국가고시 - 해부생리학 세포막의 구조와 기능, 생체막, 세포막을 통한 물질 이동, 세포소기관, 핵, 미토콘드리아, 퍼옥시좀

1) 세포막

(1) 세포막의 구조와 기능

세포막은 세포를 둘러싸는 막으로 세포의 내부와 외부를 구분하는 역할을 하며 인지질의 이중층의 곳곳에 단백질이 박혀있는 기본 구조를 가진다.

인지질은 친수성인 머리 부분과 소수성인 꼬리 부분으로 이루어져 있다.

인지질의 머리 부분은 세포의 외부와 내부의 표면을 구성하고, 꼬리 부분은 세포막의 내부에서 접한다.

세포막의 단백질은 물질의 수송, 신호의 전달, 세포의 부착 등을 담당한다.

인지질로 된 이중층에서 단백질이 떠다니는 세포막 모델을 유동 모자이크 모형이라 한다.

인지질은 유동성을 가지기 때문에 단백질은 세포막에서 이동할 수 있다.



(2) 생체막

세포막뿐만 아니라 다양한 세포소기관들도 막 구조물로 둘러싸여 있다.

세포막이 인지질 이중층이 1개만 있는 단일막 구조인데 반해 핵, 미토콘드리아, 엽록체와 같은 세포소기관들은 이중층이 2개가 존재하는 이중막 구조를 가진다.

세포질그물, 골지기관, 리소좀은 단일막 구조로 되어 있으며 그 기원은 세포막과 동일하다.

리보솜, 인 등은 생체막으로 둘러싸여 있지 않은 비막성 세포소기관이다.



(3) 세포막을 통한 물질 이동

세포막을 통한 물질 이동은 크게 확산, 삼투, 능동수송, 포식작용 등으로 구분할 수 있다.

세포막을 경계로 농도가 높은 물질이 농도가 낮은 쪽을 이동하는 것을 확산이라 하며, 세포막을 비교적 자유롭게 통과하는 단순확산과 운반단백질을 필요로 하는 촉진확산으로 구분할 수 있다.



고농도의 용액과 저농도의 용액이 반투막인 세포막을 경계로 있을 때 저농도 용액에서 고농도 용액으로 용매(물)가 이동하는 현상을 삼투현상이라 한다.

물의 삼투는 세포막을 통해 일어나는데, 물 통로 역할을 하는 채널인 아쿠아포린을 이용하기도 한다.



세포막을 경계로 물질이 농도가 낮은 쪽에서 농도가 높은 쪽으로 에너지를 이용하여 이동하는 현상을 능동수송이라고 한다.

능동수송은 ATP를 사용하는 1차 능동수송과, 다른 물질의 농도기울기를 이용하는 2차 능동수송으로 구분한다.

능동 수송에 이용되는 수송체를 펌프라고 한다.

세포막을 통과하지 못하는 크기가 큰 물질을 세포막이 함입하여 식포를 형성한 후 세포 내로 이동시키는 작용을 내포작용, 분비소포를 이용하여 세포의 외부로 이동시키는 작용을 외포작용이라고 한다.


내포작용과 외포작용은 모두 에너지를 필요로 한다.

내포작용은 물에 녹아있는 물질을 세포의 내부로 이동시키는 음세포작용, 고체를 세포의 내부로 이동시키는 식세포작용, 물에 녹아 있는 물질을 세포막에 있는 수용체와 결합한 뒤 세포의 내부로 이동시키는 수용체 매개 내포작용 등으로 구분할 수 있다.

소포를 통한 물질 이동

2) 세포소기관

(1) 핵

핵은 대부분 구형으로, 일반적인 세포에는 1개의 핵이 들어있으며 이중막인 핵막으로 둘러싸여 있다.

핵에는 염색사와 인이 들어 있으며 핵의 내부는 핵액으로 채워져 있다.

핵에는 세포가 가지는 DNA의 대부분이 들어 있다.

DNA가 히스톤이라는 단백질과 결합한 상태를 뉴클레오솜이라 하며 뉴클레오솜이 실처럼 풀려 있는 상태를 염색사라고 한다.

염색사는 평소에는 풀어진 상태로 존재하지만 세포분열기에는 응축된다.

이 응축된 형태를 염색체라 한다.

핵산과 단백질이 결합한 비막성 핵 내 구조물을 핵소체라 한다.

핵소체에서는 리보솜 RNA가 전사되고 핵소체에 결합된다.

핵막은 인지질과 단백질로 구성된 이중막으로 핵과 세포질을 구분하는 역할을 한다.

핵막에는 여러 개의 작은 구멍이 있는데 이를 핵구멍이라 하며 핵에서 생성되는 RNA와 단백질은 핵구멍을 통해 세포질로 이동한다.

핵의 세부구조

(2) 미토콘드리아

미토콘드리아는 이중막(외막+내막)으로 둘러싸인 타원형의 기관으로, 내막은 주름이 잡혀 있고 내막의 내부에는 기질이 들어 있다.

미토콘드리아와 같이 내막에 주름이 잡힌 구조를 크리스타 구조라고 한다.

미토콘드리아는 세포호흡이 일어나는 장소이며, 유기분자와 산소를 이용하여 에너지(ATP)를 생성한다.

미토콘드리아는 자신만의 RNA, DNA, 리보솜을 가지고 있기 때문에 스스로 증식하거나 단백질을 합성할 수 있다.



(3) 퍼옥시좀

퍼옥시좀은 단일막으로 둘러싸인 주머니 모양의 기관이다.

퍼옥시좀에는 카탈라아제라는 효소가 들어 있으며 물질대사 과정에서 생성되는 과산화수소를 분해한다.

과산화수소는 철이온과 반응하여 반응성이 큰 수산화라디칼을 형성하여 단백질이나 DNA를 파괴할 수 있기 때문에, 퍼옥시좀이 이런 산화적 손상으로부터 세포를 보호한다고 할 수 있다.

막성 세포소기관 중에 세포질그물에서 유래한 막구조를 가지는 것을 내막계라고 한다.

미토콘드리아, 엽록체, 퍼옥시좀의 막은 세포질그물에서 유래한 것이 아니므로 이들은 내막계가 아니다.



(4) 세포질그물

세포질그물(소포체)은 인지질과 단백질로 구성된 단일막으로 된 주머니 모양의 구조물이다.

세포질그물은 서로 연결되어 있고 여러 부분에서 핵막 및 세포막과 연결되어 있어 세포의 내부에서 물질이 이동하는 통로가 된다.

세포질그물은 리보솜이 붙어 있는 과립세포질그물(조면소포체)과 리보솜이 붙어 있지 않는 무과립세포질(활면소포체)로 구분한다.

과립세포질그물에 붙어 있는 리보솜에서는 단백질이 합성되고 무과립세포질그물에서는 지질이 합성된다.



(5) 골지기관

골지기관은 인지질과 단백질로 구성된 단일막으로 둘러싸인 주머니 모양의 구조물로 세포질그물의 일부가 떨어져 나와 만들어진 것이다.

골지기관과 같이 여러 개의 구조물이 겹쳐진 구조를 시스터나(cisterna) 구조라고 한다.

골지기관은 물질의 저장과 분비에 관여하며, 분비작용이 활발한 세포에서 특히 발달되어 있다.

리보솜에서 합성된 단백질은 세포질그물의 내부로 들어간 뒤 소낭을 통해 골지기관으로 이동하여 저장된다.

골지기관에 저장된 단백질은 소낭을 통해 세포의 외부로 분비된다.

 

 

 

용해소체, 액포, 리보솜, 세포골격에 대해서는 다음 글에 이어서 서술하도록 하겠습니다.