제 4 장 세포구조

 로버트 후크의 현미경과 코르크 조직의 그림. 세포설 세포의 관찰 : 갈릴레이, 로버트 훅, 레벤후크 등. 세포설 (cell theory): 슐라이덴, 슈반, 루돌프 피르호 등 - 모든 생물은 하나 혹은 다수의 세포로 구성됨 - 세포는 생명의 특징을 보여주는 가장 작은 단위 - 세포의 생장과 분열  생명의 연속성

 동일 배율로 관찰한 떼목말 (Scenedesmus). 여러 현미경으로 관찰한 것. 여러 가지 현미경상

모든 세포의 구성물  지구상의 모든 생명체는 세포로 구성되어 있다.  세포는 대사능력이 있고, 환경에 대한 조절된 반응을 보이며, 생장과 생식을 하는 생 명의 특성을 지니는 가장 작은 단위이다.  원형질막 (Plasma membrane) ~ 지질과 단백질로 이루어진 환경과의 경계. 물질 출 입이 조절된다.  핵 (Nucleus) 혹은 핵양체 (Nucleoid) ~ DNA 가 존재하는 부분.  세포질 (Cytoplasm) ~ 원형질막과 DNA 를 제외한 나머지 부분. 리보솜 등이 존재한 다.

 여러 분자와 세포, 그리고 다세포 생물의 크기. 세포는 현미경 구조로 관찰되는 크기를 가진다 ( 예외, 새 알의 노른자, 물고기 알과 개구리 알 ). 상대적 크기

 지름 증가에 따른 표면적의 증가와 부피의 증가율. 크기가 증가함에 따라 단위 부피당 제공되는 표면적이 점점 줄어든다 ! 표면적대 부피의 비율 Q. 왜 세포는 크지 않을까 ? 4r24r2 (4/3)  r 3 단일 세포는 그다지 크지 않다 : 표면적 대 부피 비율이 제한을 받는다 ( 세포가 커질수록 물질 출입을 위한 표면적 증가가 필요하지만 부피가 증가하는 것과 표면적의 증가율은 같지 않다.)

 원핵세포와, 진핵세포인 식물 및 동물세포. 원핵세포와 진핵세포

 원핵세포 (Pro_ 이전의, 앞의 /Karyon_ 핵 ) 의 특징 - 가장 작은 크기의 세포로 진정세균 (Eubacteria) 과 고세균 (Archaebacteria) 영역이 포함. - 다양한 대사활동을 수행한다 ( 다양한 서식지와 이용 물질의 다양성이 특징 ). - 견고한 투과성 세포벽이 세포 모양을 유지. - 핵양체 (nucleoid) 와 플라스미드 DNA(Plasmid DNA) 를 가짐. - 주름이 많은 원형질막은 대사활성에 중요한 구조. 원핵세포 (Prokaryotic cell)

 진핵세포 (Eu- 좋은, 진짜의 /Karyon- 핵 ) - 원핵세포군을 제외한 모든 세포들이 포함됨 - 대사 기능의 구획화 (compartmentalization)  세포소기관 (cellular organelle) 의 발달. - 핵 (nucleus) 과 세포골격 (cytoskeleton) 을 가짐.  세포소기관의 이점 - 미세환경의 격리와 유지 : 대사 물질의 농축과 처리의 효율성 - 세포소기관 사이의 이동 : 소낭 (vesicle)  세포 내막계 형성 (endomembrane system) 진핵세포 (Eukaryotic cell)

 식물세포의 투과 전자현미경 (TEM). 대부분을 액포가 차지하고 있다. 진핵세포 - 식물 vs 동물  쥐의 간세포 (TEM). 미토콘드리아와 소 포체가 발달해 있다.

 진핵세포의 벽 - 세포벽 (cell wall): 원형질막 외부의 지지 구조. 투과 성. 단세포성 원생생물, 식물, 균류 등. - 식물의 1 차 세포벽 : 펙틴, 점액성 다당류, 셀룰로오즈 등으로 구성. 얇고 유연하며 점착성. 형태 변경 가 능 - 식물의 2 차 세포벽 : 1 차 세포벽 안쪽으로 분비됨. 리 그닌으로 구성. 방수성. 구조적으로 견고함. - 식물 표면 : 왁스, 큐티클 층 ( 수분 손실 억제 ) 특수화된 세포의 표면

 식물세포의 세포벽. 셀룰로오스의 배열과 원형질연락사, 세포벽의 형성 과 물관 형성. 세포의 표면

원형질막  구성과 특징 - 수많은 종류의 단백질이 끼어 있는 지질 이중층 (Lipid bilayer). - 세포의 생물학적 경계 ( 물질 수송 단백질 존재 ). - 선택적 물질 출입 (selectivity). - 비대칭성 (asymmetry): 소수성면을 중심으 로 한 양면이 서로 다르다.

 원형질막은 인지질 이중층과 여러 종류의 단백질들로 구성되어 있다. 세포막의 구조 : 인지질과 단백질

세포막 단백질들  모든 세포막은 단백질 수송체, 수용체, 효소 등을 갖는다. 그리고 부착, 인식, 정보교환에 관여하는 단백질도 갖는다.

 세포막 구성을 설명하는 모형 - 유동모자이크 모델 (fluid mosaic model): 인지질, 당지질, 스테롤, 단백질 등이 모 자이크 형태로 막을 구성하며, 이들 구성성분들은 운동성을 가진다 ( 유동적 ).

유동 모자이크 모형의 증거 - 세포막은 유동적인 지질 2 중층으로 이루어져 있으며, 단백질은 지질 2 중층에 독립적으로 박 혀 있고, 지질과 단백질은 서로 비대칭으로 배열되어 있다 세포막이 유동적이라는 증거 년 프리에와 에디딘이 증명

- 즉 이들은 인간 세포와 쥐 세포의 막 단백질에 대응하는 항체를 결합시켰다. 이때 항체에는 각각 서로 다른 형광물질을 부착시킴 - 인간 세포와 쥐 세포를 융합시킨 후에 각 세포의 단백질들이 이동하여 색상이 완전히 섞이는 것을 관찰하였다

 미세소관 (microtubule)  미세섬유 (microfilament)  중간섬유 (intermediate filament) 세포골격 (cytoskeleton)  세포 내부의 구조적 지지와 변형, 운동 등에 참여하 는 역동적인 요소 ( 조립과 분해 가능 )  미세소관 (microtuble): 튜불린 (tubulin) 단위체로 구 성된 원통구조. 세포내부를 조직화하고 염색체를 이 동시킨다 ( 방추사 ).  세포분열 ( 콜히친, 택솔 등의 약 리작용 대상 )  미세섬유 (microfilament): 액틴 (actin) 단위체로 구성 됨. 세포 형태를 강화하거나 변형 유도. 근수축 유도. 세포 분열구 형성.  중간섬유 (intermediate filament): 세포구조를 강화, 형태 유지.  운동단백질 (motor protein): 세포골격들이 기능할 수 있도록 하는 부속 단백질들로 ATP 를 분해하여 에너지 를 공급한다.

 키네신. 미세소관에 붙어 물질을 이동시킨다. 운동단백질들  키네신, 디네인, 미오신 등의 운동단백질들은 ATP 를 사용하 여 물질을 세포 여러 곳으로 이 동시킨다.  미세소관과 미세섬유는 이러 한 운동단백질들이 움직일 수 있 도록 하는 선로역할을 한다.

 편모와 섬모의 내부. 9+2 구조 ( 미세소관 ) 섬모 (cilium) 와 편모 (flagellum)  세포 표면에 돌출된 운동기관  중심립 (centriole) 에서 시작됨 (basal body 형성 )  ATP 분해로 미세소관이 미끄러지 면서 운동하게 된다 ( 운동단백질 )  위족 (pseudopod) 은 세포질의 미 세섬유가 일시적으로 신장되어 생 긴다.

핵 (Nucleus)  유전물질이 존재하는 장소  세포질 화학반응으로부터 DNA( 유전물질 ) 격리 됨 ( 핵막 )  핵막은 DNA 유전정보에 대한 접근을 조절함 ( 핵 공 및 막 )  DNA 와 단백질  염색질 (chromatin) 구성  세포분열시 염색질은 염색체 (chromosome) 형 성  인 (nucleolus): 리보솜 형성장소  핵막 (nuclear envelope): 이중막

세포내막계 (Endomembrane system)  소포체 (Endoplasmic reticulum, ER): 단백질합성과 가공 및 수 송 ( 조면소포체 ), 지질분자의 합성, 해독작용 ( 활면소포체 ).  골지체 (Golgi complex): 단백질 변형과 분류 및 수송

세포내막계 (Endomembrane system)  리소좀 (Lysosome): 소화효소로 물질 분해  퍼옥시좀 (Peroxisome): 산화물의 처리  중심 액포 (Central vesicle): 대사물 저장, 세포 크기 증대

Stroage Disease -Tay-sachs disease : 리소좀에 탄수화물과 지질이 축적되는 유전성 대사질환으로 유전자의 돌연변이로 인해 지질대사에서 중요한 분해효소 결핍으로 GM2 ganglioside 가 축적되어 신경계의 퇴화로 근육이상, 시력상실, 정신박약, 결국에 죽 음에 이른다

 ATP: 세포의 모든 반응을 개시하도록 하는 화학적 에너지 저장물.  미토콘드리아 (Mitochondrion) -ATP 를 생성하는 유산소 호흡장소. - 주름진 내막을 통한 수소이온 통과로 ATP 생성 - 간, 심장, 골격근 등 에너지를 많이 필요로 하는 세포에는 다수의 미토콘드리아가 존재 함 - 분열로 증식, 원형 DNA 포함  엽록체 (Chloroplast) - 광합성을 수행하는 색소체 - 태양으로부터 유도된 에너지로 ATP 와 NADPH 를 생성함 - 원형 DNA 포함. 분열로 증식  세포내 공생설 (Endosymbiosis) 미토콘드리아와 엽록체

 세포내 에너지 대사의 중추로 작용하는 미토콘드리아. ATP 생산을 담당한다. 미토콘드리아 (Mitochondria)

 광합성을 수행하는 세포소기관. 복잡한 막구조가 특징이다. 엽록체 (Chloroplast)

 식물세포의 세포소기관과 구조. 진핵세포의 요약

 동물세포의 세포소기관과 구조 진핵세포의 요약

5 장 발표 1. 세포연접을 설명하시오. 2. 확산과 삼투현상을 설명하시오. 3. 등장액, 저장액, 고장액에서의 세포의 변화에 대해 설명하시오. 4. 능동수송을 설명하시오.