세포생물학(18)-세포와 세포소기관5

이번에는 액포부터 살펴보자. 액포는 식물세포에서 큰 비중을 차지하고 있는 소기관이다. 리소좀이 없는 대신에 가수분해 기능을 수행하며 액포 막의 수소이온 펌프가 내부를 산성 pH로 유지해준다. 주로 양분, 색소, 노폐물, 독성 물질 등을 저장한다. 세포가 성숙할수록 점점 커져서 오래된 세포에 특히 발달한다는 특징을 가지고 있다. 액포는 식물 세포 내에 여러 개가 존재하는데, 그중 제일 큰 것을 중심 액포라 한다. 내부에 많은 용질들이 들어 있어 액포가 삼투 현상에 의해 팽창한다면 세포벽에 큰 팽압을 가하게 된다.

원생생물 중 유글레나류는 특이하게도 액포 대신 액포와 유사한 기관인 수축포를 가지고 있다. 수축포는 세포 내로 들어오는 과량의 물을 저장하면서 팽창했다가 과하게 팽창한다면 세포가 터지지 않도록 수축해 물을 방출해준다. 삼투압과 팽압과 관련하여 수분 퍼텐셜 개념을 살펴보고 가자. 수분 퍼텐셜은 물의 자유 에너지 값으로 순수한 물의 수분 퍼텐셜을 0 MPa로 기준을 잡는다. 상대적으로 물이 세포질로 들어가려는 경향을 마이너스 부호로 정한다. 식은 이렇다. 수분 퍼텐셜 = 용질 퍼텐셜 + 압력 퍼텐셜. 이때 용질 퍼텐셜은 세포질 내의 용질때문에 발생하는 삼투압이고, 압력 퍼텐셜은 세포가 팽창하면서 세포벽을 미는 팽압이다. 또, 수분 퍼텐셜이 높은 곳에서 낮은 곳으로 물의 흐름이 생긴다. 액포에 대해 살펴봤다면 식물세포의 올레오솜과 글리옥시좀을 알아보자.

올레오솜은 식물 종자가 발생할 때 중성지방의 소기관인데, 종자가 만약 발아한다면 저장했던 지방산을 글리옥시좀으로 옮겨 당으로 바꿔 사용한다. 글리옥시좀은 식물 종자가 발아할 때에만 관찰되는 기관이고 올레오솜 근처에 위치한다. 올레오솜에서 이동한 지방산을 글리옥실산 회로를 통해 당으로 전환하는 특징이 있다. 식물 종자가 발아해 잎이 생겨 광합성을 하기 전까지 종자에게 당을 공급하게 된다. 글리옥시좀은 종자 발아 이후 광합성이 시작되면 퍼옥시좀으로 바뀌게 된다. 퍼옥시좀은 무어냐, 생물은 지방산을 에너지원으로 이용하는데 이를 분해하는 소기관으로는 미토콘드리아와 퍼옥시좀이 있다. 다만 미토콘드리아는 길이가 긴 지방산을 분해하는데 한계가 있어, 퍼옥시좀만이 산화를 통해 길이가 짧은 지방산으로 전환한다. 또, 퍼옥시좀은 독성을 해독하는데 중요한 역할을 한다. D-아미노산 산화효소,를 이용하여 독성 물질을 해독하고, 이때 생긴 과산화수소를 카탈라아제를 이용해 제거한다. 퍼옥시좀 일부는 조면소포체에서 새로 생기고, 대부분은 기존에 있던 퍼옥시좀이 분열을 해서 만들어진다. 이때, 자유 리보솜에서 합성된 단백질들이 직접 퍼옥시좀으로 들어가서 쓰인다.