세포생물학(15)-세포와 세포소기관2

원핵생물의 세포벽을 살펴보자. 원핵생물의 세포벽은 세포막의 바깥쪽에 위치하고, 세포의 모양을 유지하고 삼투 현상에 의해 세포가 터지지 않도록 보호한다. 진정 세균의 경우에는 세포벽으로 펩티도글리칸을 갖고 있다. 펩티도글리칸은 N-아세틸글루코사민과 N-아세틸 뮤람산의 베타 1-4 결합이 반복적으로 있는 구조이며 선형의 다당류들 사이에 아미노산들이 교차 결합하는 특징을 갖는다.

라이소자임이라는 가수분해효소는 다당류 사이에 베타 1-4 결합을 파괴할 수 있고, 페니실린은 트랜스 펩티다아제를 저해해 아미노산의 교차 결합 형성을 방해해 원핵생물을 용혈 시켜 죽인다. 고세균의 경우엔 슈도 펩티도글리칸을 갖는다. 슈도 펩티도글리칸은 N-아세틸글루코사민과 N-아세틸탈로사미뉴론산의 베타 1-3 결합이 반복적으로 있는 구조이다. 진정 세균과 마찬가지로 선형 다당류들 사이에 아미노산들이 교차 결합을 형성하지만 진정 세균이 갖고 있는 아미노산의 종류와는 다르다. 그 덕에 라이소자임, 페니실린 등 진정 세균 저해제들에 내성이 있다.

진정 세균의 종류에는 그람 염색법에 따라 두 가지로 나뉜다. 그람 양성균과 그람 음성균이 있다. 그람 염색법에 대해서 살펴보자. 일단, 세균 콜로니를 슬라이드 글라스 위에 얇게 도말하고 공기 중에서 건조시킨 후, 알코올램프로 열처리해서 세포 내부를 고정시킨다. 그다음 크리스탈 바이올렛을 처리한 후 물로 씻어낸다. 크리스탈 바이올렛은 세포벽 속으로 침투해 세포벽을 보라색으로 염색한다. 요오드 용액을 처리한 후 물로 씻어내는데 이 과정에서 요오드와 크리스탈 바이올렛이 결합해 결정을 이룬다. 에탄올 또는 아세톤을 처리한 후 물로 씻어낸다. 이때 그람 양성균의 세포벽은 두꺼워 크리스탈 바이올렛 결정이 남아 있지만, 그람 음성균의 세포벽은 얇아 빠져나간다. 후에 사프라닌 또는 푹신을 처리한 후 물로 씻어낸다. 색이 빠진 그람 음성균의 세포벽에 이 염색약들이 물 들어 붉은색을 띠게 된다. 이렇게 세포벽이 두꺼운 그람 양성균과 세포벽이 상대적으로 얇은 그람 음성균이 결정된다.

각각의 특징을 더 자세하게 얘기해보자. 그람 양성균의 두꺼운 세포벽엔 테이코산이 관찰된다. 아직 테이코산의 역할에 대해서 크게 밝혀진 바는 없다. 그람 양성균의 예로는 고초균이 있다. 그람 음성균의 특징은 얇은 펩티도글리칸층 바깥쪽으로 외막이 존재하는 것이고, 외막에 지질 다당류가 관찰된단 것이다. 지질 다당류는 지질 A 부분과 O다당류로 이루어져 있다. 이 중 지질 A 부분이 독성을 나타낸다. 그람 음성균의 대표적인 예로는 대장균이 있다.