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미생물이야기 세포는 마법사이다.
2013-08-14 16:50:53
이엠생명과학연구원

세포

☞ 1665년 영국의 로버트 훅(Hooke)은 코르크 조각을 얇게 잘라서 현미경으로 관찰한 결과 코르크 내부가 아주 작은 상자들이 규칙적으로 배열된 모양을 하고 있는 것을 발견하고, 이것을 세포(cell)라고 명명하였다


 

세포설

☞ 독일의 식물학자 슐라이덴(Schleiden)은 1838년 식물 세포설을, 동물학자 슈반(Schwann)은 1839년 동물 세포설을 제창하여 ‘세포는 모든 생명체의 구조적, 기능적 단위이며, 반드시 세포 분열에 의하여 만들어진다.’는 세포설이 확립되었다.

 

 

광학 현미경

☞ 광학 현미경에는 보통 현미경, 위상차 현미경, 해부 현미경이 있는데, 위상차 현미경은 시료의 명암이 뚜렷이 나타나 살아 있는 세포의 관찰에 이용하며, 해부 현미경은 배율은 낮으나 상이 거꾸로 보이지 않아 작은 동물의 해부에 이용한다.

   ?현미경의 배율 : 접안 렌즈의 배율×대물 렌즈의 배율

   ?시야의 상 : 실물과 상하 좌우가 바뀐 도립 허상

   ?배율과 시야 : 배율을 높이면 시야는 좁아지고 상은 어두워진다.

   ?초점 맞추기 : 조동 나사로 상을 찾은 다음, 미동 나사로 정확히 초점을 맞춘다.

   ?작동 거리 : 대물 랜즈와 프레파라트 사이의 거리를 말하며, 고배율일수록 짧아진다.


 

전자 현미경

☞ 전자 현미경은 렌즈 대신에 전자장을 이용하고, 빛 대신에 전자파를 이용하기 때문에 분해능이 훨씬 높다. 그러나 우리 눈은 전자파를 볼 수 없기 때문에 사진 촬영을 통해 관찰한다. 전자 현미경에는 세포의 단면을 관찰하기에 알맞은 투사 전자 현미경과 세포의 입체구조를 관찰하기에 알맞은 주사 전자 현미경이 있다.


 

분해능

☞ 아주 가까이 있는 두 점을 구별할 수 있는 최소의 거리로서 사람의 눈은 0.1~0.2㎜, 광학  현미경은 최고 0.2㎛, 전자 현미경은 최고 0.2㎚이다.

 

 

세포 분획법

☞ 호모지나이저(homogenizer, 균질기)로 세포막을 파괴한 후 원심 분리기를 이용하여 세포 기관을 분리해 내는 방법으로, 세포 기관의 구조와 기능을 연구하는 데 많이 이용된다.

 

 

자기 방사법

☞ 방사성 동위 원소(14C, 35x, 34P, 15N 등)가 포함된 물질을 세포나 조직에 주입해 이 물질의 이동 경로와 변화 과정을 추적하는 방법을 자기 방사법이라고 한다. 자기 방사법은 세포 분열, 광합성, 유전 등의 연구에 많이 이용된다.

 

 

원핵 세포

☞ 막으로 둘러싸인 뚜렷한 핵이 없는 세포를 원핵 세포라고 한다. 원핵 세포에는 핵막은 없지만 유전 물질인 DNA가 세포질에 퍼져 있고, 단백질 합성 기구인 리보솜과 세포벽이 있다. 세균류와 남조류가 원핵 세포에 속한다.

 

 

진핵 세포

☞ 세균류와 남조류를 제외한 모든 생물체를 구성하는 세포는 막으로 둘러싸인 뚜렷한 핵과 미토콘드리아, 소포체, 골지체 등 각종 세포 기관이 존재하는데, 이러한 세포를 진핵 세포라고 한다.

 

 

☞ 세포 내에 보통 1개가 있으며, 핵막, 염색사, 인, 핵액으로 구성되어 있다. 유전자를 가지고 있어 세포의 증식과 유전을 주도하는 등 생명 활동의 중심이 된다.

   ?핵막 : 핵을 둘러싸고 있으며, 2중막 구조이다. 핵막에는 핵공이 있어서 이 구멍을 통해 핵질과  세포질 사이에 물질이 드나든다.

   ?염색사 : 유전 물질인 DNA와 히스톤 단백질로 구성되어 있으며, 세포 분열시 응축하여 염색체가 된다.

   ?인 : RNA와 단백질이 주성분이다. 1개~여러 개가 있으며, 막 구조를 볼 수 없고 리보솜을 합성하는 곳으로 알려져 있다.

   ?핵액 : 핵의 기질이 되는 투명한 액체이다.


 

세포막

☞ 세포와 외부의 경계를 이루어 원형질을 보호하며, 세포 안팎으로의 물질 출입을 통제?조절하여 세포가 외부로부터 분리되어 독자적인 구조와 기능을 유지할 수 있게 한다. 세포막뿐만 아니라 핵막, 미토콘드리아막, 엽록체막, 소포체막 등 세포 기관을 둘러싸고 있는 모든 막의 구조를 생체막이라고 한다.

 

 

 

유동 모자이크막

☞ 1972년 싱어(Singer)와 니콜슨(Nicolson)이 발표한 세포막의 구조에 대한 가설로 현재 생체막의 일반적인 모델로 널리 인정되고 있다. 유동 모자이크막 구조를 보면 친수성 단백질은 인지질 2중층의 바깥 부분에 분포하고(외재성 단백질), 소수성 단백질은 인지질 2중층 속에 일부분만 파묻혀 있거나 관통하고 있다(내재성 단백질). 그리고 이 단백질들은 인지질 2중층 속에서 자유로이 이동할 수 있다.


 

미토콘드리아

☞ 0.2~5㎛ 크기의 길쭉한 타원형 기관으로 외막과 내막의 2중막으로 싸여 있다. 내막은 여러 겹으로 겹쳐진 크리스타 구조를 이루고 있으며, 내부에는 기질이 차 있다. 기질 속에는 DNA와 리보솜이 들어 있어서 포도당과 같은 유기물을 산화시킨다. 그리고 이 과정에서 고에너지 물질인 ATP를 합성하여 세포의 활동에 필요한 에너지를 제공한다. 미토콘드리아는 세포 활동이 왕성한 간세포나 심장, 근육 세포 등에 많이 들어 있다.


 

엽록체

☞ 지름이 5~8㎛ 정도이며, 핵과 미토콘드리아처럼 2중막 구조이다. 내부에는 스트로마라고  하는 기질이 가득 차 있는데, 기질 속에는 광합성에 필요한 물질과 DNA, 리보솜, 효소가 들어 있어 독자적인 단백질 합성과 자기 복제가 가능하다. 또한, 내부에는 기질 외에 동전을 쌓아 놓은 듯한 구조가 많이 있는데, 동전 하나에 해당하는 것이 틸라코이드이고, 틸라코이드가 쌓인 구조를 그라나라고 한다. 틸라코이드에는 엽록소가 들어 있다.


 

잡색체

☞ 엽록소는 없고 카로틴(주황색), 크산토필(노란색) 등의 색소가 들어 있는데, 홍당무와 노란 은행잎의 색 등은 잡색체의 색소에 의해 나타난다.

 

 

백색체

☞ 색소가 없어 무색을 띠며, 백색체는 햇빛을 받으면 엽록체나 잡색체로 변한다. 녹말, 지방 등의 저장 기관이며, 주로 햇빛이 닿지 않는 지하 기관의 조직에서 발달한다.

 

 

리보솜

☞ 가장 작은 세포 기관으로 막 구조가 없으며, 크고 작은 2개의 단위체로 구성되어 있다. 주성분은 rRNA와 단백질이고, 핵 속의 인에서 합성된다. 리보솜은 단백질의 합성 장소이며, 세포질에 떠 있는 것도 있으나 대부분 소포체에 붙어 있다.

 

 

골지체

☞ 막으로 싸인 납작한 주머니가 여러 층으로 포개져 있는 시스터나와 그 주위의 작은 골지  소낭으로 구성되어 있다. 골지체는 조면 소포체로부터 단백질을 전달받아 재포장한 후 골지 소낭을 이용하여 세포 밖으로 분비하며, 리소좀을 만든다. 한편, 식물 세포의 골지체는 딕티오솜이라고도 하는데, 틱티오솜은 골지체에서 세포벽을 구성하는 셀룰로오스 등을 합성하여 분비한다. 골지체는 분비 기능이 활발한 소화샘이나 호르몬샘의 구성 세포에 많이 존재한다.


 

리소좀

☞ 구형의 작은 세포 기관으로 골지체에서 만들어지며, 가수 분해 효소가 들어 있어서 세포   내로 들어온 외부 물질이나 세포 내의 노폐물 또는 노후한 세포 기관을 분해하는 세포내 소화를 담당한다. 또한 상처난 부위의 죽은 세포를 자체 분해하거나, 올챙이가 개구리로 변태할 때 꼬리 세포를 분해하는 것도 리소좀이 하는 일이다. 리소좀은 백혈구에 많이 들어 있다.


 

페록시좀(peroxisome)

☞ 페록시좀은 리소좀과 크기와 모양이 비슷한 세포 기관으로, 카탈리아제와 같은 산화 효소가 들어 있어 세포의 대사 과정에서 생긴 유해한 과산화수소를 물과 산소로 신속하게 분해하여 세포를 보호한다. 페록시좀은 보통 미토콘드리아나 엽록체 근처에 있고, 원생생물을 포함한 다양한 생물체에서 발견되며, 주로 간과 신장의 세포에 들어 있다.

 

 

중심립

☞ 중심립은 동물 세포와 하등한 식물 세포에서 발견되며, 핵 주위에 2개가 직각 상태로 존재한다. 3개씩 9쌍의 미세 소관이 원형으로 배치된 9+0 구조를 이루고 있고, 세포가 분열할 때 복제된 후 양극으로 이동하여 방추사를 형성하며, 섬모나 편모를 형상하는 기저체가 되기도 한다.


 

섬모와 편모

☞ 세포의 운동 기관으로 여러 개의 미세 소관으로 구성되어 있다. 섬모와 편모의 현미경적 단면 구조는 동일한데, 2개씩 9쌍의 미세 소관이 원형으로 배치되어 있고 중심에 2개의 미세 소관이 있는 9+2 구조를 이루고 있다.


 

 

세포벽

☞ 식물 세포에만 있으며, 세포와 식물체의 모양을 유지하고 보호한다. 세포 분열을 끝낸 어린 세포에서는 셀룰로오스가 주성분인 1차 세포벽이 생기고, 인접한 두 세포의 1차 세포벽 사이에는 펙틴이 주성분인 중간층이 생긴다. 그리고 세포가 완전히 성숙하게 되면 1차 세포벽 안쪽에 리그닌 또는 수베린이나 큐틴으로 구성된 견고한 2차 세포벽이 생긴다. 세포벽은 물에 용해된 물질이 쉽게 통과할 수 있는 전투과성 막이다.

 

 

액포

☞ 막에 싸여 있는 주머니 모양의 세포 기관으로 성숙한 식물 세포에 잘 발달되어 있다. 액포 속에는 당류, 무기 염류, 유기산, 안토시아닌(색소) 등이 물에 녹아 있는데, 이를 세포액이라고 한다. 액포는 식물 세포의 삼투압 유지에 중요한 역할을 한다.

 

 

확산

☞ 물이 들어 있는 비커에 잉크를 한 방울 떨어뜨리면 얼마 후에 잉크 입자가 물 전체에 골고루 퍼지게 된다. 이것은 잉크 입자가 물 분자 사이를 이동하여 잉크 입자의 농도가 평형 상태에 도달했기 때문인데, 이처럼 어떤 물질이 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하여 전체적으로 농도가 균일하게 되는 현상을 확산이라고 한다. 확산은 분자 운동에 의하여 일어나므로 확산 속도는 분자가 작을수록, 그리고 온도가 높을수록 빨라진다. 세포 내부에서의 물질 이동은 기본적으로 확산을 통하여 이루어지며, 세포막을 통한 물질의 이동에서도 물, 이산화탄소, 산소, 무기 염류 등의 출입은 주로 확산에 의하여 이루어진다.

 

 

삼투

☞ 셀로판 막이나 달걀의 속껍질 등은 용질은 통과시키지 않고 용매만 통과시키는데, 이러한 막을 반투과성 막이라고 한다. 반투과성 막을 사이에 두고 두 용액의 농도가 다르게 되면 농도가 낮은 쪽(물의 농도가 높은 쪽)으로 용매만 이동하게 되는데, 이와 같은 현상을 삼투라고 한다. 삼투는 확산과 달라 보이지만, 반투과성 막을 사이에 두고 물이 확산되는 것이므로 확산의 특별한 형태라고 볼 수 있다.


 

삼투압

☞ 삼투의 그림에서 물은 삼투에 의해 증류수 쪽에서 10% 설탕 용액 쪽으로 이동하게 되어 반투과성 막이 압력을 받게 되는데, 이 압력을 삼투압이라고 한다. 이 때 삼투압의 크기는 물기둥의 차(1)에 의한 압력과 같다. 일반적으로 삼투압은 두 용액의 농도차에 비례하며, 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.(삼투압은 확산하는 분자에 의해 이루어지므로 용질이 용액 속에서 해리된다면 그 값을 보정한다. 즉, NaC1 1몰 용액에서 NaC1이 100% 해리되었다면 C값을 1몰×2=2몰로 계산해야 한다.)

P=CRT

 

 

P : 삼투압(기압)

C : 용액의 몰농도

 

 

 

R : 기체 상수(0.082)

T : 절대 온도(273+。C)

 

 

 

 

 

 

용혈

 

☞ 사람의 적혈구를 저장액인 0.1% 식염수에 넣으면 물이 삼투에 의해 적혈구 내부로 들어가 적혈구가 부풀어 오르다가 결국은 터지게 되는 현상을 용혈이라고 한다. 한편, 고장액인 5% 식염수에 넣으면 적혈구 내부의 물이 빠져나와 적혈구가 수축하게 된다. 그러나 등장액인 0.9% 식염수에서는 아무런 변화가 없다.

 

 

 

 

 

원형질 분리

 

☞ 식물 세포를 고장액에 넣으면 세포 내의 물이 빠져나가 세포막은 수축하지만, 세포벽은 수축하지 않아 세포막과 세포벽이 분리되는 원형질 분리가 일어난다. 원형질 분리는 살아 있는 세포에서만 일어나며, 원형질 분리가 일어난 세포를 저장액에 옮겨 놓으면 세포 내로 물이 들어가서 원래의 상태로 되돌아가는데, 이를 원형질 복귀라고 한다.

 

 

 

 

 

팽압

 

☞ 식물 세포를 저장액에 넣으면 물이 세포안으로 들어가서 세포가 팽창하게 되어 세포 내부에서 세포벽 쪽으로 미는 힘이 생기는데, 이를 팽압이라 하고 팽압이 최대인 상태를 팽윤 상태라고 한다.

 

 

 

 

 

흡수력

 

☞ 식물 세포에서 세포가 물을 흡수하는 힘을 흡수력이라 하는데, 흡수력(S)은 물이 세포 안으로 들어오려는 힘(삼투압, P)과 밖으로 미는 힘(팽압, W)의 차에 의해 결정되므로 다음과 같은 식이 성립한다.

 

   흡수력(S)=삼투압(P)-팽압(W)

 

 

 

 

 

선택적 투과성

 

☞ 세포막은 반투과성 막이긴 하지만 단순한 반투과성 막이 아니고, 물질을 선택적으로 투과시켜 원형질의 조성을 일정하게 유지시키고 있는데, 이러한 성질을 선택적 투과성이라고 한다. 세포막의 물질 투과에는 일정한 서열이 있는데, 지질에 녹기 쉬운 물질일수록, 그리고 분자의 크기가 작을수록 세포막을 쉽게 투과한다.

 

 

 

 

 

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