11.세포의 구조와 기능(3):세포 소기관

 

 

(세포 소기관)

 

 

 

 

세포 소기관

세포는 '세포 소기관'이라 불리는 작은 기관들로 구성되어 있으며, 각 기관은 각자의 역할을 수행한다.

진핵 세포의 경우, 각 기관 역시 세포막에 싸여있다.

세포 소기관의 내막들은 많은 효소들이 막 속에 끼어있어 대사과정에 직접 관여하며, 각각의 대사기능을 수행한다. 

 

 

 

세포 소기관의 구조와 기능

(1)세포핵

(2)리보솜

(3)미토콘드리아와 엽록체

(4)소포체와 골지체(골지장치)

(5)리소좀과 과산화소체

(6)중심소체(중심립)와 액포

 

 

 

(1)세포핵(nucleus): 세포의 정보 창구(유전정보)

세포핵은 진핵세포에서 가장 두드러진 기관이다. 세포핵은 유전체를 가지고 있으며 DNA 복제 및 RNA 합성이 이루어지는 곳이다. 둥근 모양을 하고 있으며, 핵막이라고 불리는 이중 세포막에 의해 세포질과 구분된다. 핵막은 DNA 구조 및 복제 과정을 지켜준다. 복제 과정 중에 DNA는 특수한 mRNA라는 RNA에 복제된다. mRNA 는 이후에 세포핵을 빠져나와서 특수한 단백질로 변화하게 된다. 원핵세포에서 DNA 복제 과정은 세포질에서 일어난다.

 

 

 

(2)리보솜(ribosome): 단백질 합성기

리보솜은 진핵세포와 원핵세포에 모두 존재한다. 리보솜은 RNA와 단백질을 포함한 복잡한 구조이며, mRNA이 나타내는 유전명령어를 분석하는 일을 한다. mRNA의 유전코드를 정확한 아미노산의 순서로 만드는 과정은 '번역'이라고 불린다. 단백질 합성은 모든 세포에서 중요하며, 하나의 세포에 수백, 수천 개의 리보솜이 존재하기도 한다.

 

-자유리보솜: 세포질에 떠 있는 리보솜으로 이 곳에서 합성된 단백질은 세포질 내에서 기능한다.

예)설탕을 분해하는 첫번째 단계의 촉매 효소

-막에 붙어있는 리보솜: 막에 삽입되거나, 세포 내 소기관에 포함되거나, 세포에서 분비될 운명의 단백질을 합성한다.

예)소화효소를 분비하는 췌장세포들은 막에 붙어있는 리보솜이 더 많다.

 

 

 

(3)미토콘드리아와 엽록체: 세포 내 발전기(에너지 대사)

미토콘드리아는 모든 진핵세포의 세포질에 다양한 수, 모양, 크기로 존재하는 자기복제기관이다. 즉, 미토콘드리아는 원래 세포의 유전물질과는 달리 스스로의 유전체를 가지고 있다. 미토콘드리아는 진핵세포에서 에너지 생산을 담당하며, 에너지 생산은 복잡한 과정의 대사경로를 통해 이루어진다. 

엽록체는 미토콘드리아보다 크며, 태양에너지를 광합성을 통해 화학에너지로 바꾼다. 엽록체 역시 스스로의 유전체를 가지고 있다. 엽록체는 식물이나 해조류 같은 광합성을 하는 진핵세포만이 가지고 있다. 다양한 종류의 변형 엽록체가 존재하며,  일반적으로 '색소체'라고 불리며, 저장에 관련한다.

 

-식물세포에 특이적인 것: 엽록체, 세포벽

-식물세포에서 특히 발달한 것: 액포

-동물세포에 특이적인 것: 중심립(중심소체)

-대부분의 세포들은 수백, 수천 개의 미토콘드리아를 지니고 있다.

-세포호흡을 주로 담당하며, ATP를 만드는 효소 단백질은 내막 속에 끼어있다.

 

 

 

(미토콘드리아)

 

 

 

(미토콘드리아와 에너지 대사과정)

 

 

 

(4)소포체와 골지체(골지장치): 거대 분자 관리자(저장 및 수송, 해독)

소포체는 분자를 특정한 목적지으로 수송하는 망의 역할을 담당한다. 주된 소포체에는 두 종류가 있는데, 리보솜을 표면에 지닌 조면소포체와 지니지 않은 활면소포체이다. 

 

1)조면소포체: 소포체에 있거나, 세포 밖으로 나갈 단백질에 대한 mRNA번역은 조면소포체에 붙은 리보솜에서 이루어진다. 따라서 단백질의 합성과 합성된 단백질의 수송에 관여한다.

예)자신의 막에 막단백질과 인지질을 붙여 세포에 필요한 막을 만들고,  단백질을 분비한다.

 

2)활면소포체: 지방 합성, 해독작용, 칼슘 보관에 중요한 역할을 한다.

-기름, 인지질, 스테로이드를 포함하는 지질의 합성, 지질의 대사와 이동에 관여한다.

예)정자와 난자처럼 성호르몬을 합성하고 분비하는 세포에 풍부하다.

-간세포에서 약과 독소를 해독한다. 약에 수산기를 붙여서 더 잘 용해되고, 체내에서 제거되기 쉽게 만든다.

-칼슘이온을 저장하여 근수축을 유도한다. (근소포체, 근육에서 칼슘 보관)

 

 

 

(조면소포체와 활면소포체)

 

 

 

골지체(골지장치)는 세포의 중추전달체계이며, 단백질의 처리, 전송 등을 담당한다.

생산, 저장, 분류 및 수송을 담당하며, 소포체의 생산물은 골지체에서 수정되고 분류되어 다른 목적지로 보내진다.

 소포체와 골지체 모두 많은 양의 접힌 세포막으로 이루어져 있다. 

 

 

 

(소포체와 골지체)

 

 

 

(5)리소좀(lysosome)과 과산화소체: 세포 소화계(세포 소화 및 노폐물 처리)

리소좀과 과산화소체는 '세포의 쓰레기 처리 시스템'이라고 불리기도 한다. 두 기관은 둥글게 생겼고, 단층의 세포막으로 구성되며, 화학반응을 촉진시키는 많은 양의 소화효소를 지닌다. 예를 들면 리소좀은 단백질, 핵산, 다당류 등을 분해하는 30개 이상의 효소를 지니고 있다. (세포막이 없다면 이런 파괴적인 효소를 지닌 세포가 존재할 수 없을 것이다.)

 

-가수분해 효소들과 리소좀 막은 조면소포체로부터 만들어지고, 골지체로 전달되어 공정과정을 거쳐 완성된다. 

 

 

 

(리소좀의 세포 쓰레기 처리 과정)

 

 

 

(6)중심소체(중심립)와 액포:세포분열, 저장

중심소체는 세포분열을 도와준다. 동물세포의 경우 두 개의 중심소체를 지니고 있으며, 일부 균류 및 해조류에서도 발견된다.  식물의 액포는 영양분 및 노폐물을 저장한다. 일부 액포는 추가 수분을 저장하기도 한다. 액포는 종종 액체로 채워진 공간을 의미하기도 하며, 세포막으로 둘러싸여져 있다.