미토콘드리아의 구조설명

미토콘드리아의 구조

미토콘드리아는 세포막과 같은 형태가 2중으로 겹친 2중 막 구조로 이것은 단백질을 포함하고 있는 인지질 2 중층으로 이루어진 내막과 외막으로 이루어져 있다. 외막과 내막의 기능은 각각 다르다. 내막 내부를 기질(matrix)이라고 부르며 내막과 외막의 사이를 막간 공간(intermembrane space)이라고 한다. 한편 미토콘드리아의 길이는 약 2~6 마이크로미터 정도이며, 직경은 약 0.5 마이크로미터(μm) 정도이다.

미토콘드리아의 구조

외막

미토콘드리아 전체를 감싸고 있으며 무게 기준으로 인지질과 단백질이 반반씩 구성하고 있다. 포린(porin)(2~3 nm 정도 크기의 비교적 큰 내재성단백질(integral proteins))이 많이 있는데 이 포린은 5000D(달톤) 이하인 분자가 투과할 수 있는 통로(channel)이다.  5000D(5KD) 보다 큰 분자들은 능동 수송에 의해서만 외막을 통과할 수 있다. 지방산의 탄화수소 부분의 합성/신장, 에피네프린(아드레날린)의 산화, 트립토판의 분해 등의 기능에 관련된 다양한 효소들이 이러한 능동 수송 과정에 작용한다.

내막

4가지 종류의 기능을 가진 단백질(효소)을 가지고 있다.
산화효소: 세포호흡
ATP 생성효소:아데노신삼인산/ATP생성
내막 안팎으로의 대사물질운송
단백질 수송
내막은 구불구불 접혀져 있기 때문에 막 표면적이 넓어져 ATP 생성 능력을 높여준다. 이러한 내막이 늘어난 부분을 크리스타(crista)라고 하고, 이런 구조 형태를 '크리스타 구조'라고 한다. 예를 들어 간의 미토콘드리아는 크리스타를 포함한 내막 표면적이 외막의 5배에 달하며 근육세포와 같이 더 많은 ATP를 요구하는 세포의 경우 간세포의 경우보다 더 많은 크리스타를 가지고 있다

 

미토콘드리아 기질

기질(matrix)은 내막으로 둘러싸인 공간으로 미토콘드리아, 리보솜, tRNA, DNA, 게놈의 복사본과 수백 가지의 효소가 존재하고 있다. 효소들의 기능은 지방산과 피루브산(pyruvate)의 산화, TCA회로를 포함한다. 미토콘드리아는 자체적인 유전물질을 가지고 있으며 자체적으로 RNA와 단백질을 만들 수 있다. 핵에서 유래하지 않은 미토콘드리아 DNA는 내막을 구성하는 펩티드(사람에서는 13개의 펩티드) 정보를 저장하고 있다. 자체 생성된 펩티드는 숙주세포의 핵에서 유래한 폴리펩티드와 함께 미토콘드리아 막을 구성한다.