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작성일 : 13-04-16 22:28
생체막/ 세포막/ 막전위/활동전위
 글쓴이 : 시스템개발…
조회 : 6,396  

생체막/ 세포막/ 막전위/활동전위

생체막 [生體膜, biological membrane] 

   세포나 세포소기관의 겉을 싸고 있는 막이다.  대부분 단백질과 지질로 이루어진다.

미생물, 식물, 동물의 세포막과 엽록체, 미토콘드리아의 내 ·외막, 골지체, 소포체막, 핵막 등이 보기이다. 생체막의 구조에 관한 모델은 여러 가지가 제시되었으나 결정적인 것은 없다.

역사적으로 볼 때 J.F.다니엘리가 제창하고 J.D.로버트슨에 의해 수정된 단위막 모델이 있으며, 그 후 B.벤손 등에 의해 제창된 반복단위 모델이 있다. 현재 널리 인정받고 있는 것으로는 1972년 S.J.싱거 등이 제창한 유동모자이크 모델이 있다.


  ***유동 모자이크 모델

세포막의 두께는 약 7.5~10nm이며 지질, 단백질, 탄수화물로 이루어져 있다.

세포막의 주성분인 지질은 분자의 한 쪽 끝부분이 극성이 커 친수성을 띠고, 나머지 긴 사슬 부분은 극성이 작아 소수성을 띤다.

친수성은 물과 잘 어울리는 성질을 말하고 소수성은 물과 섞이지 않으려 하는 성질을 말한다. 외부 환경은 친수성이기 때문에 소수성인 긴 사슬 부분은 이를 피해 뭉치려 한다.

그래서 지질은 사슬 부분이 서로 맞붙어있는 이중층을 이룬다.

세포막은 이렇게 지질이 이중층을 이루고 그 속에 단백질이 박혀 있는 모양이다.

지질층은 기름과 같기 때문에 지질층에 묻힌 단백질은 유동성 있게 떠다닌다.

이러한 모델을 유동 모자이크 모델이라 부른다.



막의 주성분은 단백질과 지질이며 두 성분의 중량비는 3:2~3:1로 단백질이 많다.


지질의 주성분은 인지질이며 생체막의 성분으로 다당류도 약간 존재한다.

막의 구성성분인 인지질분자는 일부분에 친수성기를 가진 가느다란 분자로서,

그 긴 축이 막면(膜面)과 직각으로 늘어서 있고 소수성 부분이 마주보고 있어

 2분자 두께의 막을 만든다.

단백질은 주로 구상단백질이며, 이 지질이중층 속에 단백질의 소수성 부분이 잠겨 있듯이

존재한다. 어떤 것은 막의 양면에 분자의 일부분을 드러내고 있다.

이 결과 막은 지질과 단백질이 모자이크상으로 존재하는 구조가 된다.


지질은 생리적 온도에서는 액체이기 때문에 막성분인 단백질은 비교적 자유롭게 막내(膜內)를 이동(유동)할 수 있다.

이와 같은 구조적 특징 때문에 유동모자이크 모델로 부르게 되었다.

생체막의 역할은 외계와의 경계를 명확히 구분하는 것을 비롯하여 물질수송, 외부로부터 오는 정보의 접수 및 전달, 음작용과 식작용에 관여하는 등 다양하다. 특히 막을 가로질러 분포하는 단백질은 물질의 수송에 있어 운반체의 역할을 하고 특수한 기능을 나타내는 효소의 역할을 하는 것으로 알려져 있다.

 

세포막 [細胞膜, cell membrane] 

   세포와 세포 외부의 경계를 짓는 막으로 세포 내의 물질들을 보호하고 세포간 물질 이동을 조절한다.

식물세포의 세포벽은 세포를 보호하고 모양을 유지해주지만, 물질의 출입을 조절하지는 못한다. 이 역할을 하는 것은 바로 세포막이다.

각 세포들은 독자적으로 기능하기도 하지만, 다른 세포와의 연락과 물질 출입이 원활하게 이루어져야 정상적인 조직, 기관, 개체를 이룰 수 있다.

세포막은 진핵세포뿐 아니라 원핵세포에도 존재하고, 모든 세포에 있어 필수적인 부분이다.


세포막의 물질 출입

세포막은 작은 분자일수록 통과가 쉬우며, 주성분이 지질층이기 때문에 극성이 작은 지용성 물질이 쉽게 통과된다. 크기가 크고 수용성을 띠는 물질이 가장 통과하기가 어려우며, 또 작은 분자라 하더라도 전하를 띠고 있어 극성이 크면 쉽게 통과하지 못한다.

그래서 세포막은 원하는 물질을 수송하기 위해, 수동수송에만 의존하지 않고 에너지를 소비해가면서 능동수송을 진행한다.

 

삼투현상

세포막에서 진행되는 수동수송의 한 가지 예로 삼투를 들 수 있다.

세포 안에는 여러 물질들이 일정한 농도로 들어있는데, 만약 물 속에 동물세포를 넣으면

농도가 높은 세포 쪽으로 물이 이동하면서 세포 속의 농도를 낮추려 한다.

세포 속으로 물이 많이 들어가면 결국 세포막이 터져 세포 안의 물질들이 흘러나오게 된다.

세포와 같은 농도를 갖는 용액 속에 세포를 넣으면 아무 변화가 없고,

세포보다 높은 농도를 가진 용액 속에 세포를 넣으면 세포 쪽에서 용액으로 물이 이동해

세포가 쪼그라들게 된다.


능동수송

능동수송의 예로는 나트륨펌프를 들 수 있다.

세포 안에서 Na+의 농도는 매우 낮고, K+의 농도는 높다.

이를 가만히 놓아두면 확산의 원리에 의해 Na+는 세포 밖에서 안으로 들어올 것이고,

K+는 세포 밖으로 나가게 될 것이다.

그렇지만 세포는 지속적으로 Na+는 저농도 상태, K+는 고농도 상태이기를 원하기 때문에

나트륨펌프를 이용해 끊임없이 Na+를 세포 밖으로 보내고 K+를 세포 안으로 수송한다.

 

막전위 [膜電位, membrane potential] 

     2종류의 전해질 용액이 반투막으로 막혀 있고, 두 용액 사이에 화학평형이 성립할 때,

막 양쪽에 생기는 전위차....

두 종류의 전해질 용액이 반투막으로 막혀 있고, 두 용액 사이에 화학평형(막평형)이 성립되어 있을 때, 막의 양쪽에 생기는 전위차를 말한다.

구멍이 큰 다공성막의 막전위는 용액 사이의 액간전위(液間電位)와 같은데,

구멍이 작고 치밀하면 막 안의 이온 운반율이 변화하여 막전위와 액간전위의 차가 커진다.

전기생리학은 반투막이 주로 형질막인 경우를 다루므로, 그 양쪽의 전위차를 막전위라고 하는 경우가 많다.

 

 활동전위 [活動電位, action potential] 

     근육·신경 등 흥분성 세포의 흥분에 의한 세포막의 일시적인 전위변화를 가리킨다.

세포막에 존재하는 나트륨·칼륨 등의 여러 이온 펌프의 활동에 의해 세포막 안쪽이 60∼90mV의 음전위(정지전위)를 나타내고 신경·근육 등의 흥분성 세포가 흥분하면 세포막 안팎의 극성(極性)이 바뀌어 세포내가 30∼40mV로 전위가 변화된다. 동작전위(動作電位)라고도 한다.

 

세포막에 존재하는 나트륨·칼륨 등의 여러 이온 펌프의 활동에 의해 세포 안팎의 이온 조성은 차이가 있는데, 이러한 이온 조성차로 세포막 안쪽이 60∼90mV의 음전위(정지전위)를 나타낸다. 신경·근육 등의 흥분성 세포가 흥분하면 세포막 안팎의 극성(極性)이 바뀌어 세포내가 30∼40mV로 전위된다.

이 전위변화는 몇 m/s 정도의 빠른 시간 안에 회복되므로 스파이크전위(spike potential)라고도 하며, 회복기에 보이는 느린 변화인 후전위(after potential)와 구별된다.

이 전위변화에 따라 국소전류가 발생하여 1∼100m/s의 속도로 흥분이 전달된다.

이 전위변화를 J.베른스타인이 탈분극현상으로 설명하였다.

활동전위는 식물세포, 즉 끈끈이주걱·활수초 등에서도 보인다.


 

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