진핵생물의 구조와 소기관 - 3 (미세소관,미세섬유,중간섬유)

세포골격

미세소관,미세섬유,중간섬유 (출처:https://www.macmillanhighered.com/BrainHoney/Resource/6716/digital_first_content/trunk/test/morris2e/morris2e_ch10_5.html)

 

(i) 미세소관 : 세포의 뼈대 역할 수행, 세포를 가로질러 원거리 물질 수송 관여

기본 단위체 : 자유 튜불린(α튜불린 + β튜블린의 이량체 구조)>속이 빈 원통 모양으로 미세소관 중합체 형성

-(+) 말단 : β-튜불린 노출, (-) 말단 : α-튜불린 노출

 

*자유 튜불린 농도가 높을 때 미세소관 신장 

-자유 튜불린 내의 α,β 튜불린이 모두 GTP가 붙은 상태일 때 친화력이 높아 미세소관에 결합함

-일정 시간이 지나면 β튜불린의 GTP가 GDP로 가수분해 되어 친화력이 낮은 형태가 됨

-미세소관 말단의 GTP가 가수분해 되기 전에 다른 자유 튜불린이 와서 붙으면 계속 신장됨

-동적 평형이 될 때까지 신장이 일어남

 

*자유 튜불린 농도가 낮을 때 미세소관 분해

-미세소관 말단의 β튜불린에 있던 GTP가 GDP로 가수분해 됨

-친화력이 낮은 형태로 바뀐 말단의 자유 튜불린들이 차례로 떨어져 나감

-동적 평형이 될 때까지 분해가 일어남

 

*미세소관 (+),(-) 말단의 신장 속도가 다름

-(+) 말단이 (-) 말단보다 신장이 일어나기 위한 임계 농도가 훨씬 낮음

 

*37도에서 미세소관 합성이 가장 잘 일어남

 

ㄱ) 중심체

간기의 세포에서 핵의 한쪽 측면에 위치함

동물세포의 미세소관 형성 중심부 역할을 함

고리 모양으로 박혀 있는 γ튜불린에 자유 튜불린들이 차례로 결합해 방사형으로 뻗어나감

 

ㄴ) 세포분열과 방추사

세포분열 시 중심체는 S기~G2기에 걸쳐 복제됨

복제된 중심체는 함께 있다가 M기 초에 서로 분리되어 각각 성상체를 형성함

성상체가 세포의 양끝으로 이동할 때, 미세소관이 분해된 후 성상체에서 방추사로 재배열됨

 

ㄷ) 섬모와 편모

*세포 표면에서 뻗은 가늘고 긴 운동 부속 기관

섬모 : 세포 표면을 따라 물질들을 이동시킴

편모 : 세포를 운동 방향으로 추진함

-섬모, 편모의 기본 구조는 동일함, 섬모는 편모보다 짧고 훨씬 많이 존재함

*미세소관 다발을 뻗어 세포막이 융기하여 편모, 섬모가 만들어짐

-기저체 : (9+0)식 구조 → 융기부 : (9+2)식 구조

-디네인 단백질이 미세소관을 활주 시킴

 

ㄹ) 식물의 세포벽 형성

미세소관이 식물세포의 세포질 피층에 나란히 정렬됨

막관통 단백질인 셀룰로오스 신테이스가 미세소관을 따라 이동함

미세소관의 정렬 방향과 나란히 셀룰로오스를 합성해서 세포벽이 생김

 

(ii) 중간 섬유 : 세포 지지, 세포 소기관들을 고정

선형의 폴리펩티드가 밧줄처럼 연속적으로 꼬인 구조

물리적 힘을 많이 받는 세포의 세포질에 풍부하게 존재

-세포의 특정 부위에 가해진 힘을 분산시켜 세포와 세포막의 물리적 파괴를 막음

중간 섬유는 미세섬유, 미세소관과 다른 특징들을 지님

-단위체가 선형의 폴리펩티드이며, 뉴클레오티드가 결합하지 않음

-(+), (-) 말단의 극성이 없음

-운동 단백질이 결합하지 않음

-균류, 식물에서는 발견되지 않음

 

(iii) 미세섬유 세포막 근처의 구조 형성, 막 근처의 물질 수송 관여

기본 단위체 : G-액틴 > 두 가닥이 나선형으로 꼬인 긴 막대 모양의 F-액틴 중합체 형성

 

*G액틴 농도가 높을 때 미세섬유 신장

-G액틴에 ATP가 붙은 상태일 때 친화력이 높아 미세섬유에 결합함

-일정 시간이 지나면 G액틴의 ATP가 가수분해 되어 친화력이 낮은 형태가 됨

-미세섬유 말단의 ATP가 가수분해 되기 전에 다른 G액틴이 와서 붙으면 계속 신장됨

-동적 평형이 될 때까지 신장이 일어남

 

*G액틴의 농다가 낮을 때 미세섬유 분해

미세섬유 말단의 G액틴에 있던 ATP가 ADP로 가수분해 됨

-친화력이 낮은 형태로 바뀐 말단의 G액틴들이 차례로 떨어져 나감

-동적 평형이 될 때까지 분해가 일어남

 

*미세섬유 (+), (-) 말단의 신장 속도가 다름

-(+) 말단이 (-) 말단보다 신장이 일어나기 위한 임계 농도가 훨씬 낮음

 

ㄱ) 세포질 피층의 세포골격 형성

미세섬유와 여러 단백질들이 교차 결합을 형성해 탄력 있는 세포막 구조를 만듦

ㄴ) 미세 융모 형성

-수많은 미세 융모의 소장 상피세포의 표면적을 넓혀 물질 흡수의 효율이 높아짐

ㄷ) 근육의 수축

-운동 단백질인 미오신이 ATP를 소모하면서 미세섬유를 활주 시켜 근수축이 일어남

ㄹ)수축환의 형성

동물세포는 세포분열 중 M기 말기에 세포질의 함입이 일어남

-적도판에 미세섬유로 구성된 수축환이 생겨 세포를 조임

ㅁ) 신경관 발생

-양서류 배아의 발생 중 척삭이 외배엽 세포층 일부에 유도 신호를 줌

-신호를 받은 세포 내에서 미세소관이 재배열되어 세포가 길어지고 미세섬유가 재배열되어 정단면을 조여 세포들이 안쪽으로 함입됨 > 세포들이 안 쪽을 ㅗ떨어져 들어가 원통형의 신경관이 됨

ㅂ) 세포질 피층의 물질 수송

-키네신이 미세소관 위를 움직이면서 세포 내부를 가로질러 소낭을 피층으로 수송함

-세포질 피층에서 소낭을 미오신으로 전달하면 미세섬유 위를 따라 이동해서 최종 국소적 위치로 옮김

ㅅ) 세포질 유동

-일부 단세포 조류에서 세포질 피층에 발달한 미세섬유를 따라 소포체 등의 소기관이 계속 한 방향으로 순환하는 현상이 관찰됨

ㅇ) 파고시토시스

-물질이 세포막의 비특이적 수용체에 결합하면, 미세섬유가 재배열되며 세포막을 융기한 위족이 생김
ㅈ) 아메바 운동

-유도인자의 신호를 받으면, 세포는 신호가 온 방향으로 이동함

-진행 방향의 미세섬유는 합성, 신장하고, 반대쪽 끝의 미세섬유는 분해, 수축함

-인테그린 단백질로 구성된 국소 연접이 ECM에 접촉

-미세섬유가 세포질 쪽으로 연결되어 국소 연접을 지지함