[생물 임용 노트]세포소기관 - 2) 세포벽

식물 세포벽

식물 세포의 지지 기능을 담당한다. 중층, 1차 세포벽, 2차 세포벽으로 구성된다.

세포벽을 가진 세포 간에 중간 박막층(중층)을 두고 붙어 있다.

세포벽 형성

유사 분열(체세포 분열) 말기 세포판(cell plate)이 형성될 때 소낭, 방추체의 미세소관이 평행한 짧은 미세소관으로 배열하며 격벽 형성체(phragmoplast)를 만든다. 이 미세소관이 골지체 또는 ER 유래 소낭을 중앙으로 끌어 들인다. 이후 이런 소낭들을 융합시켜 판상의 주머니를 만드는데 이를 '세포판'이라고 한다. 가끔 이렇게 융합된 소낭 사이에 작은 공간이 남아 원형질 연락사를 만든다.

여기에 포도당 분자가 만드는 섬유소들이 축적되어 1차 세포벽을, 이 섬유 사이에 목질소(리그닌, lignin), 목전소(수베린, suberin)가 축적되어 2차 세포벽을 만든다.

중간층(중층)

주성분이 펙틴(pectin)이며, 세포판을 구성한다. 소낭의 융합으로 생기는 세포판에서 유래한다.

1차 세포벽

1um 이하로 얇고 활발히 자라는 어린 세포들이 주로 갖는다. 주성분은 셀룰로스(cellulose)이며 이 셀룰로스 사이를 펙틴과 헤미셀룰로스(hemi-cellulose)가 교차 연결하고 있다. 또한 익스펜신(expansin)이라는 효소가 함유되어 있다.

세포막에 존재하는 셀룰로스 생성효소에 의해 셀룰로스가 합성되며 만들어진다.

2차 세포벽

세포의 생장이 중지된 후 만들어진다. 1차 세포벽 보다 두꺼우며, 구조적인 강화가 일어난다.

2차 세포벽의 주성분은 리그닌, 수베린, 큐틴이다.

• 리그닌(liginin, 목질소) : 화학적 저항성, 세균 저항성, 미세 섬유에 축적
• 수베린(suberin, 목전소) : 부패 방지, 주로 코르크 세포층에 존재, 미세 섬유에 축적
• 큐틴(cutin) : 방수 기능, 주로 표피에 존재

2차 벽의 비후화는 1차 벽공 지역(원형질 연락사가 존재하는 부위)을 제외하고 일어나 2가 형태의 벽공을 형성한다.

• 단순 벽공(simple pit) : 2차벽 물질이 직경을 유지하고 있음
• 유연 벽공(bordered pit) : 2차벽 물질이 일부 테두리를 형성하고 있음

단순 벽공과 유연 벽공

원핵세포 세포벽

진정 세균

펩티도글라이칸(peptidoglycan)이 주성분이다.

N-아세틸-β-글루코사민(N-acetyl-β-glucosamine)과 N-아세틸-β-뮤람산(N-acetyl-β-muramic acid)이 β-1,4-글리코시드 결합(β-1,4-glycosidic bond)으로 교대로 결합된 형태이다.

고세균

• 그람양성(gram-positive) : 유사펩티도 글라이칸을 가지며, 뮤람산이 없다. β-1,3-글리코시드 결합을 갖는다.
• 그람음성(gram-negative) : 세포벽이 거의 없음. 외막을 가지며, 단백질과 당단백질 골격을 갖는다.

균류 세포벽

N-아세틸-β-글루코사민 중합체인 키틴(chitin)이 기본골격이다.

홍조류 세포벽

해조류를 포함한 일부 홍조류는 한천(agarose)를 함유한다. 주성분은 아가로스(agarose)와 아가로펙틴(agaropectin)이다.