식물세포 원심분리 시 고장액 처리하는 이유는?
안녕하세요. 식물세포를 원심분리해서 세포소기관을 얻어내고자 할 때, 고장액 처리를 한 후에 원심력을 가한다고 하는데요, 왜 고장액 처리를 해서 물을 빼는 것인지 궁금합니다.
식물세포 내에서 엽록체, 미토콘드리아, 퍼옥시좀 등의 세포소기관을 분리하여 얻기 위해 원심분리를 수행하는데요, 세포벽, 세포막, 소기관 등의 밀도 차이를 이용하여 층별로 분리합니다. 이때 고려해야 할 사항은 식물세포는 두꺼운 세포벽과 높은 삼투압을 가진 큰 vacuole을 가지고 있다는 것인데요 액포가 터지면 소기관이 파손되거나, 세포 내용물이 섞여 원심분리 효율이 떨어집니다.
식물 세포의 vacuole에는 고농도의 용질이 들어있는데요 원심분리 과정에서 세포가 급격히 물리적 압력을 받으면 vacuole이 터져 소기관 손상이 발생할 수 있습니다. 따라서 고장액에 포함된 당류 또는 염은 세포 내부와 외부의 삼투압을 맞춰, 세포와 소기관이 팽창하거나 파열되는 것을 방지합니다. 게다가 세포소기관 효소는 pH와 이온 환경에 민감하기 때문에 고장액에 완충제를 넣어 pH를 일정하게 유지하면, 소기관 기능과 구조를 보존할 수 있습니다. 감사합니다.
1명 평가결론부터 말씀드리면 세포벽과 세포막을 분리하여 세포를 파괴하기 쉽게 만들기 위해서입니다.
식물 세포는 세포벽으로 둘러싸여 있는데, 이 세포벽은 외부의 물리적 충격으로부터 세포를 보호하는 역할을 합니다. 하지만 세포 소기관을 분리하기 위해서는 이 세포벽을 제거하거나 세포벽 안의 내용물을 밖으로 빼내야 합니다.
그래서 식물 세포를 고장액에 담그면, 삼투압 현상에 의해 세포 내부의 물이 세포 밖으로 빠져나가게 됩니다. 이로 인해 세포 안의 액포가 수축하고, 세포막이 세포벽으로부터 떨어지는 현상이 일어나는데, 이를 원형질 분리라고 합니다.
원형질 분리가 일어난 상태에서는 세포벽과 세포막이 분리되어 세포가 쪼그라든 상태가 됩니다. 이 상태에서 물리적인 힘을 가하면 단단한 세포벽의 방해 없이 세포를 쉽게 파괴할 수 있습니다.
세포가 파괴되면 세포 소기관들이 세포질과 함께 용액 속으로 나오게 됩니다. 이렇게 분리된 세포 소기관들은 이후 차등 원심분리를 통해 크기와 밀도에 따라 순차적으로 침전시켜 분리할 수 있게 됩니다.
즉, 고장액 처리는 세포 소기관을 분리하기 위한 첫 단계로, 세포벽의 방해를 제거하여 세포를 효율적으로 파괴하고 소기관을 용출시키기 위한 과정인 것입니다.
식물세포 원심분리 전 고장액 처리는 세포소기관을 손상으로부터 보호하고 분리 효율을 높이기 위함입니다. 식물세포를 고장액에 넣으면 삼투 현상으로 인해 세포 내부의 물, 특히 중앙 액포의 물이 밖으로 빠져나가면서 세포막이 세포벽으로부터 분리되는 원형질 분리가 일어납니다. 이 과정을 통해 부피가 줄고 내부 압력이 낮아진 세포는 기계적으로 파쇄할 때 액포가 터지면서 산성 물질이나 분해 효소를 방출하여 미토콘드리아나 엽록체와 같은 다른 소기관들을 손상시키는 위험을 크게 줄일 수 있습니다. 결과적으로 고장액 처리는 목표 소기관을 온전한 상태로 안정적으로 얻기 위한 필수적인 전처리 단계입니다.