1. 세포(Cell): 생물체의 최소 단위

‘세포(Cell)’란 무엇인가?

모든 살아있는 생물체는 세포로 구성되어 있습니다. 세포는 막으로 둘러싸인 단위체로, 여러 가지 화학물질이 함유된 수용액으로 차 있고, 복제를 통해 성장 및 분열을 할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다. 이러한 세포는 살아있는 생물체의 최소 단위입니다. 세포는 여러 세포소기관을 갖고 있고, 세포소기관들은 각각의 역할을 가지고 있습니다. 핵의 존재 여부에 따라 핵을 가진 세포로 이루어진 생물은 ‘진핵생물’, 핵이 없는 세포로 이루어진 생물을 ‘원핵생물’이라고 합니다. 세포는 핵을 소유함으로써 다른 다양한 소기관들도 가질 수 있게 되었습니다.

 

세포소기관에는 어떤 것들이 있을까?

세포에는 다양한 세포소기관이 존재합니다 >

핵은 진핵세포에서 가장 중요한 소기관입니다. 핵은 핵막이라는 2개의 막으로 둘러싸여 있고, 핵 안에는 개체의 유전정보가 암호화된 DNA가 존재합니다. 원핵세포도 DNA를 유전정보 저장소로 이용하지만, DNA가 핵막으로 둘러싸여 있지 않기 때문에 핵 구조물의 형태로 구획하지 않습니다. 핵은 DNA가 변형되지 않게 보호해 주고 유전자 발현을 조절하여 세포의 활성을 조절하는 기능을 하며 세포 분열과 유전에 관여합니다. 미토콘드리아도 2개의 막으로 둘러싸여 있습니다. 미토콘드리아 자체의 DNA도 핵 DNA처럼 복제가 되는데, 박테리아와의 유사성 때문에 초기의 진핵세포가 세포 안으로 삼킨 박테리아에서 유래된 것으로 추정됩니다. 미토콘드리아에서는 세포호흡이 일어나면서 생체 내 화학연료라고 할 수 있는 아데노신3인산 (ATP) 을 생성합니다. 세포호흡을 할 때 산소를 사용하는 생물들을 호기성 생물이라고 합니다. 미토콘드리아가 없으면 산소가 있는 환경에서 살 수 없고, 이러한 생물들은 혐기성 생물이라고 합니다. 엽록체는 동물과 곰팡이에는 없고 오직 식물과 조류에서만 발견됩니다. 엽록체도 2개의 막으로 둘러싸여 있고, 엽록소가 포함되어 있어 녹색을 띱니다. 동물은 다른 생물체를 섭취하여 화학에너지를 얻지만 식물은 엽록체를 이용해서 햇빛으로부터 필요한 에너지를 직접 얻을 수 있습니다. 이러한 과정을 광합성이라고 합니다. 엽록체도 자체 DNA를 복제할 수 있고, 이는 초기 진핵세포가 광합성 박테리아를 유입하였던 것으로 추측됩니다. 소포체는 단일 막 구조로 핵막과 연결되어 있습니다. 소포체는 단백질, 탄수화물 지질의 합성과 운반에 관여합니다. 리보솜은 막 구조가 아닌 세포소기관으로 단백질 합성이 일어나는 곳입니다. 단백질 중 세포 외로 분비되는 단백질은 소포체와 결합해 합성됩니다. 골지체도 막으로 둘러싸여 있으며 소포체가 합성한 분자들을 받아 화학적으로 변형하여 배출시키거나 수송하는 데 관여합니다. 리소좀은 세포내소화가 일어난 후에 불필요한 물질을 분해 및 배설, 재활용하는 세포소기관입니다. 퍼옥시좀은 막으로 둘러싸여 있는 작은 세포소기관으로, 세포에 유해한 과산화수소를 물과 산소로 분해해 주는 곳입니다. 여러 물질들의 세포 내 이동과 세포외배출은 소낭에 의해 매개됩니다. 세포소기관의 막에서 떨어져 나와 소낭을 형성한 후 다른 막을 가진 세포 소기관에 융합되면서 물질이 이동되는 것입니다. 세포 표면에서는 박에서 유입된 세포 외 물질을 함유하는 원형질막의 일부가 함입되어 떨어져 나오면서 소낭을 형성하고, 이는 최종적으로 리소좀과 융합되어 분해됩니다. 세포 내부에서 막 구조로 된 세포소기관들을 제외한 부분을 세포기질이라고 합니다. 세포기질에서는 영양물질의 초기 분해 과정이나, 단백질 합성 등과 같이 생존에 필요한 화학반응들이 일어납니다. 세포 기질을 살펴보면 단백질로 이루어진 길고 얇은 섬유사들이 망사처럼 얽혀 있습니다. 섬유사의 종류에는 액틴 섬유사, 미세소관, 중간 필라멘트가 있습니다. 액틴 섬유사는 가장 가느다랗고 근육의 수축, 이완에 관여합니다. 미세소관은 가장 굵은 섬유사로 세포분열 시 복제된 염색체를 서로 반대 방향으로 이동시켜 두 개의 딸세포에 유전정보가 똑같이 분배되도록 하는 역할을 합니다. 중간 필라멘트는 두 가지 섬유사의 중간 두께로 세포를 물리적으로 단단하게 하는 역할을 합니다. 이러한 섬유들의 구조를 세포골격이라고 합니다. 세포골격은 세포의 모양을 조절하고, 세포 내부의 구조를 유지하며 세포의 운동을 유도합니다.

 

 

오늘은 세포를 구성하는 세포소기관에 대해 알아보았습니다. 다음 포스팅에는 세포를 이루는 생체분자들에 대해 알아보는 시간을 가져보려고 합니다.