세포질

3. 물리적 성질

미토콘드리아를 비롯한 대부분의 세포 소기관은 모계 배우자로부터 세포에 기여한다. 과거에는 세포질이 활동적이지 않다고 여겨졌으나, 새로운 연구에 따르면 세포질은 점소성 거동과 세포질 네트워크 내 결합 파괴 상호 속도의 척도를 통해 세포 안팎으로 영양분 이동과 흐름을 제어한다.^[21]

세포질의 물질적 특성은 지속적인 연구 과제이다. 광학 핀셋을 사용하여 살아있는 포유류 세포질의 역학적 거동을 결정하는 방법이 설명되었다.^[22]

3. 1. 졸-겔 (Sol-Gel)

3. 2. 유리 (Glass)

3. 3. 기타 관점

4. 구성 요소

세포질은 세포질 기질, 세포 소기관, 세포질 내포물(세포질 봉입체)의 세 가지 주요 요소로 구성된다. 세포질의 액체 성분은 이온, 효소, 탄수화물, 염, 단백질, RNA와 같은 거대 분자로 구성되며, 투명질이라고도 불린다. 세포질의 최대 80%까지 차지한다.

액체 성분은 주변 상태나 세포 활동에 따라 젤 형태(세포 젤)나 액체 형태(세포액)일 수 있다. 세포 가장자리는 젤과 비슷하고, 내부는 액체 상태인 경우가 많다. 세포질 내부의 비용해성 구성 요소로는 미토콘드리아, 엽록체, 리보솜, 과산화소체와 같은 세포소기관, 액포, 세포골격 등이 있으며, 소포체나 골지체와 같은 복잡한 세포막 구조 역시 구성 요소이다.

세포질은 세포골격 필라멘트, 용해된 분자 및 물의 복잡한 혼합물로, 세포 부피의 약 70%를 차지한다. 액틴 필라멘트 및 미세 소관과 같은 단백질 필라멘트 외에도 용해성 단백질, 리보솜, 프로테아좀, 볼트 복합체와 같은 작은 구조도 포함된다.^[14] 세포질 내부는 과립성이고 유동적인 내형질이라고 불린다. 단백질과 같은 용해된 거대분자의 높은 농도로 인해 거대분자 혼잡 현상이 발생하여 세포질은 이상 용액으로 작용하지 않으며, 이는 세포질 구성 요소 간 상호 작용을 변화시킨다.

4. 1. 세포질 기질 (Cytosol)

4. 2. 세포소기관 (Organelles)

4. 3. 세포질 내포물 (Cytoplasmic inclusions)

5. 세포에 따른 세포질의 차이

모든 세포는 세포질을 가지고 있지만, 생물 분류에 따라 그 특성은 매우 다르다. 동물 세포에서는 세포질이 거의 세포 부피의 절반을 차지하지만, 식물 세포에서는 액포의 존재로 인해 세포질이 훨씬 적은 부피를 차지한다.

6. 기능

세포질은 세포의 모양과 항상성을 유지하고, 세포 소기관들을 지탱하는 역할을 한다. 또한 물질대사에 사용되는, 생명 유지에 필수적인 화학 물질을 저장하는 장소이기도 하다.^[8]

세포질의 다양한 구성 요소가 어떻게 상호작용하여 세포의 구조를 유지하면서 세포 소기관의 이동을 가능하게 하는지는 아직 명확하게 밝혀지지 않았다. 세포질 구성 요소의 흐름은 세포질의 투과성에 의존하는 여러 세포 기능에서 중요한 역할을 한다.^[8] 예를 들어 세포 신호 전달 과정은 신호 분자가 세포 전체로 확산되는 방식에 따라 달라진다.^[9] 칼슘 이온과 같은 작은 신호 분자는 쉽게 확산되지만, 더 큰 분자와 세포 내 구조는 세포질을 통과하기 위해 도움이 필요하다.^[10]

세포질이 유리처럼 행동하여 유리 전이에 접근한다는 가설이 있다.^[10] 이 이론에 따르면, 세포질 구성 요소의 농도가 높아질수록 세포질은 액체보다 고체 유리처럼 행동하며, 더 중요한 세포질 구성 요소를 제자리에 고정시킨다. 세포의 대사 활동은 세포질을 유동화하여 이러한 구성 요소의 이동을 돕는 것으로 생각된다.^[10] 휴면기와 같이 대사 활동이 없을 때 세포가 유리화되는 능력은 방어 전략으로 유용할 수 있다. 고체 유리 세포질은 세포 내 구조를 고정하여 손상을 방지하고, 작은 단백질과 대사 물질의 전달을 허용하여 세포가 휴면 상태에서 부활할 때 성장을 시작하도록 돕는다.^[10]

운동 단백질에 의해 유발되는 세포 내의 총 무작위 힘은 세포질 구성 요소의 비-브라운 운동을 설명한다.^[13]

세포질은 막으로 둘러싸인 소기관 내에 포함되지 않은 부분이다. 세포 부피의 약 70%를 차지하며, 세포골격 필라멘트, 용해된 분자 및 물의 복잡한 혼합물이다. 세포질의 필라멘트에는 액틴 필라멘트, 미세 소관과 같은 단백질 필라멘트뿐만 아니라 용해성 단백질과 리보솜, 프로테아좀, 볼트 복합체와 같은 작은 구조가 포함된다.^[14] 세포질의 내부, 과립성 및 더 유동적인 부분을 내형질이라고 한다.

단백질과 같은 용해된 거대분자의 높은 농도로 인해 거대분자 혼잡 현상이 발생하며, 세포질은 이상 용액으로 작용하지 않는다. 이러한 혼잡 효과는 세포질 구성 요소 간의 상호 작용을 변화시킨다.

세포질, 미토콘드리아, 대부분의 세포 소기관은 모계 배우자로부터 세포에 기여한다. 세포질이 활동적이라는 개념을 무시하는 이전의 정보와는 달리, 새로운 연구에 따르면 세포질은 점소성 거동과 세포질 네트워크 내 결합 파괴 상호 속도의 척도를 통해 세포 안팎으로의 영양분 이동과 흐름을 제어하는 것으로 나타났다.^[21]

세포질의 물질적 특성은 지속적인 연구 과제이다. 광학 핀셋을 사용하여 살아있는 포유류 세포질의 역학적 거동을 결정하는 방법이 설명되었다.^[22]

참조

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_[4] 서적 Handbuch der Gewebelehre des Menschen Wilhelm Engelmann 1863
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_[6] 서적 Water deficits and plant growth, Vol. III. Plant responses and control of water balance. Academic Press 1972
_[7] 논문 Ueber den Theilungsvorgang der Zellkerne und das Verhältnis der Kernteilung zur Zellteilung https://www.biodiver[...]
_[8] 논문 Computational Methods in Cell Biology
_[9] 논문 Longitudinal diffusion in retinal rod and cone outer segment cytoplasm: the consequence of cell structure 2004-04
_[10] 논문 The bacterial cytoplasm has glass-like properties and is fluidized by metabolic activity 2014-01
_[11] 논문 The contractile vacuole in Euplotes: An example of the sol-gel reversibility of cytoplasm
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