원형질막 구성 및 기능, Plasma Membrane
원형질막, plasma membrane
유연한 원형질막은 우리 몸의 주요 체액 구획 중 두 개(세포내 세포내액 및 세포외 세포외액 (ECF))를 분리하여 세포의 장벽을 정의합니다. 세포막이라는 용어는 일반적으로 원형질막의 동의어로 사용되지만, 세포표면을 원형질막이라고합니다. 원형질막 고유의 투과성 구조는 세포활동에서 역동적인 역할을 수행 할 수 있게 합니다.
유체 모자이크 모델, The Fluid Mosaic Model
막구조의 유체 모자이크 모델은 원형질막이 층 내에 분산된 단백질 분자를 갖는 이중층의 지질 분자로 구성된 매우 얇은 구조로서 묘사됩니다. 유체 지질 이중층에 부유하는 단백질은 끊임없이 변화하는 모자이크 패턴을 형성합니다. 이러한 특성으로 모델 이름이 유체 모자이크 모델로 지정되었습니다.
막지질, Membrane Lipids
지질 이중층은 막의 기본 직물을 형성합니다. 소량의 당지질, 콜레스테롤 및 지질 뗏목(유동성) 이라고 하는 영역을 가진 인지질로 구성되어 있습니다.
인지질, Phospholipids
각 인지질 분자는 하전된 친수성(물을 좋아하는) 극성-헤드와 소수성(물-두려움)인 하전되지 않은 비극성- 꼬리를 갖는 2 개의 지방산 사슬을 가집니다. 극성 헤드는 세포내 및 세포외액의 주요 구성 성분인 물에 끌리므로 막의 내부와 외부 표면에 놓여 있습니다. 소수성인 비극성 꼬리는 물을 피하고 막 중앙에 정렬됩니다.
결과적으로, 원형질막은 실제로 모든 생물학적막이 샌드위치와 같은 구조를 공유합니다. 이들은 꼬리 또는 꼬리에 놓인 인지질 분자의 2 개의 평행한 시트로 구성되며, 그들의 극성 헤드는 막 또는 소기관의 어느 한 쪽의 물에 노출됩니다. 인지질의 이러한 자기-배향 특성은 생물학적막이 폐쇄적이고, 일반적으로 구형인 구조로 자기-조립되고 상처받을 때 스스로 회복되도록 합니다.
올리브 오일과 유사한 농도를 갖는 원형질막은 일정한 플럭스에서 동적 유체 구조입니다. 원형질막의 지질 분자는 막 표면과 평행하게 좌우로 자유롭게 움직이지만 극성-비극성 상호 작용은 이중층의 절반에서 다른 절반으로 표변하거나 움직이지 못하게 합니다.
원형질막의 내향 및 외향 표면은 이들이 함유하는 지질의 종류 및 양이 상이하며, 이러한 변이는 국소적 막구조 및 기능을 결정하는데 중요합니다. 대부분의 막인지질은 불포화되어 있으며, 꼬리를 뒤틀고, 막의 유동성을 증가시키는 상태입니다.
당지질, Glycolipids
당지질은 부착된 당그룹을 가진 지질입니다. 외부 원형질막 표면에서만 발견되는 당지질은 총 막지질의 약 5 %를 차지합니다. 인지질의 인산 함유 그룹과 같은 그들의 당그룹은 당지질 분자의 끝을 극성으로 만드는 반면 지방산 꼬리는 비극성입니다.
콜레스테롤, Cholesterol
막 지질의 약 20 %는 콜레스테롤입니다. 인지질과 마찬가지로 콜레스테롤에는 극성 영역과 비극성 영역이 있습니다. 인지질 꼬리 사이에 판상 탄화수소 고리를 쐐기 모양으로 만들어 막을 안정화시키면서 인지질의 이동성과 막의 유동성을 줄입니다.
막단백질, Membrane Proteins
세포의 원형질막은 단백질이 세포의 환경과 통신 할 수 있게하는 강모입니다. 단백질은 원형질막의 약 절반을 질량으로 구성하며 대부분의 특수화된 막의 기능을 담당합니다. 일부 막 단백질은 자유롭게 부유합니다. 다른 것들은 세포 골격을 구성하고 세포의 움직임이 제한되는 세포내 구조에 연결되어 있습다. 막 단백질의 두 집단, 내재성막 단백질 및 외재성막 단백질이 존재합니다.
내재성 막단백질, Integral Proteins
내재성막 단백질은 지질 이중층에 단단히 삽입됩니다. 일부는 하나의 막 표면에서만 돌출되지만 대부분 막 전체에 퍼져 있고, 양쪽에서 돌출된 막관통성 단백질(transmembrane proteins) 입니다. 막 횡단 여부에 관계없이 모든 통합 단백질은 소수성 및 친수성 영역을 모두 가지고 있습니다. 이러한 구조적 특징으로 인해 막에 묻힌 비극성 지질 꼬리와 세포 내부 및 외부의 물과 상호 작용할 수 있습니다.
일부 막관통성 단백질은 수송에 관여하고, 함께 군집 또는 구멍을 형성하여 작은 수용성 분자 또는 이온이 이동하여 막의 지질 부분을 우회하는 채널을 형성 합니다. 다른 단백질은 물질에 결합한 다음 막을 통해 이동하는 담체 역할을 합니다. 일부 막관통성 단백질은 효소입니다. 또 다른 단백질들은 호르몬이나 다른 화학적 전령에 대한 수용체이며, 세포 내부로 신호를 전달합니다.
외재성 막단백질, Peripheral Proteins
내재성 막단백질과 달리 외재성 막단백질은 지질 이중층에 포함되지 않습니다. 대신, 이들은 일체형 단백질에 느슨하게 부착되고 막을 방해하지 않고 쉽게 제거됩니다. 외재성 막단백질은 세포질 측면으로부터 막을 지지하는 것을 돕는 필라멘트 네트워크를 포함합니다. 일부 외재성 막단백질은 효소입니다. 다른 단백질들은 세포분열 및 근육세포수축 동안 세포 형태의 변화와 같은 기계적 기능에 관여하는 운동 단백질입니다. 다른 단백질들은 세포를 서로 연결합니다.
지질 뗏목(유동성), Lipid Rafts
외막 표면의 약 20 %에는 지질 뗏목, 스핑고지질(sphingolipids) 및 콜레스테롤이 많은 고유 지질과 관련된 포화 인지질의 동적 집합(assemblies)들이 포함되어 있습니다. 퀼트형 지질 뗏목은 막의 나머지 부분보다 더 안정적이고 유동성이 적으며, 다양한 정도로 특정 단백질을 포함하거나 배제합니다. 이러한 특성으로 인해 지질 뗏목은 특정 수용체 분자 또는 세포 신호 및 기타 기능에 필요한 단백질 분자에 대한 플랫폼을 집중시키는 것으로 가정합니다.
글리코칼릭스, Glycocalyx
세포 외액에 접하는 많은 단백질은 분지형 당그룹을 갖는 당단백질(glycoproteins)입니다. 글리코칼릭스 라는 용어는 세포 표면에서 퍼지, 끈적 끈적한 탄수화물이 풍부한 영역을 나타냅니다. 세포를 설탕 코팅된 것으로 생각해봅니다. 각 세포 표면의 글리코칼릭스는 당지질 및 세포에 의해 분비된 당 단백질에 의해 풍부해집니다.
모든 세포 유형은 해당 당에 다른 패턴의 당을 가지고 있기 때문에, 당은 자동으로 접근하는 세포가 서로를 인식 할 수 있는 매우 특정한 생물학적 마커를 제공합니다. 예를 들어 정자는 난자의 독특한 글리코칼릭스로 난자를 인식합니다. 면역계의 세포는 박테리아 글리코칼릭스의 특정 막당단백질에 결합함으로써 박테리아를 확인합니다.
[Mov] Biology: Cell Structure I Nucleus Medical Media
