제 2장: 세포 세포는 생명체의 기본단위이다. 대식세포 (예술과 생명과학)

식물세포

세포구성요소 (P33) 세포는 쪼그만하다. 세포 (cell): 생명의 기본단위 세포소기관 (organella): 진핵세포에서 특수한 기능을 수행하는 세포내의 작은 기관 세포질 (cytoplasm) : 세포소기관을 제외한 세포내 내부 잔존물질 이러한 미세한 세포를 관찰하기 위해서는 현미경이 필요

현미경의 발달 1590년 조안과 얀센 – 복합현미경의 발명 1660년 로버트후크 – 코르크의 작은 상자 발견 (cell로 명명) 1673년 레벤호크 – 370배 현미경 발명 (microbial world)

(2) 세포설의 발달 (p34) 세포설 : 세포는 모든 생물의 기본단위이다. 이러한 세포 하나하나가 생명체로 존재할수도 있으며, (미생물-원핵, 진핵세포) 세포가 모인 조직, 기관, 개체가 생명체를 이루기도 한다 (동물, 식물)

2.2. 세포의 주제에 관한 변천 3가지 생물계의 세포들: 원시세포, 원핵세포, 진핵세포

원핵세포의 일반적인 구조

진핵세포의 세포구조 (기능에 따라 막으로 분할)

세포의 크기

세포의 크기는 표면적과 부피면에서 고려되어야 한다. 부피 (V): 4/3 p r3 표면적 (S): 4 p r2 Therefore S/V = 3/r (즉, S/V 는 r 에 반비례)

진핵세포의 경우 원핵세포들보다 반지름이 커서 표면적이 작아지는 형태 이를 극복하기 위해 세포소기관을 가지게 되고,이러한 세포 소기관은 세포 물질대사에 필요한 표면적을 제공하는 역할을 한다. (compartmentation: 구획화)

참조: 현미경 (microscope) 배율: 물체의 크기와 상의 크기와의 비율 분해능: 두물체가 분리되어 관찰되는 정도 d = 0.61l /n sin q l : 파장 , n= 매질의 굴절율 q : 대물렌즈의 반개각 종류 광학현미경 광원 – 집광렌즈 – 대물렌즈 – 접안렌즈 – 눈 2. 전자현미경 TEM SEM 3. 주사탐침 전자현미경

광학현미경 TEM (투과형) SEM (주사형전자현미경)

광학현미경으로 본 혈액표본 주사탐침전자현미경으로 본 적혈구 전자현미경으로 본 적혈구

세균세포 (p39)- 남조류와 일반 세균 (P40, 그림2.7)   광합성을 하는 남조류 CYANOBACTERIA 대장균

세균은 원핵세포로서 세포 소기관이 없다. 현재 기술로 확인가능한 세균: 전체세균의 1% 미만으로 추정 일반세균의 분류 모양에 따른 분류: 세균의 모양에 따라 구형, 봉형, 나선형, 콤마형 등으로 구분 그람염색: 그람 양성, 그람 음성  세포 표층구조의 차이 세포벽 : 두꺼운 peptidoglycan, 세포외막, 협막 세포막 : 지질 이중층막 + 단백질 세포소기관 : 없다. 운동기관 : 편모 유전자 : 핵양체 리보솜 : RNA + 단백질 (단백질의 합성), 70S

진핵세포는 세포소기관이 있다. (예, 핵) - 식물, 동물, 균류, 원생동물 등 동물세포

식물세포들

진핵세포의 세포 소기관 핵: 유전물질이 응축된 장소 미토콘드리아 : 에너지 생산 엽록체: 광합성 퍼옥시좀: 산소를 이용하게 하고, 세포를 보호하는 기능 세포내 내막계 소포체, 골지체 : 단백질, 당질 형성 단백지르이 분비와 targeting 액포: 일부 식물세포에 존재하는 저장기관 (물, 노폐물 등) 동물세포의 경우에는 식물이나, 균류와는 달리 세포벽이 없다. -- > 선택독성..

원시세균세포 (Archaebacteria) 메탄생성균 (methanogens), 호염성균 (halophiles) 고온 호산성균 (thermoacidophiles) 원핵세포와 진핵세포의 특징을 동시에 가지고 있는 세포. 잘 모르고 있음. 세포소기관이 없으며, 세포벽에 당단백질인 peptidoglycan이 결여되어 있으며, 전사와 번역시스템이 진핵세포와 유사 - 극한환경에 잘 적응하는 특수 세균 (?)

진핵세포 소기관은 어떻게 일을 분담하는가? 원핵세포의 세포막의 다양한 기능을 내막계 및 세포소기관 에서 분담하여 수행. (예, 유즙의 분비)

진핵세포 세포소기관 각론 핵: 진핵세포내 가장 큰 구조, 지질이중막층 + 단백질로 구성 유전정보의 보관소 핵질과 세포질 상이의 물질 교환 (핵공)

2. 소포체: 활면 & 조면 소포체 단백질과 지질의 합성 및 분비 – 세포막, 내막계의 공급

3. 골지체 : 단백질의 분류, 포장, 배달 지질, 전분, 당류의 합성,

4. Mitochondria – 이중막 구조 세포의 생육, 분비, 물질대사에 필요한 에너지 공급소. 독자적인 유전자 함유 (하나의 작은 원핵세포처럼 행동) 모계로부터만 유래 -- 정자세포의 mitochondria는 수정에 관여하지 않으므로, 항상 어머니에게서 자식에게 전달 { 인체의 기본형은 여성……}

5. 엽록체 – 이중막 구조의 광합성 기관 부분적인 삼중막 (외막, 내막, 티라코이드막)

6. 리소좀 - 세균이나 노폐물의 분해 (예, 간세포내의 콜레스테롤 분해) - 인간의 경우 40여종 이상의 소화효소 함유 - 산성조건하에서 활성화

리소좀의 비정상 리소좀 축적증 (lysosomal storage disease) 리소좀 분해효소중 하나가 결핍되어 분해기능을 상실 리소좀이 비정상적으로 커지고, 다른 세포까지 기능 장해 폼페병 (리소좀, 글리코겐 소화효소 결핍) 테이삭스병 (리소좀 지방분해효소 결핍)

7. 퍼옥시좀: 단일막으로 쌓인 작은 주머니 구조 활성산소의 생성과 제거 역할 긴 지방산의 분해 기타 고분자물질의 분해

Endosymbiont hypothesis   개념: 거대한 non-oxygen using prokaryotic cell이 small oxygen using prokaryotic cell을 포획하여 현재의 mitochondria가 되었다. 즉 prokaryote로부터 eukaryote로 진화하는 생명진화의 하나의 모델.

근거: 1. Mitochondria는 자체의 DNA, RNA, ribosome을 가진다. 2. cell 증식시 mitochondria 도 divide. 3. DNA의 구조가 circular form, Non-histon 구조 4. cycloheximide에 insensitive 5. membrane associated DNA 6. protein 합성시 N-formyl Methione으로 개시   문제점: 1. 이 가설은 원핵세포의 phagocytosis와 세포내에서의 invasion 세포의 파괴가 없음을 전제로 한다. 그러나, 현재까지 원핵세포의 phagocytosis가 발견된적이 없다. 2. 따라서, primitive eukaryotic cell을 상정하여야 한다.

세균등의 미생물은 무얼 하나요? 가. 물질순환 광합성 조류와 일부 세균은 햇빛으로부터 에너지를 얻어 영양 물질로 전환하고 먹이사슬(food chain)의 기초를 형성. 분해자 미생물은 사체와 물질을 부식, 분해하고, 다른 생물체에 의해 이용될 수 있는 영양물질로 전환한다. 질소고정 일부 세균은 공기중의 질소를 고정할 수 있고 이것을 토양으로 보낸다. 병원균 인간 및 가축에 유해한 질병을 유발

나. 미생물의 유익한 생물학적 기능 소화(Digestion) : 동물은 소화와 비타민 합성에 필수적인 미생물을 소화관내에 가지고 있다. 반추동물(소, 토끼 등)에 의한 섬유소 분해 인체에서 비타민 K와 B의 합성 의료 : 많은 항생물질과 약품이 미생물에 의해 합성된다. 식품산업: 여러 가지 중요한 식품과 음료가 미생물에 의해 제조 유전공학 : 유전자 재조합 기술의 진보는 중요한 물질을 생산하는 재조합 미생물(recombinant microbes)을 설계하는 것을 가능하게 했다. 인간 성장호르몬(소인증), 인슐린(당뇨병) 혈액응고인자(혈우병), 백신(간염 A 및 B 백신), 인간 헤모글로빈(응급 대용 혈액) 택솔(Taxol; 폐암 및 난소암), Erythropoietin(빈혈증), Monoclonal 항체(질병 진단 및 예방) 생물학 연구 : 생물학과 의학 연구에 매우 적당한 모델계를 제공

3. 미생물의 유해한 작용 전염병과 식중독을 일으킨다. 경구전염병, 세균성식중독 등 식품을 부패시킨다. 각종 생활용품과 공산품을 부식, 파손시킨다.   4. 식품과 관련되는 미생물 식품의 악변(惡變) 부패세균, 변패세균,효모, 곰팡이,식중독세균, 경구전염병세균 식품에의 이용 청주: 곰팡이, 세균, 효모, 맥주, 와인, 위스키: 효모, 된장, 간장: 곰팡이, 효모, 세균 식초: 곰팡이, 효모, 세균 빵효모, 침채류세균, 효모, 젓갈류세균, 치즈세균, 요구르트 청국장, 아미노산, 핵산(이노신산, 구아닐산), 알코올 유기산(구연산, 유산, 초산), 비타민(B2, B12, C)