생체막의 성질

생체막의 성질

모든 세포는 세포막을 가지고 있습니다. 진핵세포는 막으로 둘러싸인 소기관도 가지고 있습니다. 막 구조를 분자 수준에서 보면 지질과 단백질로 이루어져 있습니다. 

 

포스포글리세라이드는 친양쪽성 물질의 훌륭한 예로 막의 주요한 지질성분입니다. 지질 이중막의 존재는 소수성 상호작용에 의존합니다. 이러한 이중막은 생체막에 대한 모델로 자주 사용됩니다. 왜냐하면 내부가 소수성이며 작은 물질과 이온의 수송을 조절할 수 있는 능력이 있다는 점과 같이 공통적인 특징을 많이 가지고 있기도 하지만, 실험실에서 연구하기에는 생체막보다 더 간단하고 쉽기 때문입니다. 

 

지질 이중막

지질 이중막

생체막은 지질 구성성분의 일부로서 포스포글리세라이드뿐만 아니라 당지질을 포함하고 있습니다. 스테로이드는 진핵생물에 존재합니다. 동물 세포막에는 콜레스테롤이 있고, 식물에는 파이토스테롤이라 부르는 유사 화합물이 존재합니다. 막의 지질 이중막 부분에서 극성 머리 부분은 물과 접촉하고 있고, 비극성 꼬리는 막의 내부에 놓여 있습니다. 이중막의 전체 배열은 반데르발스 및 소수성 상호작용과 같은 비공유성 상호작용에 의해서 유지됩니다. 이중막의 표면은 극성이며 전하를 띤 작용기들이 포함되어 있습니다. 이중막의 내부는 비극성 탄화수소인데, 포화지방산 및 불포화지방산 사슬과 융합-고리 시스템의 콜레스테롤로 구성되어 있습니다. 이중막의 내층과 외층에는 모두 지질 혼합물이 포함되어 있는데 그 조성이 다르며, 이 점은 내층과 외층을 서로 구별하는 데 사용될 수 있습니다. 부피가 큰 분자들은 외층에 존재하며 작은 분자들은 내층에 존재하는 경향이 있습니다.

 

이중막 내부의 탄화수소 배열은 규칙적이며 단단할 수도 있고, 불규칙적이며 유동적일 수도 있습니다. 이중막의 유동성은 그 조성에 따라 달라집니다. 포화지방산의 경우에는, 탄화수소 사슬이 일직선으로 나란히 배열되어 있어서 이중막 안의 분자들이 조밀하게 밀집되어 포개져 있으며, 따라서 단단합니다. 불포화지방산은 탄화수소 사슬이 꺾여 있는데, 이러한 꺾임은 포화지방산에는 없습니다. 이러한 꺾임 때문에 사슬이 불규칙하게 포개지게 되어 곧은 포화사슬들보다 더 벌어진 구조가 만들어집니다. 따라서 탄화수소 사슬에 시스 이중결합을 갖고 있는 불포화지방산 때문에 불규칙적인 구조가 생기고, 이로 인해 이중막의 유동성이 커집니다. 이중막의 지질성분들은 항상 움직임이 있는데, 더 유동적인 이중막에서는 움직임이 더 크고,, 좀 더 굳은 이중막에서는 움직임이 덜합니다.

 

콜레스테롤이 존재하면 이에 의해서도 막이 더 규칙적이고 단단해질 수 있습니다. 콜레스테롤의 융합-고리 구조는 그 구조 자체가 매우 단단합니다. 그리고 콜레스테롤이 존재하면 포화지방산의 곧게 뻗어 있는 사슬 배열이 반데르발스 상호작용에 의해 안정화됩니다. 식물 세포막의 지질 부분은 동물 세포막의 지질 부분보다 불포화지방산, 특히 다중불포화 지방산의 비율이 높습니다. 결과적으로 동물 세포막은 식물 세포막보다 덜 유동적이며 스테로이드를 거의 함유하고 있지 않은 원핵세포의 막이 가장 유동성이 큽니다. 

 

열을 가하면 규칙적인 이중막이 덜 규칙적인 상태로 됩니다. 비교적 불규칙적인 이중막은 좀더 불규칙적으로 됩니다. 이러한 협동적 전이는 독특한 온도에서 일어납니다.

 

이중막이 굽어 있기 때문에 내부층은 분자들이 더 조밀하게 겹쳐져 있습니다. 세레브로사이드와 같이 부피가 큰 분자들은 외층에 위치하려는 경향이 높습니다. 

-출처- Biochemistry 라이프사이언스 생화학 편 발췌