생체막

Biological membrane
이 기사는 유기체의 다양한 막에 관한 것이다.세포를 둘러싼 막은 세포막을 참조한다.
수용액 중 인지질이 형성할 수 있는 구조물의 단면도

생체막, 생체막 또는 세포막은 세포를 외부 환경으로부터 분리하거나 세포 내 구획을 만드는 선택적으로 투과성 막이다.진핵 세포막의 형태인 생물학적 막은 화학 물질과 이온의 통신과 운송에 사용되는 내장, 일체형 및 말초 단백질을 가진 인지질 이중층으로 구성됩니다.세포막의 지질 대부분은 단백질이 회전하고 생리적 기능을 위해 가로로 확산되는 유체 매트릭스를 제공한다.단백질은 일체형 막 단백질의 표면에 단단하게 결합된 지질 분자로 구성된 고리 모양의 지질 껍질이 존재하는 지질 이중층의 높은 막 유동성 환경에 적응된다.세포막은 점막, 기저막, 장액막과 같은 세포 층에 의해 형성되는 분리 조직과는 다릅니다.

구성.

주요 기사:세포막 및 지질 이중층

비대칭성

인지질 이중층의 유체막 모델.

지질 이중층은 외부 리플릿과 내부 [1]리플릿의 두 층으로 구성됩니다.양면층의 구성요소는 외부 표면과 내부 [2]표면 사이에 불균등하게 분포되어 있어 비대칭을 형성합니다.이 비대칭 구성은 셀 [3]시그널링과 같은 셀 기능에 중요합니다.생물학적 막의 비대칭성은 [4]막의 두 잎의 다른 기능을 반영한다.인지질 이중층의 유체막 모델에서 볼 수 있듯이 막의 외엽과 내엽의 구성은 비대칭이다.특정 단백질과 지질은 막의 한 표면에만 있고 다른 표면에는 없다.

• 혈장막과 내부막은 모두 세포질 및 외형질 표면을 가지고 있다 • 이 방향은 막트래픽 중에 유지된다. 즉, ER의 내강과 골지방을 마주하는 단백질, 지질, 당결합체가 혈장막의 세포 외측에서 발현된다.진핵세포에서 새로운 인지질은 세포에 [5]면한 소포체막의 부분에 결합된 효소에 의해 제조된다.유리 지방산을 기질로 사용하는 이 효소들은 새로 만들어진 인지질을 모두 이중층의 세포질 절반에 침전시킨다.전체적으로 막이 고르게 자랄 수 있도록 하기 위해, 새로운 인지질 분자의 절반은 반대쪽 단분자로 옮겨져야 한다.이 전달은 플리페이시스라고 불리는 효소에 의해 촉매된다.플라즈마막은 플리파스가 선택적으로 특정 인지질을 전달하기 때문에 각 [5]단분자층에 다른 종류가 농축된다.

그러나 선택적인 플리페이스를 사용하는 것이 지질 양층에서의 비대칭을 만드는 유일한 방법은 아니다.특히 당지질에는 다른 메커니즘이 작용한다. 즉, 동물 [5]세포에서 가장 놀랍고 일관된 비대칭 분포를 보이는 지질이다.

지질

생물학적 막은 소수성 꼬리와 친수성 [6]머리를 가진 지질로 구성되어 있다.소수성 꼬리는 길이와 포화도가 [7]세포 특성에 중요한 탄화수소 꼬리다.지질 뗏목은 지질종과 단백질이 막의 영역에 모일 때 발생한다.이는 신호 전달과 같은 특정 프로세스에 관여하는 국소적인 영역으로 멤브레인 구성요소를 구성하는 데 도움이 됩니다.

적혈구, 즉 적혈구는 독특한 지질조성을 가지고 있다.적혈구의 이중층은 콜레스테롤과 인지질 중량이 [7]같은 비율로 구성되어 있다.적혈구막은 혈액 응고에 중요한 역할을 한다.적혈구의 이중층에는 포스파티딜세린이 [8]있다.이것은 보통 막의 세포질 쪽에 있다.단,[8] 혈액응고 시에 사용하기 위해 외막으로 플립됩니다.

단백질

인지질 이중층은 다른 단백질을 포함하고 있다.이 막 단백질들은 다양한 기능과 특징을 가지고 있고 다른 화학 반응을 촉매합니다.통합 단백질은 [6]양쪽에 서로 다른 도메인으로 막에 걸쳐 있다.통합 단백질은 지질 이중층과 강한 연관성을 가지며 쉽게 [9]분리될 수 없다.그들은 막을 파괴하는 화학 처리만으로 분리될 것이다.말초 단백질은 양층 표면과 약한 상호작용을 하고 쉽게 [6]막에서 분리될 수 있다는 점에서 통합 단백질과 다르다.말초 단백질은 막의 한쪽 면에만 위치하여 막 비대칭을 형성한다.

혈장막단백질의 몇 가지 예와 그 기능
기능 클래스 단백질 예시 특정 기능
트랜스포터 Na+ 펌프 Na+를 세포에서 능동적으로 추출하여 K+를 주입하다
앵커 인테그린 세포내 액틴 필라멘트를 세포외 기질 단백질에 결합시키다
수용체 혈소판유래성장인자수용체 세포외 PDGF와 결합하고 결과적으로 세포가 성장하고 분열하는 세포내 신호를 생성한다
효소 아데닐릴시클라아제 세포외 신호에 반응하여 세포내 신호분자 고리형 AMP 생산을 촉매한다.

올리고당류

올리고당은 고분자를 함유한 당이다.막에서 이들은 지질에 공유결합하여 당지질을 형성하거나 단백질에 공유결합하여 당단백질을 형성할 수 있다.막은 당지질로 알려진 당 함유 지질 분자를 포함합니다.이층에서는 당지질의 당기가 세포표면에 노출되어 수소결합을 [9]형성할 수 있다.당지질은 지질 [10]양층에서의 비대칭성의 가장 극단적인 예를 제공한다.당지질은 세포 인식과 세포 유착을 포함하여 주로 의사소통을 하는 생물학적 막에서 광범위한 기능을 수행합니다.당단백질은 일체형 [2]단백질이다.그들은 면역 반응과 [11]보호에 중요한 역할을 한다.

형성

인지질 이중층은 [4]수용액에 막지질이 응집되어 형성된다.응집현상은 소수성 효과에 의해 발생하며 소수성 단부는 서로 접촉하여 물에서 [6]격리됩니다.이 배열은 친수성 헤드와 물 사이의 수소 결합을 극대화하면서 소수성 꼬리와 [10]물 사이의 불리한 접촉을 최소화합니다.사용 가능한 수소 결합의 증가는 시스템의 엔트로피를 증가시켜 자발적인 과정을 만듭니다.

기능.

생물학적 분자는 양친매성 또는 양친매성으로,[6] 즉 소수성과 친수성을 동시에 가진다.인지질 이중층은 극지방의 물과 상호작용하는 친수성 하단을 포함합니다.층은 또한 보완 층의 소수성 꼬리와 만나는 소수성 꼬리를 포함합니다.소수성 꼬리는 보통 길이가 [10]다른 지방산입니다.지질, 특히 소수성 꼬리의 상호작용은 유동성과 같은 지질 이중층의 물리적 특성을 결정합니다.

세포막은 일반적으로 세포들이 외부와 다른 화학적 또는 생화학적 환경을 유지할 수 있는 밀폐된 공간 또는 구획을 정의합니다.예를 들어, 과옥시좀 주변의 막은 세포의 나머지 부분을 세포에 독성이 있을 수 있는 화학물질인 과산화물로부터 보호하고 세포막은 세포를 주변 매체로부터 분리한다.퍼옥시좀은 세포 내에서 화학 반응의 부산물을 포함하는 세포에서 발견되는 액포의 한 형태이다.대부분의 기관지는 이러한 막에 의해 정의되며, 막 결합 기관이라고 불립니다.

선택적 투과성

아마도 생체막의 가장 중요한 특징은 선택적으로 투과할 수 있는 구조라는 것이다.이것은 그것을 건너려는 원자와 분자의 크기, 전하, 그리고 다른 화학적 성질이 그들이 그렇게 하는데 성공하는지 여부를 결정할 것이라는 것을 의미합니다.세포나 세포 소립을 주변으로부터 효과적으로 분리하기 위해서는 선택적 투과성이 필수적이다.생체막은 또한 필요에 따라 모양을 바꾸고 움직일 수 있는 특정한 기계적 또는 탄력적 특성을 가지고 있습니다.

일반적으로, 작은 소수성 분자는 단순 [12]확산에 의해 인지질 이중층을 쉽게 교차할 수 있다.

세포기능에 필요하지만 막에 자유롭게 확산할 수 없는 입자는 막수송단백질을 통해 유입되거나 막이 액포에 결합되어 그 내용물을 세포에 밀어넣을 수 있는 내구증(endocytosis)에 의해 흡수된다.많은 종류의 특수 플라즈마 막이 외부 환경으로부터 세포를 분리할 수 있습니다: 첨단, 기저부, 시냅스 전 및 시냅스 후 세포막, 편모, 섬모, 미세빌루스, 필로포디아와 편모세포, 그리고 편모세포의 사골막, 그리고 신경세포의 특수 미엘린과 수지상 척추막.혈장막은 또한 caveolae, 시냅스 후 밀도, podosome, invadopodium, demosome, hemidesmosome, 초점 접착, 그리고 세포 접합과 같은 다양한 형태의 "supramembrane" 구조를 형성할 수 있습니다.이러한 유형의 막은 지질과 단백질 조성에 차이가 있다.

세포 내 유기체도 만들 수 있다: 내막; 매끄럽고 거친 내소체; 석소체; 골지 장치; 리소좀; 미토콘드리아미온; 핵(내막과 외막), 과립; 세포소체; 세포소체(파고소체, 오토파고스)(시냅토솜, 아크로솜, 멜라노솜 및 크로마핀 과립을 포함) 및 분비 소포(시냅토솜, 아크로솜, 멜라노솜 및 크로마핀 과립 포함).다양한 종류의 생체막은 다양한 지질 및 단백질 조성을 가지고 있다.막의 함량은 막의 물리적, 생물학적 특성을 정의합니다.세포에서 약물을 퍼내는 배출 펌프와 같은 막의 일부 구성 요소는 의학에서 중요한 역할을 합니다.

유동성

인지질 이중층의 소수성 코어는 지질 [13]꼬리의 결합 주위로 회전하기 때문에 끊임없이 움직입니다.양층 굽힘과 잠김의 소수성 꼬리.그러나 친수성 헤드군은 물과의 수소 결합으로 회전과 이동성이 [13]제한돼 움직임이 적다.이것은 친수성 [6]헤드에 가까운 지질 이중층의 점도를 증가시킨다.

전이온도 이하에서는 이동성이 높은 지질이 겔상 [14]고체가 되는 움직임이 적어지면 지질 이중층은 유동성을 잃는다.전이 온도는 탄화수소 사슬 길이 및 지방산의 포화도와 같은 지질 이중층의 구성 요소에 따라 달라집니다.온도 의존성 유동성은 박테리아와 냉혈 유기체의 중요한 생리학적 속성을 구성합니다.이들 유기체는 온도 [6]변화에 따라 막지질 지방산 조성을 변화시킴으로써 일정한 유동성을 유지한다.

동물 세포에서 막 유동성은 스테롤 콜레스테롤의 함유로 조절된다.이 분자는 특히 플라스마 막에 다량으로 존재하며, 중량 기준으로 막 내 지질 중 약 20%를 구성한다.콜레스테롤 분자는 짧고 단단하기 때문에, 그들은 불포화 탄화수소 꼬리의 구부러진 부분에 의해 남겨진 인접 인지질 분자 사이의 공간을 채웁니다.이런 식으로 콜레스테롤은 이중층을 단단하게 만들어 더 단단하게 하고 [5]투과성을 떨어뜨리는 경향이 있다.

모든 세포에서 막의 유동성은 여러 가지 이유로 중요하다.그것은 예를 들어 세포 신호 전달에서 중요한 것처럼 막 단백질이 이중층의 평면에서 빠르게 확산되고 서로 상호작용할 수 있게 한다.그것은 막 지질과 단백질이 세포의 다른 영역으로 합성된 후 양층층으로 삽입되는 부위에서 확산되도록 합니다.그것은 막이 서로 융합하고 그들의 분자를 섞을 수 있게 하고, 세포가 분열할 때 막 분자가 딸 세포 사이에 고르게 분포하도록 한다.만약 생물학적 막이 유동적이지 않다면, 세포가 어떻게 살고, 자라고,[5] 번식할 수 있을지는 상상하기 어렵다.

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레퍼런스

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