국가고시 - 해부생리학 세포와 조직, 세포의 분류, 세포의 구성, 세포의 연구 방법

 

 

세포의 구성

1) 세포의 분류와 구성

(1) 세포의 개괄

세포는 생물체를 구성하는 기능적, 구조적 기본 단위이다.

세포의 모양과 크기는 매우 다양하다. 대부분의 세포는 눈으로 볼 수 없고 현미경을 이용하여 관찰하지만 난세포 신경세포, 근육세포 등의 특정 세포는 눈으로 볼 수 있다.

세포는 크게 원핵세포와 진핵세포로 구분할 수 있다.

핵막과 막성 세포소기관을 가지지 않는 세포를 원핵세포라 하며, 핵막과 막성 세포소기관을 가지는 세포를 진핵세포라 한다.

진핵세포는 크게 핵과 세포질로 나뉘며, 세포질에는 일정한 형태를 가지는 세포소기관들이 있다.

세포질은 내막계, 반독립적 세포소기관, 세포기질로 구성되며 각각의 구성 요소는 다음과 같다.



- 핵: 핵막, 염색사, 인

- 내막계: 세포막, 세포질세망, 골지기관 리소좀, 액포

- 반독립적 세포소기관: 미토콘드리아, 퍼옥시좀, 엽록체

- 세포기질: 리보솜, 세포골격, 중심립, 세포함유몰



세포는 생명활동이 일어나는 원형질과 생명활동의 결과로 만들어진 후형질로 구성된다.

원형질은 핵과 세포질로 구성되고 후형질은 세포벽, 액포 세포 함유물로 구성된다.



(2) 세포의 연구 방법

세포는 육안으로 관찰하기에 크기가 너무 작아 현미경을 이용하여 확대 관찰한다.

현미경은 가시광선을 이용하는 광학현미경과 전자선을 이용하는 전자현미경이 있으며 전자현미경의 확대능이 더 좋다.

전자현미경은 시료를 얇게 자른 뒤 전자선을 투사하여 만든 상을 관찰하는 투사전자현미경(TEM)과, 시료에 전자선을 미춘 뒤 반사된 상을 관찰하는 주사전자현미경(SEM)이 있다.

투사전자현미경은 단면 관찰에 용이하고 주사전자현미경은 입체구조 관찰에 유용하다.



세포를 분쇄한 후 원심분리기를 이용하여 통해 세포를 구성하는 세포소기관을 분리하는 방법을 세포분획법이라 한다.

방사성 원소를 포함하는 물질을 세포나 조직에 주입한 뒤 방사성 원소가 방출하는 방사선을 추적하는 방법을 자기 방사법이라 한다.

자기 방사법을 사용하면 물질이 전환되는 과정과 이동하는 경로를 추적할 수 있다.

세포나 조직 관찰을 위해서는 다양한 염색 방법을 이용한다.

일반적으로 호염기성의 헤마톡실린과 호산성의 에오신을 이용하는 H&E 염색법을 가장 흔히 사용한다.



2) 세포의 화학적 구성

(1) 물

물은 원형질을 구성하는 가장 중요한 성분으로 세포 내 대부분의 성분들은 물에 용해 또는 분산되어 있으며 세포 내 화학반응이 일어나는 장소로서 중요하게 작용한다.

인체의 대부분(66%)을 차지하는 물은 다른 물질에 비해 비열이 크기 때문에 여름이나 겨울에도 체온을 일정하게 유지시키는 데에도 도움을 준다.



(2) 탄수화물

탄수화물은 단당류, 이당류, 다당류 등을 포함하는 유기질 분자로서 자연계에 가장 풍부하게 존재한다.

두 개의 단당류가 탈수축합반응을 하여 글리코시드결합을 형성하여 이당류를 생성하고, 여러 개의 단당류가 탈수축합중합반응을 하면 다당류가 생성된다.

탄수화물은 세포 내에서 에너지를 발생시키기 위한 세포호흡의 가장 중요한 기질로 이용되며 4kcal/g의 열량을 낸다.

다당류의 한 종류인 글리코겐은 체내에서 포도당의 저장형으로 주로 이용되는 물질이다.



(3) 단백질

여러 개의 아미노산이 탈수축합중합반응을 통해 펩티드결합을 형성한 것이 단백질이다. 아미노산의 연결 순서에 따라 종류가 결정되기 때문에 단백질은 탄수화물이나 지방에 비해 종류가 훨씬 많다.

단백질은 세포의 구성 물질로서 중요한 유기분자이며 효소, 항체, 호르몬 등의 주성분으로도 이용된다.

탄수화물이나 지방이 부족할 때에는 에너지원으로도 사용되며 4kcal/g의 열량을 낸다.



(4) 지질

지질은 중성지방, 스테로이드, 인지질 등을 포함하는 유기분자이다. 지질은 물에 잘 녹지는 않지만 벤젠이나 아세톤과 같은 유기용매에는 잘 녹으며, 지방이 지질의 95% 이상을 차지한다.

지방은 3개의 지방산과 1개의 글리세롤이 탈수축합반응을 하여 에스테르결합을 형성하여 생성되며 에너지 저장 물질로 사용된다.

9kcal/g의 열량을 낸다.

인지질은 2개의 지방산과, 1개의 인산기를 포함하는 화합물이 1개의 글리세롤과 탈수축합반응을 하여 생성된다.

인지질은 세포막, 핵막, 미토콘드리아막 등 생체막의 구성성분으로 사용된다.

스테로이드는 4개의 고리를 가지는 물질로 지방이나 인지질과는 전혀 구조가 다른 물질이다.

대표적인 스테로이드에는 콜레스테롤이 이으며 콜레스테롤은 비타민, 호르몬, 쓸개즙 등의 구성성분으로 사용된다.



(5) 핵산

핵산은 DNA 및 RNA와 같은 유기물 분자로서 인산+당+염기로 구성되어 있다.

염기의 배열에 따라 다른 유전정보를 가지는데 DNA는 디옥시리보오스를 오탄당으로 가지고 A, T, G, C의 4가지 염기로 구성된다.

반면에 RNA는 오탄당으로 가지고 A, U, G, C의 4가지 염기로 구성된다.



(6) 무기질

염화나트륨과 같은 무기염류는 에너지원으로 사용되지는 않지만 인체를 구성하는 성분인 동시에 체내의 산염기 조절과 세포 내 삼투압 조절에 관여한다.

모든 무기염류는 이온상태로 존재하며 오줌과 땀에 의해 조절된다.

세포 내외의 중요한 이온 분포로서 세포 내에는 칼륨이온(K+)이 풍부하며, 세포 외에는 나트륨이온(Na+)의 비율이 높다.



다음 글에서는 세포막의 구조와 기능, 세포막을 통한 물질 이동 등에 대해 알아보겠다.