34.12: 단거리 자원 수송

단거리 수송은 2-3개의 세포 거리에서 일어나는 수송을 뜻하며, 그 과정에서 원형질막(plasma membrane)을 가로지르는 수송을 말합니다. 산소, 이산화탄소, 물과 같은 전하를 띠지 않은 작은 분자들은 원형질막을 가로질러 확산할 수 있습니다. 반면 이온과 큰 분자는 전하를 띠거나 너무 크기 때문에 수송 단백질(transport protein)의 도움이 필요로 합니다. 세포막을 가로지르는 수송은 개별 세포 내에서 일어나지만, 식물 전체에 있어 여러 중요한 역할을 합니다.

자원은 각 식물 세포 내 중앙 액포 안팎으로 수송됩니다

식물 세포의 큰 중앙 액포(vacuole)의 역할 중 하나는 자원의 저장입니다. 능동수송 단백질과 수동수송 단백질은 세포의 원형질막에 있는 것과 마찬가지로 액포에도 있고, 세포질과 액포 사이의 용질 이동을 조절합니다. 액포엔 당이 나중을 위해 저장될 수도 있고, 이온을 담아 세포질에서 분리할 수 있고, 특히 양성자는 액포로 펌프질되어 세포로 들어오는 원치 않는 물질이나 독성 물질을 분해하기 위한 산성 환경을 만듭니다.

액포막을 가로지르는 수송은 팽압을 제어합니다

액포는 저장역할 외에도 세포벽을 원형질막이 미는 힘인 팽압(turgor pressure)을 발생 시켜 식물의 구조에 기여합니다. 액포의 크기는 용질이 채널과 수송체(transporter)에 의해 액포막(tonoplast)를 가로질러 이동하며 조절됩니다. 물은 용질 농도의 균형을 맞추기 위해 수동으로 액포막을 가로질러 확산하고, 또한 세포 신호에 반응하여 여닫히는 물 채널인 아쿠아포린(aquaporin)을 통해 더 빠르게 움직일 수 있습니다. 가뭄 상황에선 물 부족이 액포가 줄어들게 만들어 개별 세포 내 팽압을 낮춥니다. 따라서 식물이 시들해 보입니다.

뿌리가 영양소와 물을 토양에서 흡수하면식물 내의 전역의 다양한 조직에 배분된다마찬가지로, 광합성 생성물도식물 내부 전역을 돌면서 저장 기능 세포나에너지를 요구하는 과정으로 아니면 가는 길에 세포벽, 막원형질 등을 통과해야 한다식물은 세 가지의 일반적인 경로로 용질을 운반한다아포플라스트 경로를 통한 운반은세포벽을 포함한 세포외 공간을 통하여 일어나고통원형질 경로를 통한 운반은원형질 연락사를 통해서 일어나는데이 구멍은 이웃 세포의 세포질과 직접 연결되어 있다제3의 경로는 막을 통과하는 경로로서물질을 세포 안팎으로 올기는 것인데원형질 막을 통과한다원형질 막을 통해서 반복하여 물질을 옮기는 것은2-3세포 사이에서는 아주 빠르지만더 긴 거리는 아주 느려진다식물 세포에서 막을 가로지르는 운반은동물 세포에서의 운반과 어느 정도 유사하다선택적 투과성을 가진 원형질 막은이산화 탄소와 산소 가스 같은 어떤 물질은수동적으로 퍼지게 하는데농도 기울기를 따라서고농도 지역에서 저농도 지역으로 옮아간다다른 물질은 막을 가로질러 퍼질수가 없는데, 그 이유는전하 또는 크기 때문으로 이온이나 설탕과 같은 더 큰입자이다대신에, 세포는 이런 용질을 적극적으로받아들이는데, 구체적인 막 단백질, 즉 이온 채널과수송 단백질을 이용한다양성자 펌프는 ATP의 화학적 에너지를 이용하여세포막을 가로질러 수소 이온의 전기 화학적 기울기를만들어낸다식물의 많은 운반체는 이 수소 기울기를 이용하여자원을 세포로 운반한다이를테면, 뿌리에 있는 질산염 운반체는하나의 질산염을 하나의 수소 이온을 따라 운반하는데질산염 농도 기울기에 맞서서 운반하는 것이다