박테리아의 세포

세포벽과 세포막의 특징

 

세포 외피는 세포막과 세포벽으로 구성됩니다. 다른 유기체와 마찬가지로 박테리아의 세포벽은 세포 구조의 보전에 기여합니다. 원핵생물에서 세포벽의 가장 큰 역할은 외부 환경에 비해 세포에 단백질과 다른 분자가 많이 들어 있기 때문에 팽창으로부터 세포를 보호하는 것입니다. 박테리아의 세포벽은 세포막 바로 밖에 펩티드 글리 칸이 존재한다는 점에서 다른 유기체와는 다르다. 펩티드글리칸은 N-아세틸무라민산 과 N-아세틸글루코사민이 교대로 연결된 다당류 골격으로 구성되어 세포벽에 견고성을 부여하여 세포의 형태를 결정하고 있다. 이것은 상대적으로 다공성이며, 소분자의 침투 장벽이 되지 않는다고 생각된다. 마이코 플라스마 와 같은 소수의 세포 외 기생 박테리아를 제외하고 모든 박테리아의 세포벽은 펩타이드 글리 칸을 포함하지만 모든 세포벽이 동일한 전체 구조를 갖는 것은 아닙니다. 또한, 동물 세포는 세포벽을 갖지 않기 때문에, 페니실린 이나 세팔로스포린 등의 항생제는 세포벽 합성 저해에 의해 세균의 감염을 억제하지만, 인간의 세포 에는 영향을 미치지 않는다. 박테리아는 세포벽의 그람 염색 특성의 차이에 따라 그람 양성균 과 그람 음성균으로 나눌 수 있다. 두 세포벽 모두에서 직경이 2nm 정도인 입자는 펩티드글리칸층을 통과한다 [3] . 세포벽이 완전히 제거된 것을 프로 토플라스트 라고 하고, 부분적으로 제거된 것을 스페로플라스트라고 한다. 페니실린과 같은 β-락탐 항생제는 세포벽의 펩티드 글리칸의 합성을 억제한다. 인간의 눈물에 포함되어 있는 효소인 리소자임 도 세균의 세포벽을 소화, 살균할 수 있어 이것은 눈에 세균의 감염을 방지하는 주요 생체 방어 기구가 되고 있다.

그람 양성균의 세포벽 
그람 양성균의 세포벽은 두껍고, 펩티드글리칸의 층이 세포벽의 거의 95%에 달하는 것도 있고, 그람 음성균에서 5-10%인 것과 대조적이다. 따라서 그람 양성균의 세포벽은 리소자임에서 거의 완전히 용해된다. 다만, 황색포도상구균 과 같이 세포벽이 리소자임 내성을 갖는 것도 있다. 무라민산 잔기의 일부는 6번 탄소 상에 O-아세틸기를 갖는다. 그람 양성 박테리아 세포벽 매트릭스 물질은 다당류 또는 타이코산 이다. 후자는 매우 널리 분포하지만, 그람 양성균에게서만 발견되었다. 리비톨 타이코산과 글리세롤 타이코산의 주로 2종류가 있으며, 후자는 보다 널리 분포하고 있다. 이들 산은 각각 리비톨 인산, 글리세롤 인산 의 중합체이며, 많은 그람 양성균의 표면에만 존재한다. 그러나 타이코산의 정확한 기능은 아직 완전히 알려지지 않았다. 그람 양성균의 세포벽의 주요 성분은 리포타이코산이다. 그 목적 중 하나는 항원성 부여입니다. 막에는 지질 성분이 보이고, 그 접착성에 의해 막에 결합하고 있다.

그람 음성균의 세포벽 
그람 음성균의 세포벽은 얇고 그람 양성균과는 달리 세포막에 인접한 얇은 펩티드글리칸의 층을 포함한다. 외막의 리포 다당류의 화학 구조는 종종 박테리아의 변종에 특이적인 것으로 균주의 항원성에 크게 기여합니다. 내독소 라고도 불리는 리포 다당류는 다당류와 그람 음성균의 독성을 많이 담당하는 리피드 A로 구성되어 있다.

박테리아의 세포막은 인지질 이중 층으로 구성되며, 많은 분자의 투과 장벽이 되거나 세포로 분자를 수송하는 장소가 되는 일반적인 세포막 기능을 모두 가지고 있습니다. 이러한 기능 외에 원핵생물의 세포막에서는 양성자 구동력이 생겨 에너지 변환 (Fo-F1 ATPase (ATP 합성 효소)이 양성자의 농도 구배를 이용하여 ADP와 무기 인산으로부터 ATP를 생성한다.)의 기능도 가진다. 진핵생물과는 달리, 박테리아의 세포막은 (마이코 플라스마, 메탄 자 화성 균 등의 예외를 제외하고) 일반적으로 스테롤을 포함하지 않는다. 그러나, 많은 미생물은 구조적으로 유사하고 동일한 기능을 담당하는 것으로 여겨지는 호파노이드로 불리는 화합물을 포함한다. 진핵생물과는 달리, 박테리아의 세포막은 다양한 지방산을 포함한다. 박테리아는 전형적인 포화 및 불포화 지방산과 함께 메틸기, 히로독시기 및 심지어 환형기를 갖는 지방산을 갖는다. 이들 지방산의 상대 비율은 예를 들어 온도 변화 등에 대한 막의 최적 유동성을 유지하도록 조정된다.

외막의 인지질 이중층의 지질 부분은 하전 분자를 통과할 수 없다. 그러나 외막에는 많은 이온, 당, 아미노산을 수동적으로 수송하는 폴리 인이라는 채널이 있습니다. 이 분자들은 세포질과 외막 사이의 펠리 플라즘 에 들어갑니다. 페리플라즘은 펩티드글리칸층과 기질에의 결합이나 가수분해, 세포외 신호의 수용에 관여하는 많은 단백질이 존재한다. 단백질과 펩티드글리칸의 농도가 높기 때문에, 펠리프라즘은 액체가 아니라 겔상으로 생각된다. 세포질과 외막 사이에 있기 때문에, 수용된 신호나 결합된 기질은 이식된 수송 및 시그널링 단백질을 이용하여 세포막을 통해 수송된다.