[세포생물학] 엽록체, 미토콘드리아의 구조와 특징 + 퍼옥시즘과 글리옥시좀

엽록체

엽록체는 빛 에너지를 이용하여 포도당을 합성하는 세포소기관입니다. 외막과 내막의 이중막 구조로 형성되어 있으며 외막은 물질 투과성이 높습니다. (ATP 합성효소는 내막이 아닌 틸라코이드 막에 존재합니다.)

 

스트로마에서는 캘빈회로가 돌며 CO2를 당으로 변형시키는 기능을 하고, 캘빈회로효소와 루비스코 큰 단위체 등이 존재합니다.

 

** 스트로마에는 자기 DNA와 자기 리보솜이 둘 다 존재하기 때문에 전사와 번역이 모두 일어날 수 있습니다.

** 루비스코 큰 단위체는 스스로 생성하며, 루비스코 작은 단위체는 자유리보솜이 합성합니다.

   자유리보솜에서 합성한 단백질은 첫 번째 signal을 절단하면서 스트로마로 유입됩니다. (= 루비스코 작은 단위체)

   그 다음 두 번째 signal을 절단하면서 틸라코이드 내부로 유입됩니다. (= 전자전달계를 구성하는 단백질)

 

 

미토콘드리아

미토콘드리아의 주 역할은 물질을 분해(산화)시켜 에너지를 얻는 것입니다. 반면 물질을 합성할 때도 있는데 피루브산 카르복실화 효소를 합성합니다. 피루브산 카르복실라아제는 피루브산을 옥살아세트산(OAA)으로 만드는 역할을 합니다. (이렇게 합성된 옥살아세트산은 PEP가 될 수 있습니다.)

 

미토콘드리아의 외막은 포린 단백질로 구성되어 분자들이 자유롭게 막을 통과할 수 있습니다.

미토콘드리아의 내막은 카디오리핀으로 구성되어 친수성 분자들의 투과를 막습니다. (전자전달계가 존재함을 의미)

- 내막을 통과할 수 있는 물질들에는 자유인산기, 피루브산, ADP/ATP, 말산, 아스파라트산, 시트르산 등이 있습니다.

기질에는 환형의 DNA, 70s 리보솜이 있습니다. TCA 또는 beta 산화에 관련된 기질들은 자유리보솜에 의해 공급받습니다.

 

자유리보솜은 signal 1개를 절단하며 외막과 내막을 통과하여 미토콘드리아의 기질까지 들어오게 됩니다. 따라서 미토콘드리아 내막에 있는 단백질이 잘못되었는지 확인하려면 미토콘드리아의 기질에 있는 단백질을 검사하면 됩니다. (같은 원리로 TCA 회로가 잘못되었는지 확인하려면 핵 내부에 있는 단백질을 검사하면 됩니다.)

 

미토콘드리아에 연계되는 개념으로 공생설도 있는데 첫 번째 개념으로 이중막이 있습니다. 단일막 세포가 있을 때 호기성 세균이 유입되어 만들어졌다는 설입니다. (그리고 공생이 되려면 세포벽이 없어야 함)

그리고 호기성 세균의 원형질막에 전자전달계가 있는데 이것이 미토콘드리아의 내막의 전자전달계와 비슷합니다.

마지막으로 70s 리보솜과 환형의 이중나선 DNA가 있기 때문에 이 또한 공생설의 증거가 됩니다.

 

* 미토콘드리아와 엽록체의 공통점 : 주로 이분법으로 증식을 하며, 70s 리보솜을 가지고 있어 단백질을 스스로 합성할 수 있고, 주로 모계 유전을 합니다.

---

분량의 길이 균형이 맞지 않아 세포 소기관 퍼옥시좀과 글리옥시좀 정리본을 같이 첨부합니다.

 

퍼옥시좀

 

퍼옥시좀은 소포체에서 기원되며 이분법으로 증식합니다. 산화효소가 많아 (H2O2 많음) 활성산소가 존재합니다.

** 이것은 미토콘드리아의 활성산소와 비교해볼 수 있는데, 

   미토콘드리아의 전자전달계에 퀴논이 O2를 활성산소 O 라디칼을 형성합니다. 

   이것은 H2O2를 형성하여 글루타티온이 반응하여 다시 H2O로 만들어줍니다. (2GSH -> 2GSSG)

   (이 때 “글루타티온”을 반응하게 만드는 것이 NADP+와 NADPH입니다.)

 

미토콘드리아의 beta 산화 cycle은 아세틸 CoA를 만들어 TCA cycle을 돌리는 것(에너지 생성)이 목적이고,

퍼옥시좀에서 생성되는 아세틸 CoA는 다른 물질 합성의 전구체 역할을 한다는 것이 큰 차이점입니다.

 

그리고 동물세포에서도 지질에 매우 긴 지방산 사슬이 있을 때 이 지질을 퍼옥시좀에서 beta 산화시켜서 미토콘드리아로 보내는 역할을 하기도 합니다. 미토콘드리아 내막으로 유입되어 signal이 절단된 단백질들은 TCA 회로나 beta 산화에 대한 효소가 됩니다.

 

 

글리옥시좀

글리옥시좀은 저장된 지질을 당으로 전환시키는 역할을 합니다. 식물이 빛을 못 받는 어두운 환경이면 퍼옥시즘이 글리옥시좀으로 바뀌며 역으로 빛이 많은 환경에서는 글리옥시좀이 퍼옥시즘으로 변환됩니다. 동물은 아세틸CoA를 가지고 당 합성을 할 수 없지만, 식물은 글리옥시산 회로를 가지고 있어 당 생성을 할 수 있습니다. (미토콘드리아나 퍼옥시좀의 회로와 엮어서 외우면 좋습니다.)

 

글리옥시좀의 글리옥실산회로에서 숙신산을 뽑아서 시트르산회로를 돌려서 말산을 뽑는 그림: “숙신산이 필요해서” 회로를 두 개 돌려서 이용한 것이 핵심

글리옥시좀의 글리옥실산회로에서 말산을 뽑아서 OAA를 거쳐 당으로 변환시키는 그림 : “말산이 필요해서” 뽑아서 당신생한 것이 핵심

 

즉 문제에서 어떠한 그림을 주었느냐에 따라 그림에 주어진 특징적인 핵심을 파악하는 것이 중요하다고 합니다.