동물세포의 구조 이야기

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모든 생물의 몸은 ‘생명체의 기본 단위’인 세포(細胞)가 하나(단세포 생물) 또는 여러 개(다세포생물)가 모여 있다. 다세포생물의 세포 모습은 어떤 조직을 구성하고 있는가에 따라 다르다. 동물의 경우, 하등동물은 몸 구조가 단순하지만 고등동물일수록 복잡한 형태를 이루며 세포 모양도 다양하다.

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일반적인 식물이라면 뿌리, 줄기, 잎, 꽃, 열매에 따라서만 아니라 그 세포가 표면을 구성하는가 내부에 있는가에 따라서도 다르다. 식물의 세포는 기본세포, 표피세포, 맥관(脈管 관다발)세포 3종으로 크게 나눌 수 있고, 동물의 세포는 상피(上皮)세포, 결합(結合)세포, 근육세포, 뼈세포 4종으로 크게 구분할 수 있다. 그러나 동물의 경우, 어느 조직의 세포인가에 따라 그들의 형태가 너무나 다르다.

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동물세포의 구성 요소들(세포기관)

일반적으로 동물세포의 형태는 1)세포막(cell membrane), 2)핵, 3)세포질(細胞質 cytoplasm)로 크게 구분한다. 세포의 내용물을 싸고 있는 세포막은 ‘원형질막’(原形質膜 plasma membrane)이라는 이름으로 부르기도 한다. 세포막 내부는 ‘세포질’이라는 다소 끈끈한 액체로 가득 차 있고, 그 액체 속에 각종 구성 요소가 흩어져 있다. 세포 속의 여러 가족들을 통칭(統稱)하여 ‘세포기관’(organelle 오거넬)이라 한다.

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플라스마(plasma)라는 용어는 물리학과 화학에서 자주 나오고, 생물학에서도 가끔 등장한다. 물리화학의 플라스마는 ‘물질의 제 4형태’ 즉 기체가 이온화된 상태의 물질을 말한다. 그러나 생물학에 나오는 plasma membrane(원형질막)의 plasma는 의미가 다르다. 오늘날에는 세포의 구성 요소(오거넬, 세포기관)에 대해 잘 알지만, 현미경이 발달하지 않았던 과거에는 세포막 속에 있는 전부를 plasma라고 했다. 우리말 원형질(protoplasm)은 proto(원시原始)와 plasma(생명의 액체)가 합쳐진 말이다.

 

 

 

 

세포기관들을 보면, 1)세포막, 2)핵(nucleus), 3)핵 속에 있는 핵소체(核小體, 인仁 nucleolus), 4)핵막(核膜), 5)핵질(核質 nucleoplasm), 6)세포질, 7)소포체(小包體, 원형질망 endoplasmic reticulum:ER), 8)골치체(Goligi體), 9)라이소솜(lysosome), 10)마이토콘드리아(mitochondria), 11)중심립(中心粒, 중심성체 centrosome), 12)세포골격(cytoskeleton), 13)액포(液胞 vacuole), 14)기포(氣胞 vesicle) 등이 있다. 이 그림에서 12)세포골격은 가느다란 색선(色線)으로 나타내고 있는데, 각종 세포기관이 흔들리지 않도록 위치를 고정시키는 가느다란 단백질 섬유(纖維 microfilament)를 표현한다.

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라이보솜 : 세포 안에서 단백질을 합성하는 미니 공장 역할을 한다. 세포 1개 속에는 약 1천만 개의 라이보솜이 들어 있다. 라이보솜이 합성한 단백질은 핵산의 생산원료가 된다.

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소포체(ER) : 그물처럼 생긴 ER은 라이보솜이 합성한 단백질을 운반하는 역할을 한다.

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골지체 : ER이 운반해온 단백질과 지방질을 필요한 곳으로 운반한다. 골지체(Golgi body)라는 말은 1898년에 이것을 처음 발견한 이탈리아의 의학자인 골지(Camillo Golgi 1843-1926)의 이름을 딴 것이다.

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마이토콘드리아 : 세포 내에서 필요한 에너지(ATP)를 생산하는 ‘세포 속 발전소’와 같은 역할을 한다.

 

 

일반적인 동물세포의 모습을 입체적으로 나타낸다.

 

 

 

 

인체를 구성하는 세포는 조직에 따라 형태가 다양하다. stem cells : 분화(分化)가 일어나기 전의 어린 세포(줄기세포), intestinal cells : 창자 세포, red blood cell : 적혈구 세포. muscle cells : 근육세포, liver cells : 간세포, nerve cells : 신경세포

 

 

 

 

핵을 둘러싸는 핵막(nuclear envelope)은 외막(outer membrane)과 내막(inner membrane)으로 구성되어 있고, 핵막에는 물질이 출입하는 다수의 핵공(核孔 nuclear pore)이 있다. 핵 내부엔 염색체(染色體 chromosome), 핵소체(인), 염색질(染色質 chromatin)이 있으며, 이들을 담고 있는 액체를 핵질(核質 nucleoplasm)이라 한다. 염색질은 거대 분자인 염색체를 보호하는 물질(단백질과 핵산으로 구성)이다.

 

 

 

 

1880년대 이전에는 세포의 핵 속에 염색체가 존재한다는 것을 알지 못했다. 그런데 색소에 쉽게 물드는 물질이 핵 내부에 있다는 것을 알게 되었고, 독일의 의학자 플레밍(Walther Flemming 1843-1905)은 1880년에 그것을 염색체(chromosome)라 불렀다. 이는 choma(색)와 soma(몸體)의 합성어이다. 훗날 이 염색체가 핵산(DNA, RNA)이라 불리는 물질이며, 이들 속에 유전암호가 담겨있고, 세포가 분열할 때는 이들이 나누어져 분리된다는 것을 알게 되었다. 이 그림은 당시 플레밍이 세포 속에서 발견하여 기록한 핵 속의 염색물질이다.

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여기에 소개한 동물세포의 모습은 일반적인 세포에 대한 것이다. 적혈구 1개는 1개의 세포이다. 적혈구, 백혈구, 골격세포, 신경세포의 모습은 서로 다르다. “생물학은 세포를 연구하는 학문이다.”라고 해도 무리한 말이 아닐 것이다. - YS

 

 

 

 

질량의 측정