바이러스, 면역, 그리고 대사를 이해하기 위한 세포 구조 3D View
바이러스, 면역, 세포 등 고등학교 생물 시간에 배웠던 많은 용어들에 대한 지식이 새삼 필요한 요즘입니다. 뉴스의 큰 부분을 차지하고 있는 바이러스, 백신, 면역에 대한 이해를 위해서는 생물체를 이루는 기본 단위인 세포에 대해 다시 살펴볼 필요가 있습니다. 세포는 우리 몸을 구성하는 가장 기본적인 단위입니다. 이 포스팅에서는 세포 구조 3D 뷰를 동영상을 통해 살펴보겠습니다. 신비로운 세포 속을 좀 더 구체적으로 이해해보는 기회가 되길 바랍니다.
글의 순서
우리 몸의 기본 단위인 세포
세포 구조 3D : 핵막 안쪽으로
세포 구조 3D : 핵막 바깥(세포질)
세포의 구분 : 원핵세포와 진핵세포
식물세포와 동물세포 : 식물세포가 동물세포와 다른 점
우리 몸의 기본 단위인 세포
세포는 생물의 몸을 구성하는 기본 단위입니다. 다른 말로, 모든 생물은 세포로 이루어져 있습니다. 세포는 세포막으로 싸여 있으며, 핵과 세포질로 구성되어 있습니다. 세포질 속에는 세포 소기관들이 있습니다. 세포 소기관(Organelle)는 ‘세포 속의 작은 기관’을 의미합니다. 가 소기관 별로 특화되어 특정 작업을 수행합니다.
세포에서 가장 중요한 것은 핵입니다. 핵은 보통 세포 안에 1개가 있으며, 핵막으로 둘러싸여 있습니다. 핵은 대부분 구형이며, 세포 내에서 가장 뚜렷하게 관찰됩니다. 세포의 지휘통제실이라고도 할 수 있는데, 세포의 생명활동을 조절하는 역할을 합니다. 핵은 핵막으로 둘러싸여 있어 세포질과 분리됩니다. 핵막에는 핵공이라는 구멍이 있어 핵과 세포질 사이에서 RNA와 단백질 등의 물질이 들락거릴 수 있습니다. 세포 구조 3D 영상에서 캡쳐한 아래 그림들을 참고해 보시기 바랍니다.
Biology: Cell Structure I Nucleus Medical Media
세포 구조 3D : 핵막 안쪽으로
핵막 안에는 유전물질인 DNA가 있습니다. DNA에는 세포를 유지하고 새로 만드는데 필요한 모든 정보가 들어있습니다. 유전정보가 들어있는 DNA가 세포의 특징을 결정하게 된다는 것입니다.
DNA와 몇 종의 단백질이 염색사(Chromatin)를 이룹니다. 염색사는 실처럼 풀린 상태로 또는 엉킨 형태로 존재합니다. 세포가 분할될 준비를 마치면, 염색사는 뭉쳐지는데, 이것을 염색체(Chromosomes)라고 합니다. 세포분열에 들어갈 때는 염색사가 뭉쳐져셔 염색체가 된다는 얘기입니다. 세포 구조 3D 동영상에서 이를 확인할 수 있습니다.
핵막 안에는 인(Nucleolus)도 들어 있는데, 인은 리보솜(Ribosomes)을 만듭니다. 핵 안에서 만들어진 알갱이 모양의 리보솜은 핵공을 통해 핵 바깥으로 나와서, DNA의 유전 정보에 따라 단백질을 합성하는 중요한 일을 합니다. 여기서, 핵공은 핵막에 뚫려 있는 작은 구멍입니다.
세포 구조 3D : 핵막 바깥(세포질)
핵에서 나온 리보솜은 다른 세포 소기관들과 함께 젤리 형태의 물질인 세포질(Cytoplasm)에 떠다닙니다. 리보솜은 세포질에서 자유롭게 떠다니거나, 소포체(ER, Endoplasmic Reticulum)에 붙어있게 됩니다.
(1) 소포체(Endoplasmic Reticulum)
소포체는 매끈한 소포체와 거친 소포체의 두 종류로 분류가 되는데, 리보솜은 거친 소포체(rER, rough ER)에 붙습니다. 거친면 소포체는 분비 기능이 활발한 이자 세포 등에 발달되어 있으며, 매끈한 소포체는 소장의 흡수 상피 세포 등에 발달되어 있습니다.
소포체는 얇은 막으로 둘러싸인 기관이며, 미세한 관 모양이나 주머니 모양의 구조물입니다. 소포체는 리보솜이 만든 단백질과 같은 물질을 운반하는 통로 역할을 합니다. 단백질과 기타 물질들은 소포체에서 만들어지는 소낭(Vesicle)에 싸인 채로 소포체에서 떨어져 나와 골지체(Golgi apparatus 또는 Golgi body)로 이동합니다. 세포 구조 3D 동영상에서 소낭이 만들어진 후, 골지체로 이동하는 모습을 확인할 수 있습니다.
(2) 골지체(Golgi apparatus)
골지체는 소포체의 일부가 떨어져 나와 생긴 것으로, 납작한 주머니를 여러 겹 쌓아 놓은 모양입니다. 소포체에서 만들어지는 소낭(Vesicle)에 싸인 채로 소포체에서 떨어져 나온 단백질과 기타 물질들을 골지체가 받습니다. 골지체로 들어간 물질들은 세포내에서 사용될 수 있는 형태로 만들어집니다. 세포내에서 사용될 수 있는 형태에는 뭉치거나 접힌 물질 그대로인 것과 뭉치거나 접힌 물질에 지방질이나 탄수화물이 붙은 것도 포함됩니다.
(3) 미토콘드리아(mitos: 끈 + chondros: 낱알)
미토콘드리아는 세포내에서 에너지를 생산하는 곳입니다. 마치 아궁이처럼 말입니다. 아궁이에서 불태우기 위해서는 장작과 산소가 필요하듯, 미토콘드리아에서 에너지를 생산하기 위해서도 영양소와 산소가 필요합니다. 미토콘드리아에서 생성되는 에너지를 ATP(adenosine triphosphate, 아데노신 삼인산)라고 합니다. 에너지를 만드는 과정을 세포호흠이라고도 합니다. 세포호흡을 통해 생성된 ATP는 생명활동에 필요한 에너지입니다. ATP를 생산하는데 필요한 영양소로는 포도당이 대표적입니다.
에너지를 생각하니 힘이 떠오릅니다. 우리 몸에서 힘을 내는 곳은 근육입니다. 운동을 해서 근육이 늘어난다는 것은 근육세포와 근육세포 안의 미토콘드리아가 동시에 늘어난다는 것을 의미합니다. 더 많은 미토콘드리아는 더 강한 체력을 만들어줍니다. 운동을 안 하면, 근육세포가 줄어들면서 우리 몸이 만들어낼 수 있는 에너지도 줄어듭니다.
그런데, 미토콘드리아에서 에너지를 생성하는 과정에서 각종 질병의 원인인 활성산소도 만들어집니다. 이 활성산소들은 강한 산화력으로 생체막의 불포화지방산을 산화시켜 버립니다. 여기서, 생체막은 세포막을 비롯하여 세포 내의 핵을 싸고 있는 핵막, 소포체, 미토콘드리아, 엽록체, 골지체 따위를 구성하는 막을 통틀어 이르는 말입니다. 생체막의 불포화지방산을 산화시켜버리면, 우리 몸에는 과산화지질(lipid peroxide)이 증가하게 되며, 생체조직에 손상이 발생하게 됩니다. 과산화지질은 신진대사를 통해서 없어지기도 합니다만, 나이를 먹어감에 따라 신진대사가 점차 쇠퇴하기 때문에 결국 쌓이게 됩니다.
세포의 구분 : 원핵세포와 진핵세포
세포를 구분하기 전에 공통점부터 먼저 짚고 넘어가겠습니다. 모든 세포들은 그 종류와 상관없이 3가지 공통점이 있습니다. 바로 세포막, 세포질, 그리고 유전물질인 DNA를 가지고 있다는 것입니다. 세포막은 세포의 내부와 외부 환경을 분리하며, 세포질은 세포막 내부에 있는 젤리와 같은 액체를 의미합니다.
세포는 핵막이나 세포 소기관의 유무에 따라 원핵세포와 진핵세포로 나눌 수 있습니다.
원핵세포(Prokaryotic cell)는 핵막이 없으므로 유전물질이 핵 속에 있는 것이 아니라, 세포질에 퍼져 있습니다. 세균(Bacteria)이 대표적인 원핵세포 생물입니다.
반면, 진핵세포(Eukaryotic cell)는 핵막이 있어 유전물질이 핵 속에 있는 세포입니다. 대부분의 돔물이나 식물은 진핵세포로 이루어져 있습니다.
세포는 생물체의 종류에 따라 그 크기와 모양이 다릅니다. 왜 다른 걸까요? 세포마다 기능이 다르기 때문입니다. 가장 큰 차이를 보이는 것은 동물세포와 식물세포입니다.
식물세포와 동물세포 : 식물세포가 동물세포와 다른 점
식물세포에는 식물세포를 둘러싸고 있는 두꺼운 세포벽이 있습니다. 세포벽은 식물세포에만 있는 것입니다. 식물세포 안에는 광합성을 통해 영양분을 만들어 낼 수 있는 엽록체도 있습니다. 그리고 식물세포에는 액포(vacuole)라는 주머니처럼 생긴 저장소가 있습니다. 노폐물, 물을 포함한 여러 물질들이 저장되는 곳입니다. 세포벽, 엽록체, 그리고 액포는 동물세포와 비교했을 때, 식물세포에만 있는 물질입니다. 다만 동물세포에는 액포에 대응되는 리소좀이 있습니다. 동물세포의 리소좀(Lysosome)은 노폐물을 거둬들이는 곳입니다. 리소좀 안에는 효소가 있어서 세포의 노폐물들을 잘게 분해 합니다.
마치며 …
요즘 나오는 뉴스의 큰 부분을 차지하고 있는 바이러스, 백신, 면역에 대해 이해하기 위해서 생물체를 이루는 기본 단위인 세포에 대해 살펴보았습니다. 동영상을 통해 입체적으로 세포 구조 3D 뷰를 봤다는데 의의가 있습니다.
모든 세포들은 세포막, 세포질, 그리고 유전물질인 DNA를 가지고 있습니다. 세포막은 세포의 내부와 외부 환경을 분리하며, 세포질은 세포막 내부에 있는 젤리와 같은 액체형태를 띠고 있습니다. 세포질 속에는 세포 소기관들이 있습니다.
세포는 핵막이나 세포 소기관의 유무에 따라 원핵세포와 진핵세포로 나눌 수 있습니다. 진핵세포는 핵막이 있어 유전물질이 핵 속에 있는 세포입니다. 우리 몸의 세포는 진핵세포입니다. 핵막 안에는 세포 전체의 특징을 결정하는 유전물질인 DNA가 있으며, 이 DNA와 몇 종의 단백질이 염색사(Chromatin)를 이루며, 세포분열에 들어갈 때는 염색사가 뭉쳐져셔 염책체가 됩니다. 핵막 안에 있는 인은 리보솜을 만듭니다. 핵 안에서 만들어진 알갱이 모양의 리보솜은 핵공을 통해 핵 바깥인 세포질로 나와서, DNA의 유전 정보에 따라 단백질을 합성하는 중요한 일을 합니다. 이렇게 만들어진 단백질과 기타 물질들은 소포체에서 만들어지는 소낭(Vesicle)에 싸인 채로 소포체에서 떨어져 나와 골지체(Golgi apparatus 또는 Golgi body)로 이동합니다. 골지체로 들어간 물질들은 세포내에서 사용될 수 있는 형태로 만들어집니다. 더불어서 세포질 속에는 미토콘드리아가 있습니다. 미토콘드리아는 세포내에서 에너지를 생산하는 곳입니다.
뉴스에서 바이러스, 백신, 면역에 대한 이야기가 나올 때, 세포 구조 3D 영상으로으로부터 재 구성한 이 포스팅이 그 내용을 이해하는 데 도움이 되길 바랍니다.
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참고자료
참고 동영상 : Biology: Cell Structure I Nucleus Medical Media
[네이버 지식백과] 세포의 구조와 기능 (상위5%로 가는 생물교실1, 2008. 1. 25., 신학수, 이복영, 백승용, 구자옥, 김창호, 김용완, 김승국)
[네이버 지식백과] 염색사 [染色絲, chromatin thread, chromonemaa] (과학용어사전, 2010. 4. 14., 뉴턴편집부, 현춘수)
[네이버 지식백과] 미토콘드리아 [mitochondria] (두산백과)
[ZUM 학습백과] 세포의 구조와 기능, 고등셀파