세포란 무엇인가? - 3

 

세포막 외부 구조

많은 세포는 세포막 바깥쪽에 전체 또는 부분적으로 존재하는 구조를 가지고 있습니다. 이들 구조는 반투과성 세포막에 의해 외부 환경으로부터 보호받지 못하기 때문에 주목할 만합니다. 이러한 구조를 형성하기 위해서는 성분을 세포막에서 배출하는 과정을 통해 세포막 전체에 전달해야 합니다.

 

세포벽 - 원핵세포나 진핵세포의 대부분은 세포벽을 가지고 있습니다. 세포벽은 기계적 및 화학적으로 환경으로부터 세포를 보호하는 역할을 하며 세포막에 대한 추가 보호층입니다. 다른 종류의 세포는 다른 재료로 구성된 세포벽을 가지고 있습니다. 식물세포의 세포벽은 셀룰로오스를 주성분으로 하고 진균세포의 세포벽은 키틴질로 이루어지며 세균의 세포벽은 펩타이드 글리칸으로 이루어집니다.

 

원핵세포

협막 - 세균 중에는 세포막이나 세포벽 바깥쪽에 겔 형태의 막이 존재하는 것도 있습니다. 이러한 협막은 폐렴 연쇄구균, 수막염세균, 탄저균 등의 폴리펩타이드 또는 연쇄구균과 같은 히알루론산 등의 다당류일 수 있습니다. 협막은 일반적인 염색법으로는 나타나지 않으며 잉크 또는 메틸 블루로 검출할 수 있습니다. 이를 통해 세포 간의 높은 콘트라스트가 가능해져 관찰이 용이해집니다.

편모 - 편모는 세포 이동에 관여하는 기관으로 세균의 편모는 세포질에서 세포막을 통해 뻗어나가 세포벽을 통해 돌출합니다. 편모는 길고 굵은 실과 같은 부속물로 단백질로 구성되어 있습니다. 다양한 종류의 편모는 고세균과 진핵 생물에서 볼 수 있습니다.

선모 - 선모는 세균 표면에서 볼 수 있는 짧고 가는 털 모양의 필라멘트입니다. 선모는 피린(항원)이라고 불리는 단백질로 구성되어 있어 세균이 인간 세포의 특정 수용체에 부착하는 것을 가능하게 합니다. 세균 결합과 관련된 특수한 종류의 선모가 있습니다.

 

세포 내 과정

복제 - 세포분열(cell division)은 단일 세포(모세포라고도 함)를 두 개의 딸세포로 분할하는 과정입니다. 세포분열은 다세포 생물의 성장과 단세포 생물의 생식으로 이어집니다. 원핵세포는 이분법으로 분열하지만 진핵세포는 일반적으로 유사분열로 핵분열 과정을 거치기 때문에 세포질 분열을 일으켜 두 개의 딸세포를 형성합니다. 이배체 세포는 감수 분열에 의해 보통 4개의 반복소 세포를 생성할 수도 있습니다. 조혈세포는 다세포 유기체에서 배우자(생식세포) 역할을 하며 수정을 통해 새로운 이배체 세포(수정란)를 형성할 수 있습니다.

DNA복제 또는 세포의 게놈 복제 과정은 세포가 유사분열 또는 이분법에 의해 분열될 때 발생합니다. DNA복제는 세포주기의 S기 중에 일어납니다.

감수 분열에서는 DNA는 한 번 복제되지만 세포는 두 번 연속 분열합니다. DNA 복제는 감수분열 전 S기에서 일어납니다. DNA 복제는 감수 분열 1회와 감수분열 2회 사이에서는 발생하지 않습니다. 모든 세포 활동과 마찬가지로 DNA복제에는 특정 단백질이 필요합니다.

 

생장 및 물질대사

연속된 세포 분열 사이에서 세포는 활성 대사에 의해 성장합니다. 세포 대사는 개별 세포가 영양 분자를 처리하는 과정입니다. 물질대사는 세포가 복합분자를 분해해 에너지와 환원을 생성하는 이화작용과 세포가 에너지와 환원을 이용해 복합분자를 생합성하고 다른 생물학적 기능을 수행하는 이화작용으로 나뉩니다. 생물이 섭취하는 탄수화물은 글루코스 등 단당류로 분해할 수 있습니다. 세포에서 포도당은 세포 호흡에 의해 분해되어 생명 활동에 필요한 에너지 분자인 ATP를 생성하는 데 사용됩니다.

 

단백질 합성

세포는 세포 활동을 조절하고 유지하는 데 필수적인 새로운 단백질을 합성할 수 있습니다. 이는 DNA와 RNA로 코드화된 정보를 바탕으로 아미노산에서 새로운 단백질을 형성하는 과정이며, 단백질 합성은 일반적으로 전사와 번역의 두 가지 주요 단계로 구성되어 있습니다.

전사는 DNA에 저장된 유전정보가 RNA로 전달되는 과정입니다. 이후 이 RNA 사슬을 가공해 세포 내에서 자유롭게 이동할 수 있는 메신저 RNA(mRNA)를 생성합니다. mRNA분자는 세포질 내에 위치한 리보솜이라고 불리는 단백질-RNA 복합체에 결합하여 폴리펩타이드로 변환됩니다. 리보솜은 mRNA 염기서열을 기반으로 폴리펩타이드의 아미노산 배열을 결정합니다. mRNA 염기서열은 리보솜 결합 부위에서 트랜스포트 RNA(tRNA) 분자와 결합함으로써 폴리펩타이드 아미노산 배열과 직접 관련됩니다. 새로운 폴리펩타이드는 기능적인 3차원 단백질 분자로 접힙니다.

 

운동성

단세포 생물은 음식을 찾기 위해 이동하거나 포식자를 피할 수 있습니다. 운동의 일반적인 메커니즘에는 편모와 섬모가 있습니다. 다세포 생물에서 세포는 상처치유, 면역반응, 암 전이 등의 과정에서 이동할 수 있습니다. 예를 들어 동물의 상처 치유 과정에서 백혈구가 상처 부위로 이동하여 감염을 유발할 수 있는 미생물을 죽입니다. 세포의 운동성은 많은 수용체, 가교, 결합, 부착, 이동 및 기타 단백질을 포함합니다. 이 과정은 세포 앞 가장자리 밀어내기, 앞가장자리 부착, 세포의 몸과 등으로부터의 이탈, 세포 골격을 수축시켜 세포를 앞쪽으로 잡아당기는 3단계로 나뉩니다. 각 단계는 세포 골격의 독특한 부분에 의해 발생하는 물리적 힘에 의해 구동됩니다.

 

다세포화

세포분화 - 다세포 생물은 단세포 생물과 달리 하나 또는 여러 개의 세포로 이루어진 생물입니다. 복잡한 다세포 생물에서 세포는 특정 기능에 적합한 다른 종류의 세포로 분화합니다. 포유류의 주요 세포 유형은 피부세포, 근육세포, 뉴런, 혈액세포, 섬유아세포, 줄기세포 등입니다. 개인 내에서는 세포의 종류는 모양과 기능이 다르지만 모두 유전적으로 동일합니다. 세포는 유전자 발현이 다르기 때문에 같은 유전자형이지만 다른 유형의 세포가 될 수 있습니다.

대부분의 다른 세포형은 접합체라고 불리는 단일 전형적인 성능 세포에서 발생합니다. 이것은 개발 과정 중에 수백 개의 다른 세포형으로 분화됩니다. 세포 분화는 서로 다른 환경 신호(예를 들어 세포 간 상호작용)와 본질적인 차이(예를 들어 세포 분열 중 분자 분포의 불균일에 의한 차이)에 의해 결정됩니다.

 

다세포성의 기원

다세포성은 적어도 25회 독립적으로 진화하며 예를 들어 난박테리아, 점액균, 악티노마이세스, 델타 프로테오박테리아, ㅁㅁ타노살키나 등의 원핵생물이 포함되어 있습니다. 그러나 복잡한 다세포 생물은 동물, 진핵생물, 곰팡이, 갈조류, 홍조류, 녹조류 및 식물의 6개 그룹에서만 진화해 왔습니다. 다세포성은 식물(녹색 식물), 동물에서 1~2회, 갈색조에서 1회, 균류, 점액 및 홍조에서 여러 차례 반복 진화해 왔습니다. 다세포성은 상호의존적 유기체의 콜로니에서, 세포 또는 공생관계에 있는 유기체에서 진화했을 가능성이 있습니다.