세포의 기본 구성

우리 몸을 구성하는 가장 기본 단위는 세포라고 볼 수 있습니다. 이런 세포에는 내부에 세포 소기관들이 있는데 오늘은 그 세포 소기관을 알아보도록 하겠습니다. 세포 소기관은 핵막에 둘러싸인 뚜렷한 핵(nucleus), 세포질(cytoplasm) 그리고 세포막(cell membrane)으로 구성되어 있습니다. 이런 세포 소기관은 (cell organelle) : 세포의 생명현상을 유지하게 시키는 데 필수적인 소기관들이 세포 내에 독립적으로 존재하는 것으로 정의해 볼 수 있습니다. 

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세포 소기관 중 핵은 세포의 모든 기능의 조절과 세포분열을 주도하는 세포 생식의 기능을 수행하는 곳입니다. 이런 핵은 유전물질을 지니고 있으며 이중막의 핵막(nuclear envelope)으로 둘러싸여 있습니다. 핵의 표면에는 수많은 핵공(핵 구멍, nuclear pore)이 있어서 핵과 세포질 사이에 많은 물질이 통과하게 됩니다. 이런 핵의 모양은 일반적으로 구형이지만 타원형, 부정형의 경우도 있고, 핵은 김자(Giemsa)같은 염기성 색소로 염색하면 핵질은 진한 보랏빛으로 염색되므로 세포질과 뚜렷이 구분할 수 있습니다. 핵이 염기성 색소에 염색이 잘 되는 이유는 핵질의 대부분이 DNA와 핵단백질의 복합체인 염색질(chromatin)로 이루어져 있기 때문입니다. 핵 내부의 염색질은 염색사가 복잡하게 얽혀있는 것으로 기본단위 뉴클레오솜(nucleosome)이 구성된 것을 말하는데 이 뉴클레오솜은 꼬여 염색사가 되며 세포분열이 시작되면 응축하여 짧아지고 두꺼워져 염색체(chromosome)가 됩니다. 



세포의 가장 외곽은 세포막이 존재합니다. 원형질막(protoplasmic membrane) 이라고도 하는 이 세포막은 외부환경과 세포질을 분리하는 기능을 하게 됩니다. 세포가 환경과 교환해야 하는 물질은 통과하고 에너지를 소비하여 물질의 수송을 활발하게 도와주게 됩니다. 따라서 원형질막은 선택적인 막이 되고 선택적으로 물질을 이동시키게 됩니다. 이런 원형질막은 본질적으로 두 층의 인지질로 구성된 이중지질 막으로서 가장 안정된 상태를 유지하고 그 속에 단백질이 흩어져 있게 됩니다. 세포막의 지질 속에 포함된 내재성 단백질과 막의 표면에 존재하는 표재성 단백질이 그것으로 물질의 이동에 관여하는데 이런 세포막의 두께는 7.5~10nm로 전자현미경으로만 관찰할 수 있습니다. 특징적으로 핵막은 세포내소기관의 막에서도 동일한 구조를 가지고 있습니다. 



이 밖에 세포 소기관은 여러 가지가 있습니다. 우선 세포질은 핵을 제외한 세포막 내의 모든 유동성 물질을 지칭하는 말입니다. 실제로 세포의 생명현상을 발현시키는 곳으로 미세소관이라는 구조를 통해 지탱되고 있어 그 형태가 유지되고 있습니다. 그리고 리보솜은 단백질을 합성하는 장소로 크기가 작고 전자밀도가 높은 입자형 구조입니다. 핵의 DNA로부터 전사(transcription)된 전령RNA(messenger RNA)와 결합하여 유전정보를 해독(translation)하며 그 유전정보에 따라 아미노산이 폴리펩타이드(polypeptide)로, 폴리펩타이드는 단백질(protein)로 만들어지는데 이것이 생명 현상의 기본 규칙입니다. 이렇게 단백질이 만들어지는 구조는 폴리리보소체(poly ribosome)라고 부르며 리보소체는 단독 혹은 전령 RNA의 가닥에 의해 서로 결합하게 됩니다. 이런 폴리 리보 소체는 세포질 내에 유리되어 있거나 형질 내 세망의 막에 부착되어 존재합니다.



다음으로 형질 내 세망이 있습니다. 이 ER은 원형질막으로 된 도관이 평행으로 포개져 있는 것처럼 보이는 구조물로서 세포 밖으로 분비될 새로 합성된 단백질을 분리, 변형 및 조립하는 곳입니다. 세포에 따라 같은 세포에서도 위치에 따라 그 배열이 달라서 세포를 구분하는 기준이 되기도 합니다. 크게 두 개로 나뉘는데 리보솜이 부착되어 있으면 과립형질내세망(과립세포질세망, rough endoplasmic reticulum), 그렇지 않으면 무과립형질내세망(무과립세포질세망, smooth endoplasmic reticulum)이라고 부릅니다. 



다음으로 골지체가 있습니다. 골지체는 과립형질내세망을 통해 전해진 단백질을 더 변형시키는 역할을 하며 단백질의 당질화(glycosylation), 인산화(phosphorylation), 황산화(sulfation) 및 단백질의 제한된 분해(limited proteolysis) 등에 중요한 역할을 수행합니다. 즉 세포 밖으로 분비되는 분비 물질의 압축(packing), 농축(concentration) 및 저장(storage) 역할을 한다고 볼 수 있습니다. 이렇게 골지체에서 나오는 분비 과립을 용해소체라고 부릅니다. 직경이 0.3~0.8㎛인 구형의 소포로 40종 이상의 가수분해효소(hydrolytic enzymes)가 들어 있어서 자가소화작용이라는 청소과정에 관여합니다. 세포 내에 있는 손상되었거나 노화된 세포소기관들을 분해하여 액포로 흡수시키는 기능을 수행합니다. 



세포를 에너지를 만드는 소기관으로는 사립체가 있습니다. 폭이 0.5~1㎛, 길이가 10㎛ 인 구형 또는 타원형 구조물로서 외막과 내막의 이중막을 가지고 내막은 능선(cristae)으로 알려진 주름이 있습니다. 내막 안은 액체인 기질 : 다양한 미세과립의 물질로 채워져 있고 ATP 합성에 관여하여 세포가 일한 에너지를 공급합니다. 특징적으로 자신의 환상 DNA와 리보솜을 가져 몇몇 단백질을 스스로 합성하며, 세포 내 호흡에 필수적인 역할을 합니다. 



마지막으로 세포의 구조를 지지하는 것으로 중심소체, 섬모, 편모가 있습니다. 우선 중심체(centriole)는 두 개의 짧은 미세소관(microtubule) 원통으로 구성된 비막성의 구조물로서 유사분열 때 방추사형성과 관계가 있으며 세포의 운동기관인 섬모나 편모를 만드는 데도 관여합니다. 다음으로 섬모(cilia)와 편모(flagella)는 세포의 표면에서 발견되는 머리카락 같은 소기관으로 섬모는 짧고 수가 많고, 편모는 수가 적고 파동에 의해 세포를 움직임을 보입니다.