Cell membrane 또는 Cellfilm. 세포의 안과 밖을 구분해주는 역할을 하며, 동식물 세포가 다 가지고 있지만 효모, 세균, 식물세포는 여기에 더해서 세포벽까지 가지고 있다. 그래서 고기는 쫄깃하고 야채는 아삭한 거다. 주로 인지질 이중층(lipid bilayer)으로 구성되어 있다. 인지질의 머리는 친수성이고 꼬리는 소수성이라서, 세포막의 바깥쪽에는 인지질의 머리가 나와있고 막 중간은 소수성인 꼬리들이 차지하고 있다. 여기에서 막 바깥이라는 건 세포 바깥쪽과 세포 안쪽(세포질)을 모두 뜻한다.
세포막에 인지질만 있는 것은 아니고, 애초에 인지질의 꼬리가 포화인 것도 있고 불포화도 있지만 지질의 안쪽에는 콜레스테롤이 위치하고 있다. 이 콜레스테롤이 많은 세포는 유동성이 감소하는 대신 세포막이 고체화되지 않는다. 세포 표면에는 우둘두둘한 여러가지 막단백질도 있다. 세포 표면이 평평할 리가 없지 이 막단백질 역시 세포 밖이나 세포질 안에 나와있는 쪽은 친수성이고, 막 중간에 박혀있는 부분은 소수성이다. 여담으로 이러한 막단백질의 특성 때문에 정제하는 것이 굉장히 힘든데, 막단백질은 일단 막 바깥에서 일부만 접히고 나머지는 막 중간쯤에서 접히는 방식으로 만들어져 물과 만나면 원래의 구조를 유지할 수 없기 때문이다. 이러한 총제적인 구조를 유동 모자이크 구조라고 한다.
이러한 세포막의 특성상 이온이나 친수성 분자들, 그리고 소수성이라 할지라도 크기가 큰 분자들은 절대 맨몸으로 통과하지 못한다. 퇴장은 고사하고 입장부터 불가다 그러한 연유로, 세포 안으로 이러한 분자들이 들어갈 때는 수송 단백질들을 이용한다.
세포의 물질 수송 방식은 크게 수동수송과 능동수송의 두 가지로 나눌 수 있다.
- 수동수송(passive transport)
- 확산(simple diffusion) : 에너지 소모도, 막 단백질도 없이 그냥 세포막을 통과한다. 작은 소수성 분자들이 주로 이런 식으로 들어간다.
- 촉진확산(facilitated diffusion) : 에너지(ATP, 아데노신삼인산)는 사용하지 않으며 고농도에서 저농도로 이동한다. 극성 비하전 분자나 극성 하전 분자들이 주로 이 방법을 이용한다. 가만히 놔둬도 확산하는 분자(작은 크기의 극성 비하전)를 수송체가 도와주기도 하고 애초에 이동이 불가능한 분자(극성 하전)를 이동시켜주기도 한다. 촉진확산은 수송체에 따라 운반단백질 이용 확산, 운반통로 이용 확산으로 나뉜다.
- 운반단백질을 이용한 확산 : 분자의 특성을 이용해서 특정 분자만을 선택해서 수송하는 방식이다. 어떤 분자를 선택하는지는 운반체의 특성에 따라 다르다. 이때 수송체와 수송물질의 관계는 효소와 기질의 관계와 비슷하다. 물이 이동하는 아쿠아포린이나 포도당을 수송하는 GLUT이 여기에 해당된다.
- 운반통로(채널)을 이용한 확산 : 분자의 크기와 전하에 따라 대충(...) 수송하는 방식이다. 운반단백질에 비해 선택성이 적다. 뉴런의 수상돌기와 랑비에르 결절에 있는 나트륨과 칼륨 채널이 대표적인 예. 대충이라고는 하지만 크기와 전하가 정확히 일치하는 분자는 거의 없으므로 이것도 상당히 특이적이긴 하다. 한 번 열리고 나면 금방 닫힌다.
- 능동수송(active transport) : 트랜스포터를 사용하며, 에너지(대체로 ATP)를 사용해 저농도에서 고농도로 물질을 이동시킨다. 뉴런 안쪽에 존재하는 나트륨은 세포 밖의 나트륨보다 저농도이고 칼륨은 고농도인데, 이를 가능하게 해 주는 것이 ATP를 사용해 나트륨을 퍼내고 칼륨을 들여오는 트랜스포터 덕분. 분자를 하나하나 밖으로 내보내고 들여오지만, 채널에 비해 오랫동안 일을 한다. 트랜스포터 역시 물질 특이적. 이와 달리 틸라코이드나 미토콘드리아 내막에 위치한 양성자 펌프 같은 경우 ATP 대신 고에너지 전자의 산화환원을 통해 에너지를 충당한다.
세포막은 항상 그 자리에 있는 것이 아니라 섭취나 배출작용 등, 여러가지 작용을 한다. 바이러스 중에 외피(envelop)가 있는 바이러스들은 세포막과 자신의 외피를 파이널 퓨전 합성한 다음, 안쪽의 캡시드만 들어가기도 한다. 물론 외피가 있건 없건 내포작용으로 들어가는 건 공통사항이다. 아예 몸을 다 던지고 DNA만 집어넣는 종류도 있다.