저온 환경에 사는 생물은 왜 인지질 막의 불포화 지방산 비율을 높이나요?
안녕하세요. 남극같은 극한의 저온 환경에 사는 생물은 왜 인지질 막의 불포화 지방산 비율을 늘린다고 하던데요 그 이유가 무엇인가요?
저온 환경에서 세포막의 유동성을 유지하기 위해서입니다. 낮은 온도에서는 인지질 분자들이 촘촘하게 배열되어 막이 굳어버릴 위험이 있는데 불포화 지방산은 탄소 사슬 내 이중 결합으로 인해 꺾인 구조를 가지고 있습니다. 이 꺾인 구조는 인지질 분자들 사이에 공간을 확보하여 분자들이 지나치게 밀집하는 것을 방지함으로써 세포막이 낮은 온도에서도 유연한 상태를 유지하고 물질 수송 등 생명 유지에 필요한 기능을 정상적으로 수행할 수 있게 합니다.
안녕하세요.
질문해주신 것과 같이 저온 환경에서는 세포막이 단단하게 얼어붙듯 굳어 유동성이 급격히 감소하게 됩니다. 세포막은 인지질 이중층으로 이루어져 있는데, 지방산 사슬의 형태에 따라 막이 딱딱해지거나 부드러워지는 정도가 크게 달라집니다.
포화 지방산은 곧은 사슬 구조라서 분자들이 서로 촘촘하게 밀착할 수 있으므로 온도가 떨어지면 쉽게 응고되어 세포막을 매우 경직시키게 됩니다. 반대로 불포화 지방산은 이중결합을 포함해 꺾인 구조를 가지고 있기 때문에 일정한 간격을 유지하며 배열되고, 온도가 낮아져도 분자 간 결합이 빽빽해지지 않아 세포막의 유동성을 유지할 수 있습니다.
따라서 남극이나 고산지대처럼 저온 환경에 사는 생물들은 세포막이 지나치게 딱딱해지는 것을 방지하기 위해 막 인지질 내 불포화 지방산의 비율을 의도적으로 높입니다. 이렇게 하면 세포막이 얼어붙지 않고 효소 작용, 물질 이동, 신호전달 같은 필수 생명활동이 정상적으로 유지될 수 있습니다. 결국 불포화 지방산의 증가는 저온에서 세포막의 유연성과 안정성을 확보하는 일종의 막 유동성 항상성 전략이라고 할 수 있습니다. 감사합니다.
결론부터 말씀드리면 세포막의 유동성을 유지하기 위해서입니다.
온도가 낮아지면 인지질 분자의 운동 에너지가 줄어들어 세포막이 굳어지면서 겔(gel) 상태가 되기쉬운데, 막이 굳으면 물질 수송, 신호 전달 등 세포막의 필수적인 기능들이 마비됩니다.
하지만, 포화 지방산은 탄소 이중 결합을 포함하여 꼬리가 꺾인 구조를 가지고 있으며, 이 꺾인 구조 때문에 인지질 분자들이 서로 빽빽하게 밀착되지 않고, 결과적으로 세포막의 응고점이 낮아져, 매우 낮은 온도에서도 굳지 않고 적절한 유동적인 상태를 유지할 수 있게 됩니다.