세포막(2) - 막구조의 선택적 투과성

주제: 막 구조는 선택적 투과성을 초래한다.

생물막은 개별 분자의 특성을 넘어서는 특성을 가지며, 그 중 가장 중요한 특성 중 하나가 선택적 투과성(selective permeability)이다. 선택적 투과성은 세포막을 통과할 수 있는 물질을 제한하며, 세포가 외부 환경과 물질을 교환할 때 필수적인 역할을 한다. 세포는 필요한 물질(예: 영양소, O₂)을 선택적으로 흡수하고, 불필요한 물질(예: 대사 폐기물, CO₂)은 배출합니다. 또한, 세포는 Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl⁻ 등의 무기 이온 농도를 조절하여 내부 환경을 유지한다.

 

이 포스터에서는 생물막의 선택적 투과성에 대해 살펴보도록 하겠다.

 

1. 지질 이중층의 투과성(The Permeability of the Lipid Bilayer)

비극성 분자(예: 탄화수소, CO₂, O₂)는 소수성을 지니고 있어 지질 이중층을 쉽게 통과할 수 있다. 반면, 극성 분자나 이온은 수용성 특성으로 인해 지질 이중층을 통과하기 어렵다. 예를 들어, 포도당과 같은 극성 분자는 상대적으로 느리게 통과하고, 물도 비극성 분자에 비해 통과 속도가 낮다. 따라서 지질 이중층은 세포의 선택적 투과성을 위한 중요한 장벽 역할을 하지만, 물질 수송을 조절하는 주요 요소는 막에 내장된 단백질들이다.

 

2. 수송 단백질(Transport Proteins)

 

세포막을 직접 통과할 수 없는 특정 이온과 극성 분자는 수송 단백질(transport protein)을 통해 이동한다. 채널 단백질은 수용성 채널을 형성하여 특정 분자나 이온이 이를 통과할 수 있게 돕는다. 예를 들어, 아쿠아포린(aquaporin)은 물 분자의 빠른 이동을 촉진하는 채널 단백질이다. 또 다른 종류의 수송 단백질인 캐리어 단백질은 특정 분자를 결합하여 모양을 변화시킨 후 이를 세포막을 가로질러 운반한다. 이러한 수송 단백질들은 매우 특이적이며, 예를 들어 포도당 운반 단백질은 포도당만을 선택적으로 빠르게 이동시킨다. 세포막의 선택적 투과성은 지질 이중층의 특성과 수송 단백질의 선택성에 의해 결정된다.

 

요약

 

1. 생물막의 선택적 투과성

• 세포는 필요한 물질(예: 영양소, O₂)을 선택적으로 흡수하고, 불필요한 물질(예: 대사 폐기물, CO₂)을 배출하며, 내부 이온(Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl⁻) 농도를 조절함.

2. 지질 이중층의 투과성

• 비극성 분자: 탄화수소, CO₂, O₂ 등 소수성 성질로 인해 지질 이중층을 쉽게 통과.
• 극성 분자 및 이온: 수용성 특성 때문에 통과 속도가 느림 (예: 포도당, 물).

3. 수송 단백질(Transport Proteins)

• 채널 단백질: 수용성 채널을 제공하여 특정 분자나 이온이 통과하도록 도와줌 (예: 아쿠아포린을 통한 물 이동).
• 캐리어 단백질: 특정 분자를 결합한 후 구조 변화를 통해 세포막을 가로질러 운반 (예: 포도당 운반 단백질).

4. 결론

• 생물막의 선택적 투과성은 지질 이중층의 물리적 장벽과 수송 단백질의 특이성이 결합되어 이루어짐.

 

출처: 캠벨 생명과학 12판

캠벨 생명과학 12판 - 예스24