물질대사 세포소기관
⑴ 미토콘드리아(mitochondria) : 진핵세포의 에너지 생성 세포소기관
① 이중막 구조 : 외막과 내막, 막간 공간(intermembrane space)으로 구분
② 외막
○ 포린(열린 통로) 존재 : 5,000 Da보다 작은 물질(예 : 이온)은 자유롭게 드나듦
○ TOM, SAM(sorting and assembly machinery) 등이 존재
○ TSPO(translocator protein)
○ 콜레스테롤을 미토콘드리아 내부로 수송
○ 포르피린 이동, 헴 합성, 스테로이드 합성 등에 이용
○ apoptosis, proliferation 등에 관여
○ 신경 염증, 종양 등의 바이오마커로 사용되는 외막 막단백질
○ 막간 공간의 고농도의 H+는 포린으로 나가지 못함
③ 내막
○ 원핵생물의 원형질막과 유사
○ 카디오리핀 : 제한적 물질 수송. 막투과성을 낮춤. 주로 전자전달계가 존재하는 부분
○ 수송 단백질 종류 : H+-피루브산 정방향 공수송 (능동수송), H+-pi 정방향 공수송, 숙신산 운반체, ADP-ATP 역방향 공수송, 셔틀, ATPase, 시트룰린 및 오르니틴 (자유롭게 이동)
○ TIM, OXA(oxidase assembly) 등이 존재
④ 기질(matrix)
○ 미토콘드리아 DNA(환형), RNA, 리보솜(70S)
○ 미토콘드리아 유전체학
○ 동물세포의 50-75 %의 β 산화가 일어남
⑤ 크리스테(cristae) : 미토콘드리아 내부의 접힘 구조
⑥ 막간 공간(intermembrane space)
○ Mia40 등이 존재
⑦ 특징
○ 미토콘드리아는 스스로 증식할 수 있음
○ 미토콘드리아 내부로 단순확산 해서 들어오는 탄소는 12-C까지 가능함
⑧ 기능
○ ATP 생성
○ 지방산 산화
○ 아세틸-CoA 생성
○ 케톤체 합성
⑵ 엽록체(chloroplast) : 동물세포에는 없음
① 이중막(외막, 내막), 막간 공간(intermembrane space)
② 스트로마(stroma)
○ 엽록체 DNA(환형), RNA, 리보솜(70S)
○ 세포질 단백질은 1차 신호단백질이 있어 스트로마로 이동 및 신호단백질 제거
③ 그라나(granum) : 틸라코이드가 쌓여 있는(라멜라 구조) 부분
○ 스트로마 라멜라 : 틸라코이드에서 스트로마와 맞닿은 부분
○ 그라나 라멜라 : 틸라코이드에서 그라나와 맞닿은 부분
④ 틸라코이드(thylokoid) : 광합성이 일어나는 단위. 막에 카드오리핀 존재
○ 세포질 단백질은 2차 신호단백질이 있어 틸라코이드막으로 이동 및 신호단백질 제거
○ ATP 합성효소는 미토콘드리아 내막, 틸라코이드막에 위치
○ 미토콘드리아 : 염기성 환경 → 산성 환경으로 놓이면 ATP 합성 시작
○ 엽록체 : 산성 환경 → 염기성 환경으로 놓이면 ATP 합성 시작
⑤ 기능
○ NADPH, ATP 생성
○ 포도당 합성
○ 지방산 합성
⑥ (참고) 엽록체 유전체학
⑦ (참고) 백색체(leucoplast) : 엽록소 ×, 포도당 → 전분, 식물세포에 존재, 무나 파의 흰색 부분
⑧ (참고) 색소체(유색체, plastid)
○ 카로틴(오렌지색), 크산토필(노란색) 등 함유
○ 식물에만 존재; 당근, 고추, 토마토 등에 많이 분포
○ 지방산 합성, 5탄당 인산화경로가 일어남
⑶ 세포 분획법
① 세포파쇄액 → 핵 + 상층액 : 1000 g, 10분
② 핵을 제외한 상층액 → 엽록체 + 상층액 : 3000 g, 10분
③ 엽록체를 제외한 상층액 → 미토콘드리아 + 상층액 : 20000 g, 10분
