원형질이라는 말은 핵 ·세포질을 포함하는 세포 내의 ‘살아 있는 물질계’를 부를 때 사용된다. 세포 안에는 원형질 이외에 원형질이 2차적으로 변형된 것으로 생각되는 물질이 있다. 예를 들면, 세포막 ·녹말입자 ·기름방울 ·광물질의 결정 ·액포 등으로, 그 존재가 생명현상과 직접 관계가 없는 것으로 생각되어 후형질이라는 이름으로 원형질과 구별된다.
이 외에도 원형질은 특수한 기능과 연관되어 각각 특유한 구조를 나타내는 경우가 있어서 이런 구조를 이형질이라고 한다. 중심체 ·방추사 등이 이에 해당된다. 그러나 하나의 세포 내에서 원형질과 후형질을 간단히 구별할 수 없을 경우가 많다. 현미경으로 원형질을 관찰해 보면 광학적으로 균질인 기초구조 사이에 핵을 비롯한 크고 작은 입자가 파묻혀 있음을 알 수 있다. 또한, 균질인 것으로 보이는 이러한 기초구조(투명질:hyaloplasm)도 자세히 보면 부분적으로 물리화학적 성질이 다르다는 것을 알 수 있어 현미경으로 보이지 않는 차원에 무언가 구조가 분화하고 있음을 알 수 있다. 원형질을 화학분석해 보면 물 85∼90%, 단백질 7∼10%, 지질 1∼2%, 그 밖의 유기물 1∼1.5%, 무기이온 1∼1.5% 등이다.
① 물 : 물은 원형질 안에 존재하는 여러 물질 및 이온들의 매질(媒質) 구실을 하는 경우와 단백질이 주가 되는 물질계에 연결되어 어느 정도 자유도(自由度)를 제한받고 있는 경우가 있다. 일반적으로 물질대사가 활발한 세포에서는 물의 함량이 높다.
② 단백질 : 단백질은 물과 함께 세포 안에서 가장 중요한 성분으로, 원형질의 콜로이드적 성질이나 물리화학적 성질의 많은 부분은 단백질 성분에 기인하는 경우가 많다.
③ 지질 : 지질은 원형질 내에 있는 효소의 반응성을 조절하는 구실을 한다.
④ 그 밖의 유기물 : 단백질 ·지질 이외의 유기물로는 탄수화물 ·핵산 등이 있다. 탄수화물은 저장물질로서 중요하고, 또 원형질 구조의 일부를 이룬다. 핵산은 생물의 유전현상의 주역을 맡고 있는 DNA와 단백질합성과 관계가 있는 RNA 두 종류가 있는데 각각 원형질의 생활활동 및 구조에 없어서는 안 되는 것이다.
⑤ 무기이온 : 무기화합물은 원형질 내부의 수소이온의 농도 조절, 삼투압 조절 등에 관여한다.
원형질은 단백질을 비롯한 많은 고분자 화합물로 이루어져 있기 때문에 복잡한 콜로이드 상태로 되어 있다. 따라서 원형질 안에서의 브라운운동이나 원형질유동, 원심력에 의해 세포 내용물이 이동하는 일 등은 원형질의 유동성을 나타낸다. 원형질 안에 있는 각종 효소의 존재나 그들의 효소활동을 기본으로 하는 세포의 물질대사는 원형질 안의 구조와 밀접한 관계를 가진다. 즉, 세포호흡과 관련된, 특히 산소 운반을 담당하는 효소군은 미토콘드리아라는 지름 1∼3μm의 구조물에 붙어서 존재하며, 또한 세포의 단백질합성의 주역을 맡고 있는 RNA는 지름 50∼20nm의 작은 입자 안에 가장 많이 존재한다.
한편, 원형질의 기초구조인 투명질 안에는 해당작용을 하는 효소군을 비롯한 몇 종류의 중요한 효소가 분산되어 있으며, 이와 같은 효소는 수소이온 농도, 산화환원 전위, 기질과의 접촉 등이 적당히 조절된 원형질 안에서 유기적으로 통일된 대사계를 이루고 있다. 원형질의 물질대사가 그 구조와 밀접하게 관계하고 있음은, 원형질 구조를 인위적으로 파괴한 경우 물질대사가 현저히 영향을 받는다는 사실로부터도 분명해진다. 또한, 거꾸로 특수한 약품을 써서 세포의 대사활동을 억제하면 원형질의 현미경적 구조가 변하는 사실도 알려져 있다. 이와 같이 원형질의 내부에서 생리작용과 구조와의 관계를 상세히 연구하는 일은 생명현상을 밝히는 데 매우 중요하다.
원형질(Protoplasm)
원형질이란 원형질막에 의해서 외부와 경계되어지며 세포질(Cytoplasm)과 핵질(Karyoplasm)로 크게 구분한다.
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