세포

생명체의 구성 체제
동물	세포	조직	기관	기관계	개체
식물	세포	조직	조직계	기관	개체

세포(細胞)는 생물을 이루는 가장 작은 구조적 단위이자 기능적 단위이다. 보통의 세포에는 세포막, 핵, 세포질, 미토콘드리아가 있으며 일부 식물세포에게는 세포벽, 엽록체, 액포가 있기도 한다.

세포의 발견

식물 세포의 그래픽 예시

세포를 처음 발견한 것은 17세기 중반 레벤후크가 현미경으로 미생물을 발견한 것으로, 이후 사람들에게 조금씩 인지되기 시작하였다. 이후 로버트 훅이 현미경을 통해 코르크 마개를 관찰하다가 발견한 수많은 방들을 발견하였고 이를 "셀(cell)"이라고 명시하였는데, 이는 작은 방을 의미하는 라틴어의 "켈라(cella)"에서 유래하였다.

세포의 종류

원핵세포 (Prokaryotic cell)

가장 원시적인 형태의 세포이다. 진핵세포와 달리 유전물질을 담아두고 보호하는 핵막이 없으며 세포 내 소기관들이 분업화되지 않은 단순 구조를 이루고 있다. 대표적인 예시로는 세균을 들 수 있다.

진핵세포(Eukaryotic cell)

가장 발달된 형태의 세포이다. 모든 다세포생물들과 원생생물들이 이러한 세포 형태를 띠고 있으며, 생물에 종에 따라 다양하게 분업화된 세포소기관들을 가지고 있고 유전물질을 보관하는 핵막이 존재한다.

진핵세포의 기원

현재까지 나온 학설 중에서는 원핵세포가 다른 원핵세포에 병합되어 진핵세포로 발전하였다는 내부공생 학설이 가장 유력하다고 여겨진다. 진핵세포의 미토콘드리아와 엽록체는 모세포와는 독립적인 DNA를 자체적으로 가지고 있다. 또한 단백질도 생산해낼 수 있다. 또한 이 DNA들은 진핵세포의 DNA보다는 세균의 것과 유사하다고 한다. 현대 과학자들은 따라서 과거 원핵세포들이 먹고 먹히는 과정에서 서로 살아남고자 일어난 진화 현상이라 볼 수 있는 내부공생설(內部共生說,Endo-symbiotic theory)을 지지하고 있다.

세포소기관

• 세포막 : 원형질막이라고도 한다. 세포체의 가장 최전선이라 볼 수 있는 기관이다. 이 소기관은 외부물질이 세포 내부에 영향을 끼치는 것을 제한해주는 1차적인 기능을 하고 있다. 그렇다고 해서 막기만 하는 것은 아니고 내부의 물질과도 교환을 할 수 있게 되어 있다. 세포막은 친수성 분자와 친유성 분자로 이루어진 인지질 이중막 구조를 하고 있다. 이 이중막 구조에 단백질이 중간마다 박혀있는데, 이 단백질들은 물질의 수송과 다양한 신호전달에 쓰이고 있다. 또한 핵막과, 미토콘드리아막, 엽록체막도 세포막의 한 종류이다.
• 세포벽 : 식물세포와 진균세포, 세균이 가지고 있는 소기관으로 세포막을 한 번 더 감싸는 강화성벽 같은 역할을 한다. 좀 더 굳세고 단단하기 때문에 웬만한 상처가 나지 않고서야 외부물질이 함부로 침입할 수가 없게 되어 있다.
• 핵 : DNA를 담아놓은 보물창고라 볼 수 있겠다. 또한 필요에 따라 특정 DNA에서 mRNA를 전사하여 리보솜으로 이를 보내기도 한다. DNA를 담은만큼 세포의 중요한 중추를 담당하고 있어, 신호에 따라 세포 활동에 필요한 유전자의 전사를 조절하고 있다. 핵은 핵막으로 쌓여있으며 mRNA를 내보내거나 다른 물질을 받을 때 핵공을 이용하게 된다.
• 리보솜 : 세포질에 널려 있는 조그마한 소기관들이다. 막으로 둘러싸여 있지 않다. 핵에서 전사된 mRNA를 받아들여 담겨진 신호에 따라 단백질 생성을 조율한다. 세포질에 떠 있거나 소포체에 달라붙어있기도 하다.
• 소포체 : 핵을 둘러싼 층 구조물의 세포소기관이다. 리보솜이 달라붙어있기도 하다. 이렇게 리보솜이 달라붙어있는 것을 조면소포체라고 한다. 조면소포체에서는 리보솜에서 생산된 단백질들이 잠시 거쳐가는 곳인데, 이 내부에서 용도에 맞게 단백질들이 변형되어 활면소포체로 가 저장된다. 반면 리보솜이 붙어있지 않은 소포체를 활면 소포체라 하는데, 이 소기관은 세포 내에서 여러 종류의 세포소기관을 형성하는 데 필요한 세포막을 제공한다. 여기에서 인지질의 합성이 활발히 일어나게 되다. 여기에서 생선된 작은 세포막 덩어리들이 다른 세포소기관으로 이동하여 사용된다.
• 골지체 : 골지체는 핵이나 활면소포체 근처에서 관찰되는 말굽 형태의 층상 구조물이다. 골지체는 많은 세포분비물질을 만들어내는데 고등 동물의 경우 종에 따라 소화 효소를 만들어내거나 눈물, 호르몬을 생성하는데 특화되기도 한다. 이는 소포체에서 생산된 특정 단백질들을 과립낭을 통해 외부로 배출하는 것을 기본 원리로 사용해서이다.
• 리소솜 : 세포 내부로 들어온 물질 중에 세포에 해가 될 수 있는 입자들을 삼켜 분해하고 소화되지 않거나 특정한 이유로 남겨둔 일부를 세포 외로 배출한다. 보통 동물 세포에서 많이 보인다.
• 액포 : 식물세포 내 노폐물들을 저장하는 기능을 가지고 있으며, 세포 내에서 수분을 담아둬 팽압을 유지시키는 기능도 있다. 하지만 액포에 물이 부족하게 되면 식물 또한 전체적으로 시들어보이게 될 것이다. 색소를 포함하기도 하여 사과 등의 과일처럼 과일색을 다채롭게 하기도 한다.
• 엽록체 : 식물세포의 공장이라 부를 수 있다. 광합성 작용을 일으킨다. 독자적인 DNA를 가지고 있다.
• 미토콘드리아 : 대부분의 진핵생물에 들어있는 소기관이다. ATP를 생산해 에너지를 얻는다. 독자적인 DNA를 가지고 있다.

참고 문헌 및 링크

• 이우성, 생명과학 강의노트, 성균관대학교 출판부