막의 좌우유동성을 증가시키는 요인은 무엇이 있나요?
안녕하세요. 세포를 감싸고 있는 원형질막을 구성하는 인지질의 좌우 유동성을 증가시키는 요인에는 무엇이 있는 것인지 궁금합니다.
여러가지 요인이 있지만, 지질의 조성이나 온도, 콜레스테롤이 대표적입니다.
먼저 인지질의 꼬리 부분인 지방산 사슬에 이중 결합이 많아질수록 지방산 사슬이 꺾이게 됩니다. 꺾인 사슬은 서로 촘촘하게 배열되기 어려워 막 분자들 사이의 간격이 넓어지고 유동성이 증가합니다. 반대로, 포화지방산은 꺾임이 없어 촘촘하게 배열될 수 있어 유동성이 낮아집니다.
또한 지방산 사슬의 길이가 짧을수록 분자 간 상호작용이 약해져 결합력이 약해집니다. 이로 인해 인지질 분자들이 더 쉽게 움직일 수 있어 유동성이 증가합니다.
그리고 온도가 올라가면 분자들의 운동 에너지가 증가하여 인지질 분자들이 더 활발하게 움직이게 됩니다. 이는 분자 간의 인력을 넘어선 힘으로 막을 더 유동적으로 만듭니다. 반대로 온도가 내려가면 막이 겔 상태로 굳어 유동성이 감소하게 됩니다.
마지막으로 콜레스테롤도 온도에 따라 유동성에 다른 영향을 미칩니다.
고온이라면 콜레스테롤은 인지질 분자들 사이에 끼어들어 분자들의 움직임을 제한하여 막의 과도한 유동성을 낮추는 역할을 합니다.
하지만 저온에서 콜레스테롤은 인지질 분자들이 촘촘하게 배열되는 것을 막아 막이 굳는 것을 막고 유동성을 유지시켜 줍니다.
다시 말해 콜레스테롤은 막의 유동성을 적절한 범위로 조절하는 완충제 역할을 하는 것입니다.
세포막의 좌우 유동성을 증가시키는 요인으로는 온도, 불포화 지방산의 함량, 그리고 콜레스테롤의 양이 있습니다. 온도가 높아지면 인지질 분자의 운동 에너지가 증가하여 유동성이 커지며, 불포화 지방산은 이중 결합으로 인해 꼬여있는 구조를 가지고 있어 인지질 분자 간의 간격을 넓혀 유동성을 높입니다. 콜레스테롤은 낮은 온도에서는 인지질의 응집을 막아 유동성을 증가시키고, 높은 온도에서는 인지질의 운동을 억제하여 과도한 유동성을 줄이는 완충 작용을 합니다.
안녕하세요.
네, 질문주신 것처럼 세포막(원형질막)은 인지질 이중층으로 이루어져 있고, 그 안의 인지질이나 막 단백질은 "유동 모자이크 모델"에 따라 좌우(측방) 방향으로 자유롭게 움직일 수 있습니다. 이 좌우 유동성(lateral fluidity) 은 세포의 기능과 신호전달에 매우 중요한데요, 인지질의 불포화 지방산은 탄소 사슬에 이중결합(C=C) 이 있어서 꺾여 있는 구조를 가집니다. 이 꺾임 때문에 인지질들이 서로 빽빽하게 배열되지 못해 막이 더 느슨해지고, 유동성이 커지게 되며 반대로, 포화 지방산 비율이 높으면 곧은 사슬들이 밀집 배열 → 유동성 감소하게 됩니다. 또한 짧은 지방산 꼬리는 인접 분자 간의 소수성 상호작용이 약해져서 막이 더 유연해지는데요, 긴 사슬일수록 인접 분자와 더 강하게 결합해 유동성을 떨어뜨리게 됩니다. 또한 온도가 올라가면 인지질들의 운동 에너지가 증가 → 막이 더 유동적이게 되며, 다만 지나치게 온도가 높으면 막이 너무 "느슨"해져 세포 기능에 문제가 생길 수 있습니다. 마지막으로 콜레스테롤은 막의 유동성을 조절하는 스테로이드인데요 낮은 온도에서는 인지질이 과도하게 뭉치는 것을 막아 → 유동성 증가하게 되며 높은 온도에서는 인지질 운동을 억제 → 유동성 감소하게 되므로 콜레스테롤은 즉, 막 유동성을 안정화(완충)하는 역할을 하는 것입니다. 감사합니다.