지고 있지 않습니다. 그들의 유전 물질은 비록 다소 단단 하긴하지만 세포질 전체에 분산되어 있습니다.
상당한 분자 증거는 진핵 세포가 원핵 세포의 후손이며 진화의 어느 시점에서 세포벽을 잃는다는 것을 시사합니다. 이로 인해 개별 세포가 모욕에 더 취약 해졌지만 그 과정에서 세포가 더 복잡해지고 기하학적으로 확장 될 수있었습니다. 사실, 진핵 세포는 원핵 세포보다 10 배 더 클 수 있는데, 이는 정의에 따라 단일 세포가 원핵 생물의 전체라는 사실에 의해 더욱 놀라운 발견이되었습니다. (일부 진핵 생물도 단세포입니다.)
세포막 구조
세포막은 주로 인지질로 구성된 이중층 구조 ( "유체 모자이크 모델"이라고도 함)로 구성됩니다. 이 층 중 하나는 세포 내부 또는 세포질을 향하고 다른 층은 외부 환경을 향합니다. 바깥 쪽과 안쪽을 향한면은 "친수성"으로 간주되거나 물이 많은 환경에 끌립니다. 안쪽 부분은 "소수성"이거나 물이 많은 환경에 의해 반발됩니다. 분리 된 상태에서 세포막은 체온에서 유동적이지만 더 낮은 온도에서는 젤과 같은 일관성을 유지합니다.
이중층의 지질은 세포막 전체 질량의 약 절반을 차지합니다. 콜레스테롤은 동물 세포에서 지질의 약 5 분의 1을 차지하지만 식물 세포에서는 그렇지 않습니다. 콜레스테롤은 식물 어디에서도 발견되지 않기 때문입니다. 막의 나머지 대부분은 다양한 기능을 가진 단백질에 의해 설명됩니다. 대부분의 단백질은 막 자체와 같은 극성 분자이기 때문에 친수성 말단은 세포 외부로 돌출하고 소수성 말단은 이중층 내부를 가리 킵니다.
이들 단백질 중 일부에는 탄수화물 사슬이 붙어있어 당 단백질이됩니다. 많은 막 단백질은 이중층을 통한 물질의 선택적 수송에 관여합니다. 막을 가로 질러 단백질 채널을 만들거나 물리적으로 막을 가로 질러 이동시킴으로써 할 수 있습니다. 다른 단백질은 세포 표면에서 수용체 역할을하여 화학적 신호를 전달하는 분자에 결합 부위를 제공합니다. 이 단백질은이 정보를 세포 내부로 전달합니다. 또 다른 막 단백질은 원형질막 자체에 특정한 반응을 촉매하는 효소로 작용합니다.
세포막 기능
세포막의 중요한 측면은 그것이 "방수성"이거나 일반적으로 물질에 불 침투성이라는 것이 아닙니다. 둘 중 하나라면 세포는 죽을 것입니다. 세포막의 주요 역할을 이해하는 열쇠는 선택적으로 투과. 비유: 지구상의 대부분의 국가가 사람들이 여행하는 것을 완전히 금지하지 않는 것처럼 국가의 국경, 전 세계 국가는 누구에게도 허용하는 습관이 없습니다. 모두가 들어갑니다. 세포막은 이들 국가의 정부가하는 일을 훨씬 작은 규모로 수행하려고합니다. 바람직한 개체가 세포에 들어가도록 허용합니다. 내부 또는 세포에 독성 또는 파괴적인 것으로 입증 될 가능성이있는 독립 체에 대한 진입을 금지하면서 "검토"된 후 전부의.
전반적으로 막은 형식적인 경계 역할을하여 세포의 여러 부분을 동일하게 유지합니다. 농장 주변의 울타리는 가축이 돌아 다니고 어울리도록 허용하면서 가축을 함께 유지하는 방식입니다. 가장 쉽게 들어오고 나갈 수있는 분자의 종류를 추측해야한다면 다음과 같이 말할 수 있습니다. "연료 공급원"과 "대사 폐기물"은 각각 신체 전체가 본질적으로 하다. 그리고 당신이 옳을 것입니다. 기체 산소 (O2), 기체 이산화탄소 (CO2) 및 물 (H2O), 막을 자유롭게 통과 할 수 있지만 아미노산 및 당과 같은 더 큰 분자의 통과는 엄격하게 제어됩니다.
지질 이중층
거의 보편적으로 "인지질"이라고 불리는 세포막 이중층을 구성하는 분자는 "글리세로 인지질." 그들은 3 개의 탄소 알코올 인 글리세롤 분자로 구성되며 한쪽에 두 개의 긴 지방산과 다른 인산염 그룹. 이것은 분자가 넓은 시트의 일부가되는 작업에 적합한 길고 원통형의 모양을 제공하는데, 이는 막 이중층의 단일 층이 단면에서 닮은 것입니다.
글리세로 인지질의 인산염 부분은 친수성입니다. 특정 종류의 인산염 그룹은 분자마다 다릅니다. 예를 들어, 질소 함유 성분을 포함하는 포스파티딜콜린 일 수 있습니다. 그것은 물처럼 전하 분포가 고르지 않기 때문에 (즉, 극성이 있기 때문에) 친수성이기 때문에 두 개는 가까운 미세한 분기에서 "잘 어울립니다".
막 내부의 지방산은 구조의 어느 곳에서도 전하 분포가 고르지 않으므로 비극성이므로 소수성입니다.
인지질의 전기 화학적 특성으로 인해 인지질 이중층 배열은 생성 또는 유지를위한 에너지 입력이 필요하지 않습니다. 사실, 물에 넣은 인지질은 유체가 "자신의 수준을 찾는"것과 거의 동일한 방식으로 자발적으로 이중층 구성을 가정하는 경향이 있습니다.
세포막 수송
세포막은 선택적으로 투과 할 수 있기 때문에 한 쪽에서 다른쪽으로 크고 작은 다양한 물질을 얻을 수있는 수단을 제공해야합니다. 강이나 수역을 건너는 방법을 생각해보십시오. 페리를 탈 수 있습니다. 당신은 단순히 가벼운 바람에 표류 할 수도 있고, 일정한 강이나 해류에 이끌 릴 수도 있습니다. 그리고 당신은 너무 높기 때문에 애초에 수역을 건너는 자신을 찾을 수 있습니다. 당신 편에 집중하고 다른 편에 너무 낮은 집중을하여 밖으로 일.
이러한 각 시나리오는 분자가 세포막을 통과 할 수있는 방법 중 하나와 관련이 있습니다. 이러한 방법은 다음과 같습니다.
단순 확산 : 이 과정에서 분자는 단순히 이중 막을 통해 표류하여 세포 안팎으로 통과합니다. 여기서 핵심은 대부분의 상황에서 분자가 농도 구배 아래로 이동한다는 것입니다. 즉, 고농도 영역에서 저농도 영역으로 자연스럽게 표류합니다. 수영장 중앙에 페인트 캔을 붓는 경우 페인트 분자의 바깥 쪽 움직임은 단순한 확산 형태를 나타냅니다. 이러한 방식으로 세포막을 통과 할 수있는 분자는 예측할 수 있듯이 O와 같은 작은 분자입니다.2 및 CO2.
삼투: 삼투압은 물에 용해 된 입자의 움직임이 불가능할 때 물의 움직임을 유발하는 "흡입 압력"으로 설명 될 수 있습니다. 이것은 막이 물을 허용하지만 문제의 용해 된 입자 ( "용질")가 통과 할 수 없을 때 발생합니다. 전체 지역 환경이 단위 물당 용질의 양이 전체적으로 동일한 평형 상태를 "추구"하기 때문에 추진력은 다시 농도 구배입니다. 물 투과성, 용질 불 투과성 막의 한면에 용질 입자가 다른 면보다 많으면 용질 농도가 더 높은 영역으로 물이 흐릅니다. 즉, 입자가 이동하여 물의 농도를 변경할 수 없으면 물 자체가 이동하여 거의 동일한 작업을 수행합니다.
촉진 된 확산 : 다시 말하지만, 이러한 유형의 막 수송은 입자가 고농도 영역에서 저농도 영역으로 이동하는 것을 확인합니다. 그러나 단순 확산의 경우와 달리 분자는 다음을 통해 세포 안팎으로 이동합니다. 글리세로 인지질 사이의 공간을 단순히 표류하는 것이 아니라 특수한 단백질 채널 분자. 강 아래로 표류하는 무언가가 갑자기 통로에서 발견 될 때 어떤 일이 발생하는지 본 적이 있다면 바위 사이에있는 동안 물체 (아마도 내부 튜브의 친구 일 것입니다!)가 속도가 상당히 빨라집니다. 복도; 그래서 그것은 단백질 채널입니다. 이것은 극성 또는 전기 전하 분자에서 가장 일반적입니다.
활성 전송 : 이전에 논의 된 막 수송의 유형은 모두 농도 구배 아래로 이동하는 것을 포함합니다. 그러나 때로는 보트가 상류로 이동해야하고 자동차가 언덕을 올라 가야하는 것처럼 물질은 대부분 농도 구배 (에너지 적으로 불리한 상황)에 반대하여 이동합니다. 결과적으로 프로세스는 외부 소스에 의해 구동되어야하며, 이 경우 소스는 미세한 생물학적 거래를위한 광범위한 연료 인 아데노신 삼인산 (ATP)입니다. 이 과정에서 3 개의 인산염 그룹 중 하나가 ATP에서 제거되어 아데노신이 인산염 (ADP)과 유리 인산염이 생성됩니다. 인산염-인산염 결합의 가수 분해에 의해 방출 된 에너지는 분자를 구배 위로 그리고 막.
능동적 전송은 간접적 또는 이차적 방식으로 발생할 수도 있습니다. 예를 들어, 멤브레인 펌프는 나트륨의 농도 구배를 가로 질러 멤브레인의 한쪽에서 다른쪽으로, 세포 밖으로 이동할 수 있습니다. 나트륨 이온이 다른 방향으로 다시 확산되면 포도당 분자를 운반 할 수 있습니다. 분자 자체의 농도 구배 (포도당 농도는 일반적으로 세포 내부에서보다 세포 내부에서 더 높습니다. 외부). 포도당의 이동은 농도 구배에 반하기 때문에 이것은 활성 수송이지만 ATP가 직접 관여하지 않기 때문에 이것은 중고등 학년 활성 수송.