식물세포의 특징
그림 3-2 세포의 특수화 식물세포의 특징
그림 3-3 식물세포의 일반적인 구조
그림 3-4 원형질막과 유동모자이크 모형: 원형질막(A) 식물세포의 특징
그림 3-4 원형질막과 유동모자이크 모형: 유동모자이크 모형(B)
그림 3-9 액포 식물세포의 특징
1. 세포벽(cell wall)
식물의 내부 형태학에서 세포벽이 특별한 취급을 받는 이유.
① 거의 모든 식물세포가 세포벽을 가짐(예외:정자와 알세포) ② 관찰이 용이
③ 표본 준비과정에서 보존성이 탁월
*세포벽은 1차벽(primary wall)과 2차벽(secondary wall)으로 나뉜다.
1차벽(primary wall)은 모든 세포에 존재하고,
2차벽(secondary wall)은 어떤 세포에만 추가적으로 존재하고
여러 가지 변형을 만들어낸다.
세포벽의 구조
식물세포의 특징 - 세포벽
1.1. 세포판
* 세포가 핵분열을 마치고, 세포질 분열을 시작해서 생성되는 새로운 벽구조, 즉 벽간층, 양쪽의 일차벽, 세포막을 세포판(cell plate)이라고 한다.
* 벽간층(middle lamella)
① 두 세포의 세포벽 사이에 생기는 층.
② 펙틴질로 구성, 5탄당이나 포도당중합체도 포함.
유사분열에서 세포판 형성과 세포질분열(A-C) 식물세포의 특징 - 세포벽
유사분열에서 세포판 형성과 세포질분열(D)
식물세포의 특징 - 세포벽
1.2. 일차벽(primary wall)
세포판의 형성이 진전되면, 원형질과 분리되 는 새로운 벽층을 이루는데, 이를 일차벽 (primary wall)이라고 한다.
*세포벽(cell wall)의 기본적인 구성요소는 ① 셀룰로스(cellulose)
② 헤미셀룰로스(hemicellulose) ③ 펙틴(pectin)
④ 단백질
그림 3-18 세포벽의 구조 식물세포의 특징 - 세포벽
1차세포벽 구성물질들의 방향성 식물세포의 특징 - 세포벽
1차세포벽 구조의 모형
1.3. 원형질연락사(plasmodesma)
: 원형질연락사(plasmodesma)는 새로은 세포벽에 생긴 구멍으로
서, desmotubule이라는 구조가 채우고 있다. 양쪽세포 사이에 물 질 이동 및 신호전달 등을 담당하 는 것으로 생각된다.
식물세포의 특징 - 세포벽
그림 3-21 1차벽공지역과 원형질연락사
그림 3-25 원형질연락사의 구조 (A-B) 식물세포의 특징 - 세포벽
그림 3-25 원형질연락사의 구조 (C-D)
1.4. 이차벽(secondary wall)
세포가 충분히 자라서 생장이 정지되고, 일차벽이 완성된 후에 여러 세포들은 추가로 세포벽이 축 적되는데, 이를 이차벽(secondary wall)이라고 한다.
*이차벽의 구성요소를 살펴보면,
① 셀룰로스(cellulose)는 일차벽보다 많아서 견고 하고,
② 펙틴 물질이 없고, 당단백질도 없으며 탄력성이 없고 신장하는 성질도 없다.
③ 따라서 이차벽의 기질은 헤미셀룰로스 (hemicellulose)이다.
*목재 세포의 이차벽 내에는 목질소(lignins)가 포함 되어있어서 더욱 단단해진다. 흔히 후벽세포를 가진 목재의 이차벽은 S1, S1, S3의 세층으로 구 성된다.
식물세포의 특징 - 세포벽
2차세포벽
1.5. 벽공(pits)
: 식물이 생장함에 따라 조직을 구성하는 세포 사이에 있는 틈.
식물세포의 특징 - 세포벽
그림 3-23 벽공의 구조 (A-C)
벽공의 TEM 사진 식물세포의 특징 - 세포벽
그림 3-23 벽공의 구조 (D)
그림 3-24 나자식물의 유연벽공 구조 (A-C) 식물세포의 특징 - 세포벽
그림 3-24 나자식물의 유연벽공 구조 (D-E)
2. 색소체(plastid)
• 식물세포에만 있는 소기관으로 이중막으로 구성
• 성숙한 색소체들은 함유하는 색소의 종류에 따라 구분
• 전색소체, 황색체, 엽록체, 잡색체, 녹말체, 백색체 등
식물세포의 특징 – 색소체
* 전색소체 (protoplastid)
- 분열조직 또는 생식세포안에 존재
- 무색의 미분화된 작은 원형/원통형의 색소체 - 황색체, 엽록체, 잡색체, 전분체 등으로 분화
* 황색체 (etioplast)
- 무광상태에서 생육할 경우 반결정체구조인 전판상체(prolamellar body) 형성
- 빛을 받으면 엽록체로, 전판상체막은 틸라코이드막으로 발달
* 엽록체 (chloroplast)
- stroma (기질) + grana (틸라코이드층) - 광합성 (photosysthesis) 수행
- phytoferritin
: Fe이 단백질에 결합되어 색소체의 기질에 저장 : 80%이상 엽록체에 분포
식물세포의 특징 – 색소체
* 잡색체 (chromoplast)
- 녹색 이외의 색소 (적색 등)의 지질분자가 엽록소가 없는 색소체속에 합성 및 축적
- 물결모양의 막 구성. 그라나가 없음
- 기관성숙시 엽록체는 지질색소를 합성하여 틸라코이드로 변화 및 잡색체로 전환
* 녹말체 (전분체, amyloplast)
- 뿌리, 목재 등 광합성이 불가능한 조직에서 전색소체에 당이 축적되 어 녹말입자 형성
- 빛에 노출되면 엽록체로 전환 가능
* 백색체 (leucolast) - 색이 없는 색소체
- 물질 저장 전의 전색소체 또는 녹말, 지방, 단백질 등이 저장된 것
그림 3-8 여러 가지 색소체의 구조 식물세포의 특징
A. protoplasid B. etioplast
C. C’.chloroplast C”. phytoferritin D. Chromoplast E. amyloplast
3. 후형질(metaplasm)
세포 내에서 원형질체를 제외한 생명이 없는 각종 함유물
3.1. 전분(starch)
◎ 가장 보편적인 후형질로서, 모든 육상식물의 세포에서 발견됨
예) 감자, 밀 - 조직을 potassium iodide로 처리하면 남청색으로 변한다.
식물세포의 특징 – 후형질
그림 3-16 여러 가지 후형물질(A~E: 녹말입자)
3.2. 지방(fat)
◎ 지방(fat)과 유지방(oil)은 식물세포에 널리 분포.
◎ 좁은 장소에서 고칼로리의 영양을 저장할 필요가 있는 종자(seeds)에서 흔히 관찰됨
예) 땅콩, 깨, 호도
- 과립으로 나타나서 Sudan Ⅲ와 Sudan Ⅳ로 염색하여 알아낸다.
식물세포의 특징 - 후형질
그림 3-16 여러 가지 후형물질(F~J: 유지방체 및 결정체들)
3.3. 단백질체 및 점액체
◎ 단백질체(protein bodies)는 씨와 열매 내에 저장 물질로서 가장 많 이 나타남.
◎ 형태가 뚜렷하지 않거나, 겨우 구별할 수 있을 정도의 모양을 함.
◎ 점액체(mucilages)는 여러 사막식물에서 나타남.
(건조한 환경 조건을 견뎌내기 위해 물과 결합할 수 있기 때문.) 식물세포의 특징 - 후형질
그림 3-16 TEM 으로 본 종자 속의 후형물질(녹말체, 단백질체)
그림 3-16 TEM 으로 본 종자 속의 후형물질(녹말체, 지질체, 단백질체) 식물세포의 특징 - 후형질
◎ 친척물질로 구성되는 대가족 화합물이다.
◎ 석탄산(phenols)인데, 단백질과 복합할 수 있는 능력이 있어서 여러 가지 유도체를 생성한다.
◎ 탄닌은 액포, 세포질, 세포벽까지 존재.
◎ safranin으로 염색하면, 액포나 세포 전체가 노랑, 빨강, 자주색으로 변함.
◎ 잎, 나무껍질, 종피, 덜 익은 열매에서 떫은 맛 을 냄.
◎ 곤충의 피해를 막는 보호 차원의 기능도 있음.
(곤충이 먹었을 경우, 내장 안의 단백질과 작 용하여 피해를 주기 때문에)
3.5. 결정체(crystals)
◎ 결정체는 여러 식물에 흔히 있는 함유물.
모양과 크기 다양.
◎ 고등식물에서 보편적으로 나타나는 결정 체는 수산석회이고, 탄산석회도 더러 나 타남.
*수산석회
① 선정체(druses)
② 침상결정체(raphides) ③ 원주상결정체(styloids)
그림 3-16 여러 가지 후형물질(F~J: 유지방체 및 결정체들)
재미있는 읽을거리 3-2: 세포 속의 결정체 식물세포의 특징 - 후형질
3.6. 규소체(silica bodies)
◎ 규소체는 이산화규소(SiO2)가 축적된 것으로서, 단자엽식물에 흔히 나타남.
◎ 식물의 표피세포나 유관속조직의 바로 이웃세포에 국한되어 나타남.
◎ 규소체의 유무와 그의 형태는 현미경적 분류형질로서 가치가 크다.
◎ 세포벽에도 직접 축적되지만, 광학현미경에 의한 관찰은 쉽지 않다.
