세포 생물학

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양파 세포- 100X 확대

세포는 일반적으로 단일체로 말한다, 여기서 단일체란 세포벽에 둘러싸인 큰 구조를 불린다. 생물학적으로, 세포는 가장 작은 생물 그리고 기능성의 유기체라 불린다. 예를들어 박테리아는 단세포라 불리며 또한 다른 예로 사람은 다세포라 불린다. 사람은 1조 마리가 넘는 세포를 가지고 있으며 1초에 100만 마리의 세포를 만들어낸다. [1] 각각의 세포는 놀라운 기능을 가지고있다: 영양소를 에너지로 전환시키며, 또한 그것을 특별한 기능으로 완성시키며 필요할때 다시 생성한다. 더욱 놀라운 것은 각각의 세포가 필요한 활동들의 지령을 저장하고 있다는 것이다. [2]

세계관

20세기 초, 세포는 본질적인 원형질 또는 세포질 (젤라틴 분자의 수집물) 로 불렸다. 자세한 실험이나 작업이 없었지만, 사람들은 세포가 화학적 진화 (자연발생) 로 만들어졌다고 생각했다. 밑에있는 인용구는, 다윈의 조수, 어네스트 헤켈로 부터 인용되었다.

‘not composed of any organs at all, but consist entirely of shapeless, simplehomogeneous matter … nothing more than a shapeless, mobile, little lump of mucus or slime, consisting of albuminous combination of carbon.’[3]


반면에, 21세기의 기술이 가장 작은 세포의 무게가 10그램 미만 이라는 것을 밝혀냈다. [4] 세포는 통합되거나 합성된 물질로 각자가 정해진 부분을 일한다.

세포 생물학은 지능형 연구의 증거를 많은 단순화 할수없는 나노테크놀러지를 통해 설명하였다. 세포는 엄청나게 복잡하게 구성되어 있다, 그리하여 사람은 아직까지 세포의 내부작업만 이해하고 있으며, 실제로 많은 세포의 기능들이 미스테리로 남아있다.

세포는 보통 도시와 유사성을 가지고 있다. 예를 들어, 노동자들은 단백질과 비교 할 수있으며, 발전장치는 미토콘드리아와 비교 할 수있으며, 도로나 길은 액틴 섬유질 또는 미소관과 비교 할 수있으며, 트럭은 키노신 또는 다이네인과 비교 할 수있으며, 공장은 리보솜과 비교 할 수있으며, 도서관은 핵산과 비교 할 수있으며, 재활용 센터는 리소좀과 비교 할 수있으며, 경찰서는 보호자와 비교 할 수있으며, 우체국은 골지체와 비교 할수있다.

기술이 발전하면서, 과학은 계속 해서 블랙박스를 열고 있으며, 블랙박스가 열리면서 자연현상의 복잡성이 진화론을 한계점으로 몰아가게 된다.

세포의 종류

동물세포 (진핵 생물)과 박테리아 세포 또는 세균 세포 (원핵 생물)의 비교 사진.

세포는 보통 크게 두 종류로 나뉘어진다: 원핵생물 또는 진핵생물, 이들은 몇가지의 비슷한 특색을 가시고 있다. 모든 다세포 생물은 진핵세포 (특별한 세포조직) 를 가지고있다. 모든 원핵생물은 한가지의 생물체를 가지고 있다, 박테리아가 원핵생물이다.

게다가, 성적인 번식이 가능한 생물체는 하나의 세포로 시작한다, 수컷의 정자와 암컷의 난자가 합쳐서 하나의 생물체를 만들어 낸다. 이러한 세포는 디지털 신호를 가지고 있는데, 여기서 디지털 신호는 인체에 많은 기능을 위한 신호이다. 미뢰, 지방 세포, 피부 세포, 적혈구 그리고 다른 많은 세포들이 디지털 신호를 가지고 있다.

포유류의 세가지 세포 범주: 생식 세포, 체 세포, 그리고 간세포 또는 줄기 세포. 보통 성인 몸에는 100조 마리의 세포들은 그들 자신의 사본이나 복사본을 가지고 있다, 하지만 예외가 있다, 적혈구는 자신의 사본이나 복사본을 가지고 있지 않다. 대부분의 세포들은 배수 염색체 또는 2개의 염색체를가지고 있다. 이러한 세포들을 체 세포라 부른다. 체 세포는 신체의 많은 부분을 차지하는 세포, 예를 들어 피부 세포나 근육세포, 에 분포 되어 있다. 생식 계열 세포는 계속해서 난자와 정자를 만들어내거나 발생시킨다. 반면에, 줄기 세포는 일정치 않은 기간을 나누는 능력이 있고, 또한 특별한 세포로 만드는 능력이 있다.[2]

진핵 생물

중심 기사: 진핵 생물

진군류, 동물, 생물 그리고 원생 생물들이 진핵 생물에 포함되어있다. 진핵 생물은 원핵 생물보다 10배가 더크고 부피로는 1000배 이상이 크다. 진핵 생물과 원핵 생물의 가장 큰 다른점은 진핵 생물이 중요한 물질대사 역할이 있는 세포벽을 가지고 있다. 진핵 생물이 가지고 있는 물질중 가장 중요한것이 세포 핵이다, 세포핵은 진핵 생물의 DNA를 감싸고 있기 때문이다. 세포핵은 진핵생물의 이름에 영향을 줬다.

또한 진핵 생물은 특별한 구조를 가지고 있다, 세포기관이 그 구조로 불린다. 세포기관은 매우작은 구조를 하고 있으며 헌신적으로 그 기능을 진핵 생물에게 바친다. 이름과 같이 세포기관은 작은 기관 또는 장기와 같다. 진핵생물은 12개의 다른 세포기관을 가지고있다. [2]

원핵 생물

중심 기사: 원핵 생물

박테리아는 원핵 생물이다, 진핵 생물과 다르게 세포핵 속에 있는 DNA가 정리되어 있지 않다. 또한, 원핵 생물은 하나의 염색체만을 가지고 있다. 원핵 생물을 때때로 간결한 세포로 불리어 진다, 그들은 진핵 생물과 같은 물질 대사 작용을 한다. 이러한 많은 반응들은 세포기관 속에서 격리되어 있지 않다. 예를들어, 원핵 생물과 진핵생물은 광합성과 세포 호흡을 한다, 하지만 진핵 생물만이 엽록체와 미토콘드리아를 가지고 있다.

원핵 생물은 단세포 생물로써 다세포 구조로 변형 하거나 진화 하지 않는다. 몇몇의 박테리아는 필라멘트 또는 많은 양의 세포에서 자란다, 하지만 각각의 세포는 동일하고 개개인의 활동이 존재한다. 세포는 서로 붙어 있다, 왜냐하면 세포 분할 이후 서로 떨어지지 않았으며 또한 그들은 공통된 덮개나 점액에 둘어싸여 있기 때문이다. 전형적으로, 세포들끼리는 통신 또는 의사 교환이 불가능하다. 원핵생물은 지구의 모든 부분에 서식하며, 예를들어, 깊은 물속에서 부터 온천지 그리고 신체 모든 부분까지 서식한다. [2]

세포 구성성분

구조

Plant cell structure.png

몬든 세포들은 세포막에 둘어싸여 있으면 그 세포막은 이중층으로도 불린다. 이러한 혈장 세포막 안에는 원형질을 포함한 세포질이 존재하고, 세포의 종류에 따라 하나 또는 두개의 세포기관을 가지고 있다. 원형질은 65 퍼센트가 물로 구성되어 있으며 10억개의 용해된 분자들이 각각의 세포에 존재한다. 물은 세포의 수천가지 생화학적 반응을 위해 존재한다.

  • 세포질 - 세포질은 세포의 많은 부분을 차지하는 젤리 덩어리이다, 종종 시토졸 이라고도 불린다. 세포질은 세포핵을 둘러싸고 있으며 세포기관을 포함하고 있다. 또한 세포질은 용해된 영양소를 포함하고 있으며, 폐기물 또는 배설물을 없애는것을 도와주며, 세포 주변에 있는 물질들을 움직이게 한다, 여기서 이 행동을 원형질 유동이라 부른다. [2]
  • 세포 골격 - 세포 골격은 매우 복잡하고, 동적이며 매우 중요한 세포 구성 성분이다. 세포 골격은 주로 세포의 모양을 정리 구성 하며; 세포기관을 고정 시키며; 세포 이물 흡수를 도와주며; 세포의 성장 그리고 자동력 또는 자동 운동성을 도와준다. 세포 골격은 많은 양의 단백질과도 관련이 있다, 각각의 단백질이 필라멘트를 지도, 정렬하며 세포의 구조를 조절한다. [2]
  • 원형질 막 - 진핵 생물의 바깥의 안감을 원형질 막 이라 부른다. 원형질 막은 세포를 세포의 환경 또는 이중질의 단백질 그리고 지질로 부터 보호 또는 분리시키는 역할을 한다. 원형질 막 안에는 많은 종류의 분자들이 서식하고 있는데, 이 분자들은 수로와 펌프의 역할을 하며, 이는 다른 종류의 분자들을 세포 안 또는 밖으로 보내는데 큰 역할을 한다. 원형질 막은 원핵 생물에서도 찾을 수 있다, 하지만 원핵 생물은 이 원형질 막을 세포질이라 구분한다. [2]
  • 핵산 - 두가지의 유전 형질이 존재한다: 디옥시리보 핵산 DNA 그리고 리보 핵산 RNA. 대부분의 유기체는 DNA로 만들어진다, 하지만 바이러스는 RNA를 유전 형질로 가지고 있다. 생물학적 자료에 의하면, 유기체는 그들의 DNA 또는 RNA 결과를 부호화시킨다. 원핵 생물의 유전 형질은 세포질에 있는 원형 구조에 조직 또는 체계화 되어 있다. 진핵 생물의 유전 형질은 더 복잡하고 분리된 단위라고 불리어지는 유전자에 포함되어 있다. [2]

세포기관

전형적인 동물 세포의 도형 (진핵 생물). 세포기관:(1) 세포핵 (2) 세포핵 (3) 리보솜 (4) 소낭 (5) 거친 세포질 망상 구조 (세포질 망상 구조) (6) 골지체 (7) 세포 골격 (8) 부드러운 세포질 망상 구조 (9) 미토콘드리아 (10) 소강 (11) 세포질 (12) 리소솜 (13) 중심 소체
중심 기사: 세포기관
  • 세포핵 - 진핵 생물의 게놈 DNA를 가지고 있다. 세포핵은 진핵 생물에서 찾을 수 있는 가장 눈에 띄는 세포핵이다. 세포핵은 세포의 염책체를 가지고 있으며 대부분의 DNA 응답과 RNA 합성이 일어나는 곳에 서식한다. 세포핵은 회전 타원체의 모양을 하고 있고 핵막이 세포핵과 세포질을 분리시킨다. 핵막은 세포 DNA를 많은 분자 (세포 DNA를 손상 시키거나 방해하는) 로 부터 격리시키고 보호를 한다. 변화 과정에서 DNA는 특별한 RNA (mRNA)로 복사 되거나 합성된다. 이 특별한 RNA는 향후에 세포핵 밖에 있는 구체적인 단백질 분자로 옮겨 진다. 원핵 생물 안 세포질 에서 DNA 변화가 이루어진다. [2]
  • 미토콘드리아 - 진핵 세포내에 세포 호흡을 실행시킨다. 미토콘드리아는 자기 증식하는 생물, 다양한 숫자, 모양 그리고 크기, 이다. 미토콘드리아는 자기 자신의 분리되고 다른 게놈 세포를 가지고 있다. 미토콘드리아는 장소에 따라 다른 두개의 다른 세포벽을 가지고 있다: 바깥 세포벽은 세포기관에 덮혀 있고; 안쪽의 세포벽은 선반안에 끼워져있다. 이러한 내부의 선반을 볏, 계관 또는 크리스테라고 부른다. 미토콘드리아 안에 있는 크리스테는 다른 갯수와 모양을 가지고 있다, 이러한 모양과 갯수는 세포 조직과 유기체에 따라 달라지며 이들은 세포벽의 면적을 증가시키는데 도움을 준다.
  • 엽록체 - 태양으로 부터 나온 빛 에너지를 광합성이라는 과정을 통해 에너지를 만든다. 미토콘드리아와 비슷하게, 엽록체는 이중 세포벽에 둘러 싸여 있다. 또한 엽록체는 그들 자신만의 DNA를 가지고 있으며, 에너지 물질대사를 하는데 열중한다; 그리고 엽록체와 미토콘드리아는 그물 모양의 세공 또는 망상 조직을 가지고 있으면, 그 망상 조직은 그들의 내부에 속해 있다. [2]
  • 리보솜 - 진핵 세포와 원핵 세포내에 리보솜은 특별한 리보 핵산은 폴리펩티드로 변형시킨다. 리보솜은 크고 복잡한 분자로 구성 되어있다, 그리고 리보솜은 특별한 RNA로 부터 진행되는 유전적인 지령에 책임이 있다. 특별한 RNA 유전자 신호를 아미노산의 연속물로 변화시키는 과정을 유전 정보의 번역이라 부른다. 단백질 합성은 모든 세포들에게 엄청나게 중요하다, 그러므로 세포에서 수백 아니 수천마리의 리보솜을 찾을 수 있다. 리보솜은 세포질 위를 자유롭게 떠다니고 때때로 세포질 망상 구조라 불리는 세포기관과 합치기도 한다. 리보솜은 한가지의 크고 작은 아단위 또는 서브유니트를 가지고 있고, 단백질 합성을 위해 각각 다른 기능을 가지고 있다. [2]
  • 세포질 망상 - 세포질 망상은 변환 망상이라고도 불리며, 이것은 일시적인 변이 또는 명백한 목적지를 타깃으로 한 망상이며 또한 세포질위에 자유롭게 떠다닌다. 세포질 망상은 두가지의 형태를 하고 있다: 거진 세포질 망상 그리고 부드러운 세포질 망상. 거친 세포질 망상이라 불리는 이유는 리보솜이 외부 표면에 붙어있기 때문이고, 부드러운 세포질 망상은 그렇지 않기 때문이다. 단백질을 위한 특별한 RNA의 변환은 세포질 망상에 머무르거나 밖으로 수출 되어 진다. 부드러운 세포질 망상은 거친 세포질 망상에서 단백질 합성이된 결과를 위해 수령자가 된다. [2]
  • 골지체 - 골지체는 다양한 거대분자를 소낭으로 변화시키는 과정을 말한다. 수출된 단백질은 골지체를 통과한다, 이를 골지몸 또는 골지 복잡성이라 부른다, 향후에는 다양한 세포의 위치로 전환된다. [2]
  • 리소좀 - 세포의 소화를 실행시킨다. 리소좀과 페록시솜은 세포의 음식 찌꺼기 처리기라고도 불린다. 양쪽의 세포기관은 구형이며, 하나의 세포벽에 묶여있다. 또한 리소좀은 많은 양의 소화 효소를 가지고 있으며 단백질 (생화학적 과정의 속도를 올리는 지방산)이 풍부하다. 예를들어, 리소좀은 세개 이상의 효소를 가질 수 있고, 이 효소는 단백질, 핵산 그리고 다당류를 파괴할때 쓰인다. 이 모든 효소는 페하 지수가 낮을 때 가장 효과적 이다. 또한 리소좀 자신 안에 있는 세포를 소화 시키지 않고, 다른 죽은 세포들을 소화 하게 된다. 여기서 우리는 진핵 생물 칸막이 또는 구획의 중요함을 볼 수 있다. 만약 리소좀이 묶인 세포벽 조직망을 가지고 있지 않는다면, 세포는 부폐한 효소를 가지고 있지 않는다. [2]
  • 액포 - 저장 구멍.
  • 섬모
  • 편모

사진첩

출처

  1. How many cells does a human lose every second? by Steve Mack. MadSci Network.
  2. 2.00 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.09 2.10 2.11 2.12 2.13 What is a Cell? by the National Center for Biotechnology Information
  3. Ernst Haeckel, The History of Creation, translated by E. Ray Lankester, Kegan Paul, Trench & Co., London, 1883, 3rd ed., Vol.1, p. 184.
  4. Mass of a Bacterium by Glenn Elert. The Physics Factbook

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