미생물 공부하기 - 세포질

세포막으로 둘러싸여 있는 세포질(cytoplasm)은 젤라틴성 용액으로 생화학반응과 합성과정이 일어나는 장소입니다. 주성분은 물이 70~80%이고, 여기에 당, 아미노산 등의 영양물질과 기타 유기물질, 염분 등이 용해되어 있습니다. 세포질 내에는 염색체, 리보솜, 각종 과립, 액팀섬유 등의 구조물질도 존재합니다.

 

염색체와 플라스미드

세균이 가지는 유전물질은 세균 염색체(bacterial chromosome)라 불리는 원형 DNA형태로 존재합니다. 세균은 핵을 갖지 않으므로, 세균의 DNA는 핵막으로 둘러싸여 있지 않고 세포의 가운데 부분에 위치한 핵양체(necleoid)라는 부분에 모여 있습니다. 세균 염색체는 유전자의 형태로 유전정보를 함유하고 있으며, 이 유전정보는 세포의 생명을 유지하고 생존하기 위해 필수적으로 필요합니다. 세균이 생존하기 위해 필수적인 최소한의 유전자는 모두 염색체에 위치하고 있으나, 많은 세균은 필수적이지 않은 DNA조각인 플라스미드(plasmid) 또한 가지고 있습니다. 이는 염색체와는 독립적으로 존재하는 서로 상보적인 두 가닥으로 이루어진 원형의 DNA이며, 경우에 따라서는 염색체 안으로 삽입되기도 합니다. 세균의 증식 시에는 플라스미드도 함께 복제되어 딸세포로 전달됩니다. 플라스미드는 세포의 성장이나 대사 과정에 꼭 필요한 존재는 아니지만 독성물질 등을 합성하거나 항생물질과 같은 유해한 물질에 대한 저항을 나타내는 여러 편히한 유전자를 함유하고 있습니다. 플라스미드는 쉽게 증식하며, 하나의 세포에서 다른 세균 세포로 이동시킬 수 있는 특징 덕에 현대 유전공학에 있어서 가장 필수적인 도구로 이용된다고 합니다.

 

리보솜

세균은 RNA와 단백질로 구성되어 있는 수천 개의 리보솜(ribosome)을 가지고 있습니다. 리보솜은 세포질에 분산되어 존재하거나 사슬 형태로 연결되어 있고, 어떤 것들은 세포막에 부착되어 있는 등 다양한 형태로 존재합니다. 리보솜은 서로 결합하여 단백질 합성의 장소로 이용됩니다.

 

봉입체

대부분의 세균은 영양상태가 급격하게 변할 수 있는 환경에서 서식하기 때문에 영양물질이 풍부할 때 봉입체(inclusion body)의 형태로 영양분을 저장합니다. 그 크기와 수, 내용물은 매우 다양하며, 환경조건이 악화되어 주위에서 영양물질을 획득하기 어여워지면 저장해 놓은 창고에서 영양물질을 꺼내어 사용합니다. 그 예로 글리코겐(glycogen)과 PHB는 에너지가 풍부한 물질이 농축되어 저장된 봉입체이며 이들은 특별한 구조의 한 겹으로 된 막으로 둘러싸여 있습니다.

일부 봉입체는 무기물의 결정체로 구성되어 있어 다른 봉입체와 달리 막으로 둘러싸여 있지 않는데, 이를 과립(granule)이라고 합니다. 과립의 예로는 광합성세균에서 나타나는 황과립과 여러 세균에서 볼 수 있는 폴리인산과립이 있습니다.

 

세포골격

상당수의 세균은 내부에 단백질중합체로 구성되어 있는 망상구조를 갖고 있으며 이는 세포벽과도 연결되어 있습니다. 이 단백질 구조는 진핵세포의 세포골격을 형성하는 액틴섬유와 화학적으로 유사하여 이를 세균성 액틴(bacterial actin)이라고 부릅니다. 이는 세포벽이 수리되거나 세포의 증식에 의하여 새로운 세포벽이 합성될 때 그 합성이 이루어지는 장소가 되기도 합니다.