제3장 세포표면과 세포골격 먹장어(hagfish)는 포식동물로부터 자신의 몸을 보호하기 위해 점액성분을 내뿜는데, 결국 자신도 이 점액성분으로부터 탈출하여 자유로운 활동을 해야 한다. 우리는 이러한 일련의 과정을 통하여 세포골격과 필라멘트에 관한 내용을 이해할 수 있게 된다.

3.1 세포막과 세포의 기능 장기이식 거부반응 세포표면이란 세포 구성원의 일부에 속하는데, 특히 세포 자체의 3차원적 구조와 모양새를 갖추는 구조적 요인으로 작용하며 한편으로는 세포의 위치와 이동 그리고 세포와 세포, 세포와 환경 간의 상호작용을 수행하도록 도와준다. 세포골격: 진핵세포에서 관찰되는 단백질의 그물망 구조로 세포의 형태와 운동성에 관여한다. 그림 3.1 세포의 형태. 백혈구의 세포골격과 세포표면 성분에 의해 이동성과 비자기 인식이 이루어진다. 이 사진은 외부의 다른 조직에 대해 거부반응을 나타내는 T 림프구의 모습을 나타낸 것이다.

3.2 세포막의 구조 인지질이중층: 친수성 머리부분과 소수성 꼬리부분 수분이 포함된 세포 내외의 환경을 효율적으로 분배할 수 있음 그림 3.2 막을 이루는 인지질의 구조. (A) 인지질의 분자구조를 나타내는데, 친수성 머리부분과 소수성 꼬리부분으로 나뉜다. (B) 인지질이중층 구조를 나타낸 사진과 모식도이다.

3.2 세포막의 구조 세포막은 이중의 지질분자 외에도 단백질과 여러 가지의 물질들이 지질층 내부에 함입되어 있거나 외부로 연결되어 있는데, 이러한 성분들에 의해 물질의 이동과 인식 등의 기능이 나타난다. 인지질의 측면확산과 단백질의 이동이 보장되며 때에 따라서는 단백질이 매우 빠르게 움직이기 때문에 유동모자이크모델이라고 부르기도 한다. 그림 3.3 세포막의 구조. 세포막은 인지질과 단백질로 구성되는데, 특히 식물세포에는 셀룰로오스 섬유로 형성된 세포벽이 막을 둘러싸고 있다.

+ 개념정리 막은 세포 내부와 이를 둘러싼 환경 간의 장벽을 만드는 인지질로부터 형성된다. 인지질의 특성상 이중층 구조 내부에서는 소수성을 띤다. 단백질은 유동모자이크 구조 안에서 지질이중층 구조를 견고히 해준다.

3.3 확산: 막을 통한 수동적 흐름 (1) 확산이란 물질이 고농도에서 저농도로 이동하는 현상을 말한다 세포의 특수한 기능 중 하나로는 이온을 포함한 여러 물질들의 세포 안팎에서의 농도를 유지하는 것 수용액 상태에서 용해된 물질을 용질이라고 하고 용해시키는 액체를 용매라고 한다. 상이한 농도로 이루어진 두 계에서 용매가 고농도에서 저농도로 이동하여 평형에 도달하는 현상을 확산이라고 한다. 확산이란 농도 차이에 의해 연속적으로 일어나는 물질의 이동 현상으로 평형 농도에 이르기까지 진행되는데, 특히 열에 의해서 확산속도는 빨라진다. 그림 3.4 물질의 확산. 하나의 계를 이루는 공간에서 그 속에 포함된 분자나 원자는 각각 동일한 공간을 차지하게 된다. 이러한 이유로 말미암아 물질은 평형에 도달할 때까지 고농도에서 저농도로 이동하는데, 이러한 현상을 확산이라고 한다.

3.3 확산: 막을 통한 수동적 흐름 (1) 확산이란 물질이 고농도에서 저농도로 이동하는 현상을 말한다 농도기울기에 따라 고농도에서 저농도로 물질이 이동하는 현상은 지극히 자연스러운 것인데, 이러한 현상은 농도 차이 외에도 전하나 pH 및 압력 등에서도 마찬가지로 나타난다. 단순환산에서는 에너지가 사용되지 않으며 막을 통한 물질의 농도에 대한 평형이 이루어진다. 막을 통한 물질의 이동이 동일한 속도로 전후좌우 자유로이 이루어지면서 평형 상태를 유지하는 현상을 동적 평형이라고 한다. 그림 3.4 물질의 확산. 하나의 계를 이루는 공간에서 그 속에 포함된 분자나 원자는 각각 동일한 공간을 차지하게 된다. 이러한 이유로 말미암아 물질은 평형에 도달할 때까지 고농도에서 저농도로 이동하는데, 이러한 현상을 확산이라고 한다.

3.3 확산: 막을 통한 수동적 흐름 (2) 삼투현상은 물의 이동이다 생체막을 통한 물의 확산 이동을 삼투현상이라고 하는데, 용해된 물질의 농도에 따라서 물의 이동방향과 양이 결정된다. 삼투현상의 경우, 용질은 반투성 막을 통과하지 못하기 때문에 물이 이동하여 희석된 부분의 용질의 농도를 상대적으로 농축시킴으로써 양쪽의 농도를 같게 해준다. 그림 3.5 삼투현상. 물질의 이동 중에서 물분자의 이동을 삼투현상이라 한다. 이 경우 물의 이동방향은 물질의 농도가 높은 쪽으로 일어난다.

3.3 확산: 막을 통한 수동적 흐름 (2) 삼투현상은 물의 이동이다 등장액, 고장액, 등장액 식물세포에는 세포벽이 있기 때문에 이러한 현상이 동물세포보다 급격히 일어나지는 않는다. 그림 3.6 확산에 의한 적혈구의 모양 변화. 주변의 환경에 따른 적혈구의 형태 변화를 관찰했다. 등장액(A)과 고장액(B) 및 저장액(C)에 담긴 적혈구의 모습이 나타나 있다.

3.3 확산: 막을 통한 수동적 흐름 (2) 삼투현상은 물의 이동이다 세포의 모양이 변하게 되면 기능이 제대로 발휘하지 못하기 때문에, 단세포 생명체는 그들의 모양을 유지하기 위해 스스로 삼투현상을 조절한다. 짚신벌레는 수축포라고 하는 특수한 구조가 물을 세포 외부로 배출시키는 작용을 하여 그들의 모양이 유지되고 결국에는 정상적인 기능을 수행할 수 있다. 그림 3.7 수생 생물체에 의한 물의 배출. 수생 생물인 짚신벌레는 자신의 형태를 유지하기 위해 수축포라는 구조를 이용하여 세포 속의 물을 내뿜어 버린다.

3.3 확산: 막을 통한 수동적 흐름 (2) 삼투현상은 물의 이동이다 식물세포에서는 물을 외부로 버리는 대신 세포벽이 견고한 지지역할을 수행하게 되며, 이러한 삼투압에 대한 세포벽에 의해 생기는 상반된 힘을 팽압이라고 한다. 그림 3.8 확산 조절을 통한 식물세포의 형태유지. 식물세포는 주변에 비해 높은 농도의 용질을 가진다. 따라서 세포 내로 물이 들어오며 이 물은 액포에 저장된다. 그 결과 세포의 안쪽에서는 팽압이 발생한다.

+ 개념정리 용질은 확산에 의해 고농도에서 저농도로 이동한다. 세포에서는 동적 평형을 유지함으로써 농도 기울기가 조절된다. 물은 세포 기능에 필수 불가결한 요소로 삼투에 의해 세포 내부로 들어가게 된다. 세포의 장력은 외부에 대한 내부의 용해 염 농도 수치로 나타난다.

(1) 채널을 통해 빠른 속도로 수동적 이동이 가능하다 3.4 수송단백질 (1) 채널을 통해 빠른 속도로 수동적 이동이 가능하다 인지질의 이중층 구조는 세포막에서 일어나는 물질의 확산 시 이온과 극성분자에 대해서 이동을 방해하는 요소로 작용한다. 막을 통한 이들 물질의 이동은 지질이중층 구조가 아닌 수송단백질에 의해 수행된다. 채널구조와 운반체 및 펌프 등의 세가지 유형으로 존재 그림 3.9 막을 통한 물질의 이동. 막을 통한 물질의 수송에는 단순확산과 촉진확산 및 능동수송 등의 방법이 사용된다.

(1) 채널을 통해 빠른 속도로 수동적 이동이 가능하다 3.4 수송단백질 (1) 채널을 통해 빠른 속도로 수동적 이동이 가능하다 채널구조의 수송단백질은 물질의 이동 통로를 제공하는데, 채널의 크기와 내부의 전하 상태에 따라 이동되는 분자와 이온의 종류가 결정된다. 닫힘 구조가 존재해서 세포의 상태에 따라서 같은 물질이라도 출입을 조절할 수가 있다. 단순확산과 비교해 볼 때 이러한 채널단백질에 의한 수송을 촉진확산이라 한다. 그림 3.9 막을 통한 물질의 이동. 막을 통한 물질의 수송에는 단순확산과 촉진확산 및 능동수송 등의 방법이 사용된다.

(2) 운반체는 물질을 한쪽에서 다른 쪽으로 이동시킨다 3.4 수송단백질 (2) 운반체는 물질을 한쪽에서 다른 쪽으로 이동시킨다 운반체단백질은 특정 이온이나 분자를 결합시킨 후 막의 반대편으로 이동되도록 자신의 구조를 변형시킨 다음 내보내는 방식으로 물질을 운반한다. 에너지를 사용하지 않는 수동수송 (passive transport)과 에너지 요구성 능동수송 (active transport)이 있다. 능동수송은 반드시 ATP와 같은 에너지가 사용된다. 그림 3.9 막을 통한 물질의 이동. 막을 통한 물질의 수송에는 단순확산과 촉진확산 및 능동수송 등의 방법이 사용된다.

3.4 수송단백질 (3) 펌프는 분자나 이온을 농도 기울기에 역행해서 이동시키는 데 에너지를 사용한다 나트륨-칼륨 펌프 세포는 평상시 그들의 기본적인 기능을 수행하기 위하여 내부에 고농도의 칼륨이온 (K+)과 저농도의 나트륨이온 (Na+)을 가진다. ATP를 사용하여 3개의 나트륨을 세포 밖으로 보내고 2개의 칼륨을 세포 내로 이동시킴. 그림 3.10 나트륨-칼륨 펌프(Na⁺-K⁺ 펌프). 세포막에 존재하는 운반체 단백질 중 나트륨-칼륨 펌프는 에너지(ATP)를 사용하여 Na⁺와 K⁺을 순차적으로 이동시킨다.

3.4 수송단백질 (3) 펌프는 분자나 이온을 농도 기울기에 역행해서 이동시키는 데 에너지를 사용한다 공동수송 세포막 외부로 ATP를 사용한 수소이온의 능동수송이 일어나면 세포막과 세포벽 사이의 공간에는 수소이온들이 고농도로 존재하게 되며, 이로 말미암아 수소이온의 농도기울기가 형성되어 결국 수소이온은 막의 내부로 이동이 되는데 이때 sucrose가 같은 운반체에 담겨 동시에 내부로 운반되는 것이다. 그림 3.11 공동수송. 식물세포에서는 막에 존재하는 양성자 펌프를 이용해 수소이온을 능동수송한 후 이를 통해 당분의 공동수송이 일어난다.

(4) 소낭은 물질을 한꺼번에 대량으로 이동시킨다 3.4 수송단백질 (4) 소낭은 물질을 한꺼번에 대량으로 이동시킨다 대부분의 수용성 분자들은 크기가 작기 때문에 단순확산이나 촉진확산 또는 능동수송에 의해 쉽게 막을 통과하지만, 박테리아를 포함한 보다 큰 물질들은 세포막의 변형에 의해 생긴 소낭에 의해서만 출입이 가능하다. Exocytosis: 우유 성분과 같은 큰 입자를 세포 외부로 이동시키는 현상 지질이중층의 막이 소낭을 형성  세포막 쪽으로 서서히 이동하여 세포막과 만나 융합된 다음 방출. 그림 3.12 엔도시토시스와 엑소시토시스. 엔도시토시스란 큰 입자나 세균을 세포 내부로 받아들이는 과정을 말하며, 엑소시토시스는 반대의 과정을 통해 세포 내부의 노폐물을 바깥으로 버리는 것이다.

(4) 소낭은 물질을 한꺼번에 대량으로 이동시킨다 3.4 수송단백질 (4) 소낭은 물질을 한꺼번에 대량으로 이동시킨다 Endocytosis: 세포표면에 존재하는 큰 물질이 내부로 들어오는 과정으로, 물질을 둘러싼 세포의 막성분이 안으로 유입되어 소낭을 형성한 후 세포질 내부로 유입된다. 그림 3.13 엔도시토시스의 세 가지 유형. 엔도시토시스는 세 가지의 방법, 즉 음세포작용(A)과 식세포작용(B) 및 수용체 매개성 엔도시토시스(C)에 의해 일어난다. 이 과정은 백혈구의 막 표면과 간세포에서도 관찰되는데, 특히 간세포의 경우 혈액 속의 콜레스테롤을 흡수하는 과정에서 저밀도지방단백질 (LDL)이 간세포로 흡수될 때 이 방법이 사용된다.

(4) 소낭은 물질을 한꺼번에 대량으로 이동시킨다 3.4 수송단백질 (4) 소낭은 물질을 한꺼번에 대량으로 이동시킨다 Transcytosis: 엔도시토시스와 엑소시토시스가 병행되어 물질수송이 일어나는 것 세포의 한 부분을 통하여 물질이 이동하여 들어온 후 다시 다른 부분을 통하여 나가는 수송으로, 소화계에서 흡수된 영양물질이 혈액으로 이동할 때 가장 많이 사용되는 것으로 알려져 있다.

+ 개념정리 세포는 막을 통한 영양물질의 흡수에 있어서 다양한 메커니즘을 사용한다. 세포막에 존재하는 단백질은 채널이나 운반체 및 수용체 등으로 작용한다. 막을 통한 물질의 이동방법에는 확산과 단백질에 의한 촉진 및 에너지를 사용한 능동수송 등이 있다. 물질의 종류에 따라 농도 기울기를 이용한 공동수송에 의해 세포로 들어갈 수 있다.

3.5 세포골격 (1) 미세소관은 튜불린단백질로 구성된다 우리의 몸은 형태와 운동성 및 내부 결속을 위해 단단한 골격을 유지한다. 세포 또한 내부에 소관과 필라멘트로 그물망이 형성되어 있어서 세포 구성물질에 대한 이동과 모양이 유지된다. 세포골격이란 진핵세포에서 관찰되는 미세한 단백질 막대와 관으로 구성된 그물망 구조로서 세포소기관의 위치와 세포의 삼차원적 형태를 결정짓는 요인으로 작용한다. 구성 성분인 단백질의 종류와 모양, 크기에 따라 미세소관, 미세필라멘트 및 중간필라멘트 등의 세 가지 유형이 존재한다. 그림 3.14 세포골격. 세포골격을 이루는 세 가지 주요 성분으로는 미세소관과 미세필라멘트 및 중간필라멘트가 있다. 사진의 노란색 부분은 특수 염색한 세포골격을 나타낸다.

3.5 세포골격 (1) 미세소관은 튜불린단백질로 구성된다 미세소관은 튜불린이라고 하는 단백질의 이합체가 지름 25 nm인 원통 모양으로 조립된 구조로 그 길이는 세포에 따라 달라질 수 있다. 세포분열과 같은 기능이 수행될 때, 튜불린 이합체가 중합되어 기존의 미세소관은 신장되어 기능을 수행하게 되고 분열이 종료되면 다시 이합체로 해리된다. 특정약물을 통한 미세소관의 형성이나 해리를 조절하는 항암치료 가능. 그림 3.15 섬모와 편모. 사람의 호흡기에 붙어있는 섬모(A)는 회전운동으로 먼지를 걸러내고, 정자에 달린 편모(B)는 유영을 통해 정자가 이동하도록 한다.

3.5 세포골격 (1) 미세소관은 튜불린단백질로 구성된다 섬모와 편모는 세포의 운동성 기구로, 미세소관으로 구성된다. 개개의 섬모구조를 보면 짝을 이루는 미세소관이 바깥으로 9개가 둘러싸고 안쪽으로는 한 쌍의 미세소관이 중앙에 배열된 ‘9+2’의 모양을 하고 있다. 바깥과 안쪽의 각 미세소관은 다시 디네인이라고 하는 운동성 단백질에 의해 연결. 편모도 ‘9+2’ 그림 3.16 미세소관에 의한 세포의 운동성. 편모와 섬모를 구성하는 미세소관은 ‘9+2’의 구조적인 배열 상태를 나타낸다. (A) 디네인이 미세소관 주변이합체들을 결합시키며, 또한 주변이합체와 중심이합체를 결합시킨다. (B) 편모의 횡단면을 보여주는 전자현미경 사진. (C) 미세소관의 기저부가 편모를 세포에 부착시킨다.

3.5 세포골격 (2) 미세필라멘트는 액틴단백질로 구성된다 액틴단백질로 구성된 미세필라멘트가 존재 미세필라멘트는 밀고 당기는 장력에 강하여 세포 자체를 보호할 뿐만 아니라 세포 간의 연결과 여러 가지의 세포 기능에 관여. 미오신은 ATP로부터 에너지를 받아 액틴 필라멘트를 움직인다 (근육수축). 액틴과 미오신의 상호작용에 의해 세포의 운동이나 세포질 성분의 이동 또는 세포질분열 등이 일어난다. 그림 3.17 근육의 미세구조. 근육조직에서 액틴 미세필라멘트는 미오신 필라멘트와의 상호작용에 의한 활주운동을 일으킴으로써 수축현상을 나타낸다.

3.5 세포골격 (3) 중간필라멘트는 발판을 제공한다 중간필라멘트란 그 크기가 미세소관 (지름 25 nm)과 미세필라멘트 (지름 7 nm)의 중간에 해당하는 10 nm에서 비롯된 용어. 단백질 이합체가 2개씩 모여 긴 가닥을 형성하고 다시 여러 가닥이 서로 길게 꼬여있는 구조를 이룬다. 피부와 신경세포에서 흔하게 관찰됨 그림 3.18 피부에 존재하는 중간필라멘트. 케라틴 중간필라멘트는 표피의 기저층 세포를 내부적으로 지지하게 되는데(A), 비정상적인 중간필라멘트에 의해 기저층 세포의 지지기능이 약화되면, 피부에 물집이 생기고 벗겨져 버리는 수포성 표피 박리증(epidermolysis bullosa)이라는 질병이 나타난다(B).

그림 3. A 적혈구 세포막. 적혈구는 혈관 내에서 순환하는 동안 혈액의 흐름으로 인해 생기는 큰 힘(난류)을 극복해야 한다

그림 3.B 닻 모양의 구조물이 필요한 세포. 디스트로핀은 막단백질로서 세포골격을 세포막에 연결시켜주는 역할을 하여 근육세포 구조를 안정화시킨다.

+ 개념정리 세포골격은 세 가지 유형의 단백질 구조로 되어 있다- 미세소관, 미세필라멘트, 중간필라멘트. 미세소관이 세포의 이동성에 국한된 반면, 미세필라멘트와 중간필라멘트는 힘과 구조적인 요소에 관여되어 있다. 액틴단백질은 세포의 수축 시 미오신과 상호작용한다.

(1) 동물세포의 연접유형은 기능에 따라 구분된다 3.6 세포의 신호와 응답 (1) 동물세포의 연접유형은 기능에 따라 구분된다 모든 생명체는 환경의 변화를 탐지하여 반응을 일으킨다. 단세포 생물조차도 자극에 반응하여 움직임으로써 그들의 생존을 영위하게 된다. 동물세포에는 여러 가지 유형의 세포 간 연접기구가 존재한다. 밀착연접 (tight junction)은 서로 이웃한 세포막이 융합된 부위를 말하는데, 세포의 연결부위는 띠 모양의 구조물이 둘러싸게 되며 대개 소화관 내 상피세포의 세포 접촉면에서 관찰된다. 그림 3.19 동물세포의 연접. 밀착연접은 이웃한 세포의 막이 서로 융합되는 것이고, 데스모좀은 점이나 띠에 의해 연결되며 막의 융합은 일어나지 않는다. 또한 간극연접은 이웃한 세포끼리 세포질이 연결됨으로써 이를 통해 작은 물질의 이동이 가능해진다.

(1) 동물세포의 연접유형은 기능에 따라 구분된다 3.6 세포의 신호와 응답 (1) 동물세포의 연접유형은 기능에 따라 구분된다 인간 뇌의 모세혈관을 구성하는 내피세포는 밀착연접에 의해 단단히 고정되어 있어서 각종 화학물질의 출입을 엄격히 통제함으로써 이로 인한 뇌 조직의 손상을 예방할 수 있다. 데스모좀 (desmosome): 두 세포 간에는 중간필라멘트로 연결되어 한 점에서 막이 서로 부착되는 접촉부위를 말하며 막 사이에는 융합이 일어나지 않는데, 피부세포의 연결부위에서 널리 관찰. 그림 3.19 동물세포의 연접. 밀착연접은 이웃한 세포의 막이 서로 융합되는 것이고, 데스모좀은 점이나 띠에 의해 연결되며 막의 융합은 일어나지 않는다. 또한 간극연접은 이웃한 세포끼리 세포질이 연결됨으로써 이를 통해 작은 물질의 이동이 가능해진다.

(1) 동물세포의 연접유형은 기능에 따라 구분된다 3.6 세포의 신호와 응답 (1) 동물세포의 연접유형은 기능에 따라 구분된다 간극연접 (gap junction): 소화관 내의 근육이나 심장을 구성하는 근육세포 등 여러 종류의 동물세포에서 나타나는 연결방식으로, 이웃한 세포의 세포질이 간극에 의해 서로 연결되기 때문에 이를 통하여 이온이나 영양물질 등 작은 분자들이 이동할 수 있다. 그림 3.19 동물세포의 연접. 밀착연접은 이웃한 세포의 막이 서로 융합되는 것이고, 데스모좀은 점이나 띠에 의해 연결되며 막의 융합은 일어나지 않는다. 또한 간극연접은 이웃한 세포끼리 세포질이 연결됨으로써 이를 통해 작은 물질의 이동이 가능해진다.

3.6 세포의 신호와 응답 (2) 세포벽은 구조를 보완하면서 상호작용을 하게끔 되어 있다 대부분의 세균과 곰팡이, 조류 및 식물 등의 세포막은 세포벽으로 둘러싸여 있다. 세포벽은 장벽으로서의 기능뿐만 아니라 세포의 모양과 부피의 조절 및 세포분화와 관련된 다양한 물질과의 상호작용을 일으킨다. 그림 3.20 식물세포의 결합. 식물세포는 세포벽이 존재하기 때문에 그 연결구조가 매우 복잡하다. 세포막 외부로 일차벽과 이차벽이 형성되고, 중간에 세포벽이 얇아지는 부분에서 원형질연락사의 구조가 나타난다.

3.6 세포의 신호와 응답 (2) 세포벽은 구조를 보완하면서 상호작용을 하게끔 되어 있다 세포 간의 통신과 기능을 조절하는 방법으로 양쪽의 세포막이 연결되어 원형질연락사를 형성한다. 그림 3.20 식물세포의 결합. 식물세포는 세포벽이 존재하기 때문에 그 연결구조가 매우 복잡하다. 세포막 외부로 일차벽과 이차벽이 형성되고, 중간에 세포벽이 얇아지는 부분에서 원형질연락사의 구조가 나타난다.

3.6 세포의 신호와 응답 (2) 세포벽은 구조를 보완하면서 상호작용을 하게끔 되어 있다 원형질연락사는 식물세포에서 세포질을 통하여 터널 모양으로 두 세포가 상호 연결되는 구조인데 물과 양분의 전달, 오일 또는 과즙을 분비하는 통로가 된다.

3.6 세포의 신호와 응답 (3) 세포 부착성은 세포의 운동을 야기한다 상처나 감염에 의해 통증과 부종을 일으키는 염증반응을 들 수가 있는데, 이때 혈관 속을 순환하던 백혈구는 상처부위로 이동하여 혈관 벽 세포 사이를 헤집고 나오게 된다. 여러 종류의 세포부착분자가 순차적으로 작용하여 백혈구의 이동을 돕게 됨 그림 3.21 세포의 부착은 방어 메커니즘을 돕는다. 세포부착분자(CAMs)는 백혈구를 상처부위로 이동시키는 역할을 한다.

3.6 세포의 신호와 응답 (4) 신호전달과정에 의해 메시지가 전달된다 세포가 외부로부터 정보를 받아서 그 신호를 증폭하고 반응을 일으키는 과정을 신호전달이라 한다. 그림 3.22 신호의 전달. 신호의 전달과정은 막 표면의 수용기에 1차 전달자가 결합함으로써 시작된다. 그 신호는 세포막에 존재하는 조절자와 효소로 차례대로 전달되어 세포 내부에 cAMP와 같은 2차 전달자를 만들어내고, 이에 따라서 세포 내의 반응이 일어난다.

3.6 세포의 신호와 응답 (4) 신호전달과정에 의해 메시지가 전달된다 식물과 동물 및 미생물 등 대부분의 생물은 자신이 사용하는 신호물질로 일산화질소 (NO)와 cAMP를 사용한다. 세포막은 화학물질에 의한 신호전달의 과정에 있어서 중요한 부분이 된다. 특히 막에 결합된 단백질이 주된 기능을 수행하는데, 그 중 수용기 단백질이 제일 먼저 신호전달과정에 관여한다.

3.6 세포의 신호와 응답 (4) 신호전달과정에 의해 메시지가 전달된다 비아그라는 신호전달과정과 관련이 있다. 비아그라가 세포질 내에서 cGMP와 결합하여 cGMP 분해효소의 작용을 방해하게 되면 cGMP는 계속 세포에 남게 된다. 이로 말미암아 cGMP에 의한 혈관근육 이완현상이 나타나 그 속으로 혈액이 고이게 된다.

+ 개념정리 세포는 세포 간의 구조와 기능을 유지하기 위해 특수한 결합을 이룬다. 동물세포를 제외한 모든 생명체의 세포에는 견고한 세포벽이 존재함으로써 세포의 모양과 힘을 유지할 수 있다. 세포 부착에 의해 특정 조직 내의 세포반응이 유지된다. 신호전달과정에서 세포 간의 조화로운 활동을 일으키기 위해 물질 분자를 이용한 메시지의 전달이 일어난다.

3장 핵심내용 세포표면은 세포와 외부환경 간의 선택적 접촉 영역이다. 메시지를 받아서 전달하고 세포 내부로 들어오거나 나가는 물질을 조절하며, 다른 세포나 외부 물질에 대한 부착이나 상호작용 등을 매개한다. 세포표면의 특징은 종이나 개체, 조직에 따라 구분되는데 일반적으로 생체막은 이동 가능한 단백질과 당단백질, 당지질이 포함된 인지질의 이중층 구조로 되어 있다. 물질이 세포막을 통과하는 몇 가지 과정 중 가장 널리 알려진 방법으로 확산을 들 수 있으며, 이는 농도 기울기에 따른 물질의 이동 현상이다. 세포는 그 세포 내 용질의 농도가 변하더라도 모양을 일정하게 유지하게끔 되어 있다. 수송단백질은 막을 통과할 수 있으며, 엔도시토시스의 경우 비교적 큰 물질들을 세포막 내 소낭의 형태로 만든 후 세포 내부로 들어가게 한다. 세포골격은 막대 구조와 소관이 그물처럼 되어 있으며 세포의 모양이나 지지 그리고 운동 기능을 가진다.

연접은 세포와 세포 간의 연결구조로서 특정 세포를 붙잡아 두거나 물질의 이동 통로를 제공한다. 동물세포를 제외한 대부분의 세포는 바깥에 세포벽이 있다. 세포벽은 모양유지와 신호전달의 기능을 한다. 세포부착물질에 의해 세포와 세포가 접촉할 수 있으며 이에 따라 특수한 기능이 수행된다. 신호전달이란 세포가 특수 임무를 수행할 수 있도록 메시지를 전달하는 과정을 일컫는데, 이러한 과정에는 막수용체가 관련되어 있다.