동물이 가지고 있는 세포 외 기질이 내부 충격을 방지해 줄 수 있는 원리는 무엇인가요?
안녕하세요. 동물의 경우에는 식물과 달리 세포벽이 없기 때문에 세포막 바깥쪽에 세포 외 기질을 가지고 있다고 알고 있는데 이것이 어떻게 내부 충격을 방지해줄 수 있는 것인지 궁금합니다.
안녕하세요. 이상현 전문가입니다.
세포외기질은 주로 콜라겐이나 엘라스틴, 프로테오글리칸과같은 물질들로 구성되어있고, 망상구조와 점탄성을통해 기계적인 힘을 분산하고 흡수시킵니다. 즉, 충격이 가해질때 이 세포외기질이 일종의 스펀지나 완충재처럼 작용하고, 변형되면서 세포막에 직접적인 손상이 전달되지 않도록 보호해줍니다.
감사합니다.
말씀하신 것처럼 동물 세포는 세포벽이 없기 때문에, 세포 외부의 충격을 흡수하고 세포를 보호하는 역할을 세포 외 기질(Extracellular Matrix, ECM)이 대신합니다.
'세포 외 기질'은 마치 젤리와 같은 구조물로, 점성과 탄성을 가지고 있어 외부의 물리적인 힘을 완화시켜 줍니다.
세포 외 기질은 주로 프로테오글리칸과 섬유성 단백질로 이루어져 있는데, 이 두 가지 주요 성분이 결합하여 충격 흡수 역할을 수행합니다.
이 때 프로테오글리칸은 다당류 사슬이 단백질에 붙어 있는 형태이며, 많은 양의 물을 끌어당겨 겔 형태를 만듭니다. 그리고 섬유성 단백질은 대표적으로 콜라겐과 엘라스틴이 있습니다.
즉, 세포 외 기질은 수분을 머금은 겔 형태의 프로테오글리칸이 외부의 압축력을 완충하고, 콜라겐과 엘라스틴 같은 섬유성 단백질이 인장력과 탄성을 제공하여 외부 충격으로부터 세포를 보호하는 시스템이죠.
동물 세포의 세포 외 기질은 주로 콜라겐, 엘라스틴, 피브로넥틴 등 다양한 단백질과 다당류로 구성되어 있으며, 이들은 젤 형태로 존재하여 외부에서 가해지는 충격을 흡수하고 분산시켜 세포를 보호합니다. 이러한 기질은 유연하고 탄력적인 네트워크를 형성하여 압력이나 장력 같은 기계적 스트레스를 견디고 완충하는 역할을 수행합니다.
안녕하세요.
네, 식물은 세포벽(cell wall)이라는 단단한 구조물이 세포막 바깥쪽을 둘러싸서 기계적 지지와 보호를 해주지만, 동물 세포에는 세포벽이 없는데요, 대신 동물 조직에서는 세포 외 기질(ECM, extracellular matrix)이 중요한 방어·지지 역할을 수행합니다. ECM은 콜라겐(collagen), 엘라스틴(elastin), 당단백질(proteoglycan) 등으로 이루어져 있는데요, 콜라겐은 강한 인장 강도를 제공하고, 엘라스틴은 신축성을 부여하여 늘어났다 돌아오는 탄성체처럼 작용을 하며, 그래서 외부 힘이 가해졌을 때 변형되면서 충격을 흡수하고, 세포에 직접적인 손상이 가지 않도록 합니다. ECM에 있는 프로테오글리칸(proteoglycan)과 글리코사미노글리칸(GAGs)은 강한 음전하를 띠고 있어 많은 양의 물을 끌어당기는데요, 이로 인해 ECM은 점탄성(viscoelastic) 있는 수화 겔처럼 작동하여, 압박이 들어오면 물이 흡수·분산되면서 충격을 완화하게 되는 것입니다. 또한 세포막의 인테그린(integrin) 단백질이 ECM과 연결되어 있어, 물리적 힘이 세포막 한 곳에 집중되지 않고 ECM 전체 네트워크로 퍼져나가 분산되는데요 즉, 충격이 "망처럼 연결된 구조물"을 통해 나눠져 세포 내부가 보호됩니다. 감사합니다.