글로벌 세계 대백과사전/생물II·식물·관찰/생명과 물질/생체막과 그 작용/생체막의 구조

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전자 현미경에 의한 연구로 생물의 세포가 막으로 둘러싸여 있으며 그 내부에도 복잡한 막에서 생긴 세포 기관이 존재한다는 것이 밝혀졌다. 이들 생체막은 광학 현미경으로는 볼 수 없을 정도로 엷은 막이다. 그래서 과거에는 세포막의 존재는 물질의 투과성이나 막의 전기 저항 등으로 간접적으로 추측하는 데 불과했다. 그러나 고성능 전자 현미경이 개발되고 이것이 생물 연구에 쓰이고 난 뒤 생체막 연구는 비약적으로 발전했다.

1930년 무렵부터 생체막의 구조 모델이 많은 학자들에 의해 발표되었다. 이들 모델은 여러 가지 점에서 다르지만 공통된 부분은 모든 생체막의 골격이 지질과 단백질로 구성된다는 점이었다. 그 중 로버트슨이 발표한 단위막 구조설이 가장 잘 알려져 있다. 그는 세포내의 모든 생체막이 같은 구조라고 생각했다. 그러나 1960년 후반부터 미토콘드리아의 내막이나 엽록체의 라메라막 등이 단위막 구조에 맞지 않는다는 것이 지적되었다.

최근의 막 구조설은 1972년 싱거가 발표한 유동적 모자이크 구조설이다. 이 설도 생체막이 지질과 단백질로 되어 있다는 점에서는 다른 많은 모델과 공통되지만 몇 가지 새로운 특징을 갖고 있다. 그 중 하나는 생체막을 구성하는 지질과 단백질 분자는 끊임없이 분해되어 새롭게 합성된 분자로 보충된다. 또 한 가지 특징은 막을 구성하는 단백질과 지질 분자는 막 내부를 아주 자유롭게 이동할 수 있다는 점이다.

로버트슨의 단위막설에 의하면 생체막 지질의 2분자층의 양쪽 바깥에 각기 한 분자의 단백질이 결합한, 이른바 층상 구조를 나타낸다. 전자 현미경으로 생체막을 관찰하면 농(濃)·담(淡)·농(濃)의 3층 구조로 보인다. 이 양쪽 바깥의 짙은 층은 한 분자의 단백질층에 해당하며, 옅은 층은 2분자의 지질층에 해당한다고 로버트슨은 해석하였다.

최근의 연구에 의하면 생체막은 오히려 입상(粒狀) 구조를 나타낸다. 확실히 지질의 2분자층이 골격으로 되어 있지만, 거기에 조합되어 있는 단백 입자는 모양이나 크기가 불규칙하고, 분포 상태도 지질층의 내부에 있거나 바깥 표면에 있는 등 일정하지 않다. 그 때문에 이 같은 생체막을 고분해 전자 현미경으로 관찰하면 전체적으로는 불규칙한 입상 구조로 볼 수 있다.