색소체

색소체는 이중 막으로 이루어진 세포 소기관으로 식물 내에서 영양분을 생성하거나 저장하는 역할을 주로 담당한다. 이름에서 알 수 있듯이 색소체는 종종 색소를 가지고 있는데, 이 색소의 종류가 식물 세포의 색깔을 결정짓는다. 색소체는 색깔 및 발달 과정에 따라 크게 전색소체, 엽록체, 유색체, 백색체 등으로 나뉜다. 녹색의 엽록소를 가진 색소체를 엽록체(chloroplast), 녹색이 아닌 다른 색소를 가지고 있는 색소체를 유색체라고 부르며 백색체는 색소가 없고, 주로 녹말을 저장하는 역할을 한다. 색소체의 존재는 다른 진핵생물들과 구분되는 식물 세포 특징 중 하나이다.

목차

색소체의 기원은 보통 내부공생설(endosymbiosis)으로 설명되고 있다. 내부공생설은 1905년 Konstantin Mereschkowski에 의해 처음 제안되었다. 단일 종속영양 원생생물이 스스로 광합성이 가능한 시아노박테리아를 삼키고, 소화하는 대신 세포 내에 유지하는 것을 택하면서 시작되었다고 가설한다. 그 후, 포획된 세포는 세포 내 소기관으로 환원되어 다음 세대로 전달이 되었다고 추정한다.¹⁾²⁾ 1923년, 이반 월린(Ivan Wallin)은 미토콘드리아의 기원에 대해 설명할 때 이와 같은 공생설 이론을 확장하였다.

내부공생설의 모식도. (출처:한국식물학회)

색소체의 분류. (출처:한국식물학회)

- 전색소체

분열 조직에 존재하는 작은 소포체를 전색소체라고 부르며 무색의 미성숙한 색소체다. 추후에 세포의 분화가 시작되면 전색소체는 유색체나 백색체로 발달된다.

- 유색체

모든 색소를 가진 색소체는 유색체 혹은 잡색체라고 부르며, 특히 녹색의 엽록소를 가진 색소체는 엽록체라 지칭하며 따로 분류한다. 유색체는 지배적인 색소에 따라 엽홍체, 갈색체, 황색체 등으로 나뉜다. 유색체로 인해 꽃과 과일, 지는 잎 등에서 다양한 색을 관찰할 수 있다. 또한 유색체는 꽃에서 수분매개자를 유인하는 역할을 수행하기도 한다.

- 엽록체

유색체 중 녹색의 엽록소를 가진 엽록체는 식물의 생존에 있어서 매우 중요한 세포내 소기관으로 태양 에너지를 세포가 이용할 수 있는 화학 에너지로 변환한다. 엽록체 내의 엽록소는 태양 에너지를 붙잡아 변환하여 ATP와 NADPH에 저장한다. 이 과정에서 이산화탄소를 흡수하며 산소를 내보낸다.

- 백색체

식물의 저장조직에서 발견되는 무색의 색소체를 백색체라고 부른다. 대부분 저장 기관으로 쓰이며 저장되는 물질이 무엇인가에 따라 이름이 달라진다. 모든 백색체는 빛을 받게 되면 착색이 되며 추후에 광합성을 수행할 수 있는 유전적 잠재성을 가지고 있다.

1. Archibald JM (2009) The puzzle of plastid evolution. Current Biology, 19: R81–R88
2. Martin W, Rujan T, Richly E 등 (2002) Evolutionary analysis of Arabidopsis, cyanobacterial, and chloroplast genomes reveals plastid phylogeny and thousands of cyanobacterial genes in the nucleus. Proceedings National Academy of Sciences USA, 99: 12246–12251