세포질

세포질은 살아있는 진핵 세포에서 세포핵을 제외한 세포 내의 모든 구조물과 물질을 뜻하는 반면에 원핵 세포의 세포질은 세포 내의 모든 내용물을 뜻한다. 세포질은 세포막 안에 있는 액체 상태 물질과 세포내 소기관들로 구분되는데, 세포내 소기관은 핵, 소포체, 골지체, 미토콘드리아, 리소좀, 페록시좀, 세포골격, 중심체, 액체 등을 포함한다 (그림 1). 세포질을 구성하는 복잡하고 다양한 구조물과 성분은 세포 소기관, 세포질, 그리고 내포물 세 가지 용어로 나뉜다.

(그림 1) 세포의 구조; 1) 핵인, 2) 핵, 3) 리보솜, 4) 소낭, 5) 조소포체, 6) 골지체, 7)세포골격, 8) 활면소포체, 9) 미토콘드리아, 11) 세포질, 12) 리소좀, 13) 중심체, 14) 세포막 ( http://commons.wikimedia.org/wiki/Main_Page )

목차

세포내 소기관(organelles)은 일반적으로 세포 내에서 특정 기능을 가진 막 결합 구조로서, 핵, 소포체, 골지체, 리소좀, 미토콘드리아, 식물 세포의 엽록체, 그리고 액포 등이 포함된다. 핵은 이중 막으로 구성된 구형의 소기관으로서 유전자 물질 DNA를 세포질로 분리시켜 핵 안에 보관한다. 소포체는 막의 표면에 있는 리보솜이 합성하는 단백질을 받아서 모식을 통해 완성시켜서 골지체로 보낸다. 골지체는 소포체로부터 받은 단백질을 여러 가지 당화 과정으로 모식하여 각 단백질의 최종 목적지로 내보낸다. 미토콘드리아는 이중 막으로 구성되어 있으며 자신의 유전체를 가지고 있으며 전자전달계를 이용하여 ATP를 합성하는 소기관이다. 식물의 엽록체는 엽록소를 통하여 광합성 반응을 일으킨다.

세포질은 세포막내 소기관에 포함되어 있지 않은 부분이다. 세포질은 세포 부피의 약 70 %를 차지하는데, 세포골격 필라멘트, 물에 용해되는 단백질, mRNAs, 그리고 물 등이 섞여 있는 복잡한 혼합물이다. 세포질의 필라멘트는 세포골격을 구성하는 액틴 필라멘트, 중간 필라멘트, 그리고 미세소관과 같은 단백질 필라멘트뿐만 아니라, 가용성 단백질, 리보솜, 프로테아좀, 그리고 저장고로 사용되는 여러 작은 막구조물로 이루어진다. 세포질에서 과립 상태로 있으면서 좀 더 유동적인 부분을 내형질 (endoplasm)이라고 부른다. 반면에 섬유성 물질과 고분자 단백질들이 고농도로 용해되어 있는 지역은 ‘고분자 군집(macromolecular crowding)’ 효과를 나타나기 때문에 이런 부위의 세포질은 이상적인 용해제로 작용하지 못한다. 이러한 고분자 군집 효과는 세포질에 존재하는 분자들 사이의 상호 작용에 커다란 영향을 끼친다.

세포질 내포물은 세포질에 부유하는 불용성 물질의 작은 입자들로 이루어진다. 내포물은 여러 가지 세포 유형에서 광범위하게 존재하며, 식물 세포의 이산화규소 결정체부터 전분이나 글리코겐과 같은 에너지 저장 물질의 과립 형태에 이르기까지 다양하다. 가장 일반적인 예는 지방산과 스테롤과 같은 지질을 저장하는 방법으로 원핵 생물과 진핵 생물 모두에서 사용되는 지질과 단백질로 구성된 공 모양의 지질 방울 (lipid droplet)이다. 지질 방울은 지질을 저장하는 수단으로 사용되기 때문에 지방 세포에서 가장 많이 차지하지만 다른 여러 가지 세포 유형에도 널리 분포한다. 

가장 일반적인 예는 지방산과 스테롤과 같은 지질을 저장하는 방법으로 원핵 생물과 진핵 생물 모두에서 사용되는 지질과 단백질로 구성된 공 모양의 지질 방울이다. 지질 방울은 지질을 저장하는 수단으로 사용되기 때문에 지방세포에서 가장 많이 차지하지만 다른 여러 가지 세포 유형에도 널리 분포한다. 

글리코겐은 동물의 근육세포와 간세포에 가장 많이 있으면서, 활면소포체 주변에 집중되어 있다. 글리코겐은 세포의 중요한 에너지 원이기 때문에 에너지 대사가 왕성한 세포에서 글리코겐 분해에 관여하는 효소도 글리코겐 과립과 함께 분포한다.

세포질에서 발견되는 결정체 구조는 세포의 종류에 따라 다르게 발견된다. 예를 들어 대식세포나 정소에 있는 세르톨리(Sertoli) 세포에서 많이 발견된다. 결정체 구조가 담고 있는 분자는 대부분이 단백질이다. 세포질에서 결정체를 담고 있는 소기관에는 핵, 미토콘드리아, 소포체, 골지체 등이 있다.

색소체에는 적혈구의 헤모글로빈를 비롯하여 멜라닌 세포가 합성하는 멜라닌 색소체, 망막 세포가 만드는 색소체, 중뇌의 흑질이 만드는 색소체, 그리고 중앙신경계를 구성하는 뉴런이 합성하는 고동색의 리포퓨진 등이 있다. 이들 색소체들은 세포질 내포물로서 세포를 방어하는 역할을 한다.

세포 밖으로 분비되는 분자들은 매우 다양해서, 호르몬, 점액 물질, 소화 효소, 신경전달물질 등을 포함한다. 호르몬, 소화 효소, 신경전달 물질과 같이 특정한 신호에 반응하여 세포가 분비하는 물질들은 세포질 내포물의 형태로 보관된다.

세포 소기관, 세포질, 세포질 내포물, 지질 방울, 글리코겐 방울, 결정체, 색소체, 분비 분자

필수세포생물학 (Alberts, 4판, 교보문고)