세포에 대한 소개

세포에대한 소개를 5개의 소제목을 통해 소개하고자 한다.

 

현미경으로 세포의 구조와 기능을 연구한다

현미경으로 세포의 구조와 기능을 살펴볼수 잇다

현미경이 사용되지 전인 17세기에는 생물이 세포로 구성되어 있다는 사실을 알지 못했다

최초의 현미경은 생물학 실험실에서 일반적으로 사용되는 광학현미경이었다

광학현미경은 동물조직이나 식물조직의 표본에 가시광선이 통과하면서 현미경 안에 있는 유리렌즈가 빛을 굴절시켜 확대된 영상이 관찰자의 눈 또는 사진촬영용 필름에 투영된다.

현미경을 통하여 찍은 사진을 현미경사진이라고 하며 'LX 109X'는 광학현미경으로 찍은 사진이며 크기는 실제 크기의 109배라는 것을 의미한다. 보통 일정한 배율이상으로 확대하면 사진이 흐려지는데, 광학현미경으로 선명하게 확대 가능한 배율은 1,000배정도이다.

현미경의 기능 중 사물을 얼마나 확대 시킬 수 있느냐 하는 것이 가장 중요하며 영상의 선명도를 나타내는 분해능 역시 사물을 현미경으로 관찰하는 데 중요하다. 분해능은 가까이 있는 두 물체가 분리되어 관찰되는 정도를 보여주는 능력이다. 예를 들면, 맨눈으로는 하늘에 있는 별이 하나로 보이지만 망원경으로는 두 개로 분리되어 보이는것과 같다.

어떠한 광학기기라도 분해능에 한계가 있다. 광학현미경으로는 가장 작은 박테리아의 크기은 0.2마이크로미터보다 더 작은 간격은 분별할 수 없다. 따라서 박테리아의 몇배로 확대하든지 간에 광학현미경으로는 박테리아의 내부 구조를 자세히 볼 수 없다.

 

세포의 크기는 기능에 따라 다양하다

 

세포 크기를 비교한 것으로 가장 작은 세포는 직경이 0.1마이크로미터에서 1.0마이크로미터 정도인 마이코플라즈마라는 박테리아이며 가장 큰 세포는 새의 알이고 가장 긴 세포는 근육세포와 신경세포이다.

대부분의 세포 크기는 이 범위 안에 포함되는데 근육세포 긴경세포 동물의 알을 제외하고 가장 큰 식물과 동물의 세포는 직경이 100마이크로미터 정도로 가장 작은 세포의 직경인 10마이크로미터보다 10배 정도 크다

세포의 크기와 모양은 기능과 관계가 있다. 새의 알은 매우 큰데 그 이유는 발생에 필요한 필요한 영양물질을 가지고 있기 때문이고 근윣포는 길기 때문에 신체의 다른 부분을 함께 끌어당기는 데 표율적이고 신경세포는 신체에서 멀리 떨어져 있는 부분까지 가극신호를 전달할 수 있도록 길게 되어 있다

반면에 작은 세포도 여러가지 장점이 있는데 사람의 적혈구는 직경이 8마이크로미터에 불과하여 좁은 모세혈관에서 이동하기에 적합하다.

 

자연의 법칙에 의하여 세포의 크기가 정해진다

세포의 크기에는 작은것에서 큰것까지 한계가 있다

세포가 번식하면서 살아가기 위해서는 충분한 DNA와 단백질 그리고 내부 구조를 가지고 있어야 한다. 세포의 최대 크기는 영양을 취하고 노폐물을 처리할 수 있도록 표면적이 충분히 확보되는 한도에 의해 결정된다.

큰세포는 작은 세포보다 표면적이 넓으나 같은 모양일 때 그 체적에 대한 표면적의 비가 작은 세포보다 더 낮다 하나의 큰 정육면체 세포와 27개의 작은 세포의 전체 체적은 같다

그러나 전체 체적에 비하여 전체 표면적은 매우 다르다. 정육면체는 여섯면으로 되어 있고 그 표면적은 한면 면적의 여섯배이다. 작은 정육면체 27개의 전체 표면적은 16,200마이크로제곱미터이다 이것은 큰 정육면체의 표면적의 세 배이다.

그러므로 큰 세포는 작은 세포보다 상대적으로 표면적이 적다.

세포크기의 상한선은 세포 체적에 대한 세포 표면적의 비율로 정해진다. 만약 이들이 살아 있는 세포라면 작은 세포의 세포막은 큰 세포의 세포막보다 훨씬 수월하게 세포질을 싸고 있을 것이다. 물론 완전한 정육면체나 둥근 모양을 한 세포는 없지만 다양한 형태의 세포는 크기가 일정하도록 진화해왔다.

근육세포와 신경세포는 가늘고 긴 모양을 하고 있어서 구형의 세포보다 체적당 표면적이 더 넓다.

 

원핵세포는 크기가 작고 구조가 단순하다

구조적으로 서로 다른 두 종류의 세포가 진화해 왔는데 박테리아와 고대박테리아는 원핵세포로 되어 있고 그 외 다른 생명체는 진핵세포로 이루어져 있다

진핵세포는 핵이 막으로 둘러싸여 있고 그 안에 대부분의 DNA가 들어 있다. 이 단락과 다음 단락에서는 원핵세포와 진핵세포의 구조에 대하여 살펴 보기로 하자

전자현미경의 발달로 세포의 구조에 대하여 자세히 알 수 있게 되었다 대부분의 원핵세포의 크기는 2~8마이크로미터이며 보통 진핵세포 크기의 십분의 일 정도이다. 월핵세포는 핵이 없으며 DNA는 코일 모양으로 뭉쳐 있어 핵양체를 이루고 있으며 진핵세포에서와는 다르게 막으로 둘러싸여 있지 않다. 리보솜은 DNA의 지시로 아미노산을 연결하여 폴리펩티드를 만들며 이 중합체가 단백질이 된다 

박테리아의 원형질막은 세포질을 감싸고 있어 주위 환경과 구별되어 있고, 대부분의 원핵세포의 원형질막 바깥층은 매우 단단한 화학보합체인 원핵세포벽으로 되어 있다.

원핵세포벽은 세포를 보호하고 그 모양을 유지하도록 돕는다 어떤 원핵셍물은 또 다른 츠응ㄹ 가지고 있는데 접착성의 외막인 피막으로 세포벽을 싸고 있고 세포 표면을 보호한다

접착성의 피막은 박테리아가 물살이 빠른 개울의 나뭇가지나 바위, 또는 사람의 체내조직 등에 붙도록 도와준다.

또 어떤 원핵생물은 외막 위에 표면 돌출부를 가지고 있다 짧은 돌출부는 선모라 하는데 원핵생물이 표면에 달라붙도록 하며, 긴 돌출부는 원핵세포 편모라고 하며 물속에서 세포의 추진력을 돕는다.

 

진핵세포는 기능에 따라 막으로 분할되어 있다.

모든 진핵세포는 동물 식물 원생생물 균류를 막론하고 기본적으로 비슷한 구조를 가지고 있으며 원핵세포와는 매우 다르다. 대표적인 진핵세포인 동물세포와 식물세포에 대하여 살펴보기로 하자

투과전자현미경으로 자세히 관찰한 동물세포이다 한눈에 보기에도 진핵세포는 원핵세포보다 훨씬 복잡하게 보인다. 진핵세포는 핵이 있다는 사실 외에도, 핵과 원형질막 사이에 있는 액체로 가득 찬 부분인 세포질 안의 다양한 구조들도 진핵세포와 원핵세포가 뚜렷이 다른점이다 이구조의 대부분은 막으로 둘러싸여 있는데 이들을 세포소기관이라 하며 세포소기관은 각각 고유의 기능을 가지고 있다 진핵세포의 막은 세포질을 여러구획으로 나누어 막성 세포소기관을 이룬다.

막성 세포소기관은 핵, 소포체, 골지체, 미토콘드리아, 리소좀, 퍼옥시솜으로 대부분의 막성 소기관은 무색이다.