Fluid mosaic model of cell membranes

세포막의 유동 모자이크 모델에 대해

알아봅시다

왜 유동모자이크 모델이라고 이름붙여졌을까요

세포막을 자세히 관찰해 봅시다

개념을 좀더 분명화 하기 위해

이 그림이 세포이고

이게 세포막이라면

세포막은 세포 내부와 외부를

분리해주는 기능을 합니다

우리는 지금 세포막의 횡단면을 보고 있습니다

이 그림에 따르면

아래는 세포 내부이고

위쪽은 세포 외부입니다

여기 작은 부분을

확대해 본다면

세포막은 인지질 이중층으로
이루어진 것을 알 수 있습니다

여기서 의문이 생길 수 있는데요

인지질이란 무엇일까요?

아주 좋은 질문입니다

인지질이 무엇인지 알게 된다면

이것들이 왜 그림처럼 이중층을 이루고 있고

많은 생명체의 막 구조들을 구성하는지

쉽게 이해할 수 있습니다

이것이 인지질의 구조인데요

이름에서 알 수 있듯이

이 지질은 인산기를 포함하고 있습니다

지질들은 공통적으로

예전 영상에서도 소개했듯이

물에 잘 녹지 않는다는 특징이 있습니다

이것은 인지질 또한 마찬가지입니다

탄화수소 꼬리들이

지방산에서 나오고 있고,

탄화수소 꼬리들은

전하를 띠거나 극성이 있지 않습니다

물은 극성분자이므로

수소결합을 통해서

자기들끼리 붙어있게 됩니다

하지만 탄화수소는 무극성이므로

물에 끌리지 않고

물도 탄화수소 꼬리에 끌리지 않습니다

그러므로 이 꼬리들은 소수성입니다

인지질에는 그림에서처럼

지질부분이라고 할 수 있는

탄화수소 꼬리들이 있지만

여기 인산기 머리를

보게 된다면

이 부분은 전하를 띠고 있습니다

하전된 분자들은 물 같은 극성분자와
상호작용을 잘 합니다

이 분자들은 잘 용해될 것이므로

인지질의 이 부분은 친수성을 띠게 됩니다

이렇게 친수성 부분과

소수성부분을

동시에 갖는 입자를

양친매성 분자라고 합니다

인지질은 양친매성을 갖으므로

물과 친한 부분인

친수성 부분도 갖고

물과 친하지 않은 부분인 소수성 부분도 갖게 됩니다

이 사실로부터 분자들이 왜

이런식으로 배열하는지 알 수 있습니다

잠깐 생각해보면

친수성 머리 부분은

세포 내부나 외부처럼

물이 많은 곳을 향할 것이고

소수성 꼬리 부분은

물을 피해서 이동하다 보면

자기들끼리 마주치게 될 것이고

결국 그림에서처럼

막의 내부에 존재하게 될 것입니다

흥미로운 점은 세포막의 구조가

양친매성 분자로 구성되어 있기 때문에

다음과 같은

인지질 이중층을 형성한다는 것입니다

이것은 사실 아주 흥미로운데요

세포형태의 생명체가 발생하기

훨씬 이전부터도

인지질이 자기들끼리 뭉쳐서

인지질 이중층으로 된 구를 형성했을 것입니다

그러면 이런 걸 상상해 볼 수 있겠네요

단면을 그려보면

좀더 깔끔히 그려봅시다

절반만 그려볼께요

그냥 이해를 돕기 위해서

전부 다 그려보겠습니다

이게 인지질 이중층 중

바깥쪽의 층이고,

이것이 인지질 이중층의 안쪽 층입니다

다시 한 번 말하지만, 이것은 단면입니다

그리고, 소수성 꼬리들이 이렇게 배치됩니다

다른 색으로 표시하죠

그림을 이해했으리라 믿습니다

양쪽 모두의 친수성 머리에 소수성 꼬리가 있다면

인지질은 순간적으로 이런 구조를
형성할 수 있습니다

이것은 자세히 보면

세포의 초기형태로 보입니다

물론 생명체가 되기 위해서는

자손에게 전달되는 정보가 있어야하고

어떤 형태로든 대사작용을 해야하고

다른 생명체의 조건을 만족해야 하지만

이 세포막의 기본 구조는

생명체가 생기기 전부터

인지질 같은 양친매성 물질들에 의해
생겼을 것입니다

자,

인지질 이중층을 이룬다는 것은 알겠지만

이 그림에 그려진 다른 것들은 무엇일까요?

이것들은 모두 단백질입니다

이것도 단백질이고

다른 것들도 모두 단백질입니다

여기 그려놓은 덩어리들도

단백질의 다양성을 표현한 것입니다

여기서 중요한 것은

세포를 생각했을 때, 단백질은 다양하고

복잡하게 세포막의 내부에 있거나

막 내부에 묻혀있습니다

세포막은 모두

동일한 인지질 이중층이 아니라

모두 조금씩 다릅니다

여기 이 단면을 본다면

많은 것들이 내부에 묻혀있습니다

그리고 여기 이 그림을 보면

모자이크처럼 묻혀있다고 할 수 있습니다

모자이크는 다양한 색과 성분으로 이루어진

그림을 의미합니다

세포막은 이런 모자이크처럼

다양한 단백질로 이루어저 있습니다

막을 관통하고 있는 단백질을

막관통 단백질이라고 하고

이들은 내재성 단백질의 한 종류입니다

내재성 단백질 중에는

한쪽의 면과 상호작용하는 단백질도 있고

막을 관통하는 단백질도 있습니다

또한, 당지질도 막을 구성합니다

그림에서 이것이 당지질인데요,

아주 흥미로운 분자입니다

이 분자는 소수성을 띠는

지질부분이 있기 때문에

막에 걸쳐 있을 수 있습니다

이것들은 막에 있는

다른 소수성 물질들과 안정적으로 존재할 수 있습니다

하지만, 이 분자는 반대쪽에 당 사슬이 있습니다

이 부분은 친수성을 띠므로

세포 바깥쪽을 향하게 됩니다

이 당 사슬은 사실

세포-세포 인식에 있어서 중요한 역할을 합니다

면역계는 이 당지질로

어떤 세포가 실제로

내 몸의 세포이고

공격하면 안되는지,

보호해야 하는 대상인지 알고,

또 어떤 세포가 외부에서 유입되었고

제거해야 하는지 구별해냅니다

사람들이 혈액형에 대해서 이야기 할 때

사실 적혈구 표면에

어떤 당지질을 갖는지를 말하는 것입니다

이것들 이외에도

당지질을 이용해서

세포를 인식하거나

표식을 남기는 방법은 다양합니다

간단한 구조의 당 사슬이

복잡하고 유용한 과정을

일으킨다는 것은 놀라운 일입니다

이런 당 사슬은 지질에만 있지 않고

단백질에도 존재할 수 있습니다

이 그림과 같이 당사슬이 결합한 단백질을
당단백질이라고 합니다

이것들을 모두 합친다면

모자이크가 나오게 됩니다

사실 콜레스트롤도 세포막에 묻혀있습니다

콜레스테롤은 지질이므로

막의 소수성 부분에 존재하고

막의 유동성을 조절하여

막이 너무 유동적이거나
너무 딱딱하지 않도록 조절합니다

이것이 콜레스테롤입니다

모자이크의 의미에 대해서 알아보았는데

유동은 무슨 의미일까요?

방금 콜레스테롤의 역할 중

적당한 유동성을 갖도록 조절하는
것에 대해서 이야기 했습니다

세포막은 딱딱한 구조가 아닙니다

여기 이 부분이 밀쳐지거나

뽑혀져 나가게 된다면

인지질들이 다시 재정렬되어

틈새를 매꾸어줍니다

즉, 구성성분이 모두 떠다닌다고 생각할 수 있습니다

막은 사실 샐러드 드레싱이나 기름과

농도가 비슷합니다

즉, 막은 흔히 상상하는

풍선같은 고무 감촉이 아닌 액체입니다

구성성분들이 자유롭게 이동하는

유체막임에도 불구하고

두 개의 환경을 분리하는데는 효과적입니다

세포 내부의 환경과

세포 외부의 환경으로 말입니다

여기서 유동모자이크 모델의 이름이 유래하였습니다