세포질과 세포소기관 (1)

세포질과 세포소기관

세포질 구획에서 수행되는 세포의 많은 기능은 세포소기관의 활동에서 유래합니다. 세포질 속에는 소화효소를 가진 라이소솜과 세포 에너지(ATP)를 생성하는 미토콘드리아 등이 있습니다.

 

세포질과 세포골격

세포 내에서 핵을 제외한 젤리 모양의 기질을 세포질(cytoplasm)이라고 합니다. 세포질은 미세소관과 미세섬유 형태의 단백질 섬유들이 세포 소기관(organelle)을 둘러싸는 복잡한 격자(latticework) 형태로 배열된 고도의 조직화한 구조입니다.

 

단백질 구성성분에 대한 항체의 반응과 형광현미경(fluorescence microscopy)을 통해 이러한 구조들을 맨눈으로 확인할 수 있습니다. 상호연결 된 미세섬유와 미세소관은 효소의 구조적 조성과 여러 세포소기관의 지지를 제공합니다.

 

미세섬유와 미세소관의 격자 형성은 세포골격(cytoskeleton)으로 작용합니다. 세포골격의 구조는 딱딱한 것이 아니어서 신속히 움직이고 재조직화 할 수 있습니다.

 

액틴(actin)과 미오신(myosin) 같은 수축성 단백질은 대부분 세포의 미세섬유에서 발견됩니다. 예를 들어 미세섬유는 아메바운동을 돕습니다. 또 다른 예로 미세소관은 세포분열 시 염색체를 서로 잡아당기는 방추체를 형성하며 미세 소관은 섬모와 편모의 중심부를 형성합니다.

 

어떤 세포의 세포질은 봉입체(inclusion)라는 집합체 속에 물질을 저장하는데, 간과 근육의 글리코겐 과립, 피부의 색소세포의 멜라닌 과립과 지방세포의 트라이글리세라이드 등이 그것입니다.

 

라이소솜

소화효소들은 세포질로부터 격리되어 막 결합 세포소기관의 하나인 라이소솜(리소솜, lysosome) 속에 농축되어 있습니다. 1차 라이소솜(primary lysosome)은 약 40개의 상이한 종류의 효소를 갖고 있고, 식포나 다른 세포소기관과 융합하여 2차 라이소솜(secondary lysosome)을 형성합니다.

 

이때 낡은 세포소기관과 식작용의 산물들이 소화됩니다. 따라서 2차 라이소솜에는 부분적으로 소화된 찌꺼기와 소화된 물질들이 있습니다. 소화되지 않은 노폐물을 가진 라이소솜을 잔여체(residual body)라 부르며, 잔여체는 노폐물을 세포 외 배출로 제거하거나 세포가 노화하면서 노폐물을 세포 내에 축적하기도 합니다.

 

세포소기관의 부분적으로 소화된 막이 2차 라이소솜 안에서 발견되고 분해되는 이 과정을 자가소화작용 또는 자가포식현상(autophagy)이라고 합니다.

 

라이소솜막이 파괴되면 그 속에 있는 소화효소들이 나와 세포를 죽이기 때문에 라이소솜을 자살 백(suicide bag)이라고도 합니다. 이러한 현상은 예정세포사 또는 세포자멸사(아토시스, apoptosis)에서 나타나며 특히 배아(배, embryo) 발생 과정에서 나타납니다.

 

퍼옥시솜

퍼옥시솜(peroxisome)은 산화반응을 촉진하는 특정 효소를 포함하는 세포소기관이고 특히 간에서 활성이 높습니다. 산화효소는 유기 분자로부터 수소를 제거하여 산소 분자에 전달함으로써 유기 분자를 산화시키고 과산화수소(H2O2)를 만듭니다. 퍼옥시솜에 의한 독성물질의 산회는 간과 콩팥 세포(신장 세포, kidney cell)의 중요한 기능입니다.

 

예를 들어 술을 마실 때 많은 양의 알코올은 간의 퍼옥시솜에 의해 아세트 알데하이드로 산화됩니다. 과산화수소 분해효소 또는 카탈라아제 (catalase)는 2H2O2→2H2O2 + O2 반응을 촉매 함으로써 H2O2의 과도한 축적을 방지합니다. 카탈라아제는 매우 빠른 속도로 촉매작용을 나타내는 효소인데, H202를 상처 부위에 투여했을 때 나타나는 거품 현상은 이 효소의 작용에 의한 것입니다.