세포내막계 — 소포체·골지체·리소좀·액포는 사실 하나로 이어져 있다

지난 글에서 부착 리보솜이 조면소포체 표면에 달라붙어 번역을 이어간다고 했었죠. 그럼 그렇게 만들어진 단백질은 그다음 어디로 갈까요? 이번 글에서 볼 소포체·골지체·리소좀·액포는 따로따로 외울 대상이 아니라, 막으로 서로 연결되거나 소포를 통해 물질을 주고받는 하나의 시스템입니다. 이 전체를 묶어서 세포내막계(endomembrane system)라고 부르는 이유가 여기 있어요.

소포체 — 갈림길이 두 종류인 이유

소포체(ER)는 핵막과 직접 이어진 납작한 막 주머니·관 구조물인데, 표면에 리보솜이 붙어 있느냐에 따라 완전히 다른 일을 합니다. 조면소포체(RER)는 표면이 리보솜으로 뒤덮여 있어서(그래서 "거칠게" 보입니다) 분비되거나 막에 박히거나 다른 소기관으로 갈 단백질을 받아 접고 다듬는 역할을 합니다. 반면 활면소포체(SER)는 리보솜이 없는 매끈한 관 구조로, 지질과 스테로이드 호르몬을 합성하고, 간세포에서는 약물·독성 물질을 분해하며, 근육세포에서는 근소포체라는 특수한 형태로 칼슘 이온을 저장했다가 근수축 신호에 맞춰 방출합니다.

구분	조면소포체(RER)	활면소포체(SER)
표면 리보솜	있음	없음
주요 기능	분비·막·소기관행 단백질의 접힘·가공	지질 합성, 해독, Ca²⁺ 저장
대표 세포	분비샘 세포(항체 분비 세포 등)	간세포, 근육세포

골지체 — 분류하고 포장해서 발송하는 곳

조면소포체에서 나온 운반 소포는 골지체로 전달됩니다. 골지체는 납작한 주머니(시스터나)가 여러 겹 쌓인 구조인데, 물질이 한쪽 면(시스면)으로 들어와 반대쪽 면(트랜스면)으로 나가는 동안 당을 붙이거나 다듬는 등 추가 가공을 거칩니다. 그리고 결정적으로, 이 단백질이 최종적으로 어디로 가야 하는지 꼬리표를 붙여 분류합니다. 세포 밖으로 분비될 것, 세포막에 삽입될 것, 리소좀으로 보내질 것을 구분해서 각각 다른 소포에 담아 내보내는 물류 센터 역할이라고 보면 이해가 쉽습니다.

출처: Wikimedia Commons, 저작자: Mariana Ruiz (LadyofHats), Public domain — 원본 보기

리소좀 — 세포 안의 소화 기관

리소좀은 골지체에서 분류돼 나온, 가수분해효소를 가득 채운 주머니입니다. 내부는 pH 5 정도의 산성으로 유지되는데, 이 효소들이 딱 이 산성 환경에서 최적으로 작동하도록 진화했기 때문이에요. 세포 밖에서 들여온 물질(식세포작용으로 삼킨 세균 등)을 분해하는 것뿐 아니라, 세포 자신의 낡거나 손상된 소기관을 통째로 감싸 분해하고 재활용하는 자가소화작용(autophagy)도 리소좀의 일입니다.

쌤 한마디: 리소좀 막이 왜 굳이 두꺼운 당단백질로 덮여 있는지 궁금해한 적 있나요? 안에 있는 효소가 리소좀 자신의 막까지 소화해버리면 큰일이니까요. 막이 손상돼 효소가 새어 나오면 세포질의 다른 구조까지 분해되는데, 실제로 이게 일부 세포 손상·질병의 원인이 되기도 합니다.

액포 — 식물세포의 만능 저장 창고

동물세포에도 작은 액포(식포·수축포 등)가 있지만, 식물세포에서는 중심액포가 세포 부피의 상당 부분을 차지할 만큼 커집니다. 물을 채워 팽압을 유지해서 식물이 시들지 않고 곧게 서 있게 하고, 색소·영양분을 저장하며, 세포에 해로운 노폐물을 격리하는 창고 역할도 합니다. 리소좀과 마찬가지로 골지체에서 유래한 막 구조라는 점에서, 액포도 결국 세포내막계 가족의 일원입니다.

정리하면 조면소포체에서 만들어진 단백질이 골지체를 거쳐 분류되고, 리소좀이나 액포 같은 최종 목적지로 소포를 타고 이동하는 것 — 이 하나의 흐름이 세포내막계입니다. 다음 글에서는 이 흐름 밖에 있는, 독자적인 DNA까지 가진 특별한 소기관인 미토콘드리아와 엽록체를 보겠습니다.