학습목표 1. 미토콘드리아와 엽록체의 기원에 대해 설명할 수 있다. 2. 원생동물의 특징을 규정할 수 있다. 3. 동물-유사, 식물-유사, 균류-유사 원생생물을 구분할 수 있다.

- 말라리아 (Plasmodium) - 파나마운하의 건설 : 대서양과 태평양사이의 이동시간을 줄임 (30일  2주) - 운하건설에 따른 열대성 질병으로 인한 방해  말라리아 (모기매개질병)  1883년 프랑스의 운하건설을 중단  1904년 미국에 의한 운하건설 (고용자 26천명 중 21천명이 말라리아 치료를 받음) - A. Laveran 1878년 알제리 육군병원배속  1880 말라리아가 모기 매개 원생동물 기생체에 기인 - R. Ross 인도 의무대 영국장교로 근무  모기의 위조직을 해부  말라리아 기생체를 발견 (모기가 사람에게 전달) - 1904년 C. Gorgas  모기방제 프로그램(살충제 살포) 수행임무  사망자와 환자수를 경감  1913년에 운하를 완공 - 5000년 넘게 인류에 영향을 미침  1700년대 미대륙 개척자들에게 막대한 희생을 초래  오늘날, 3-5억 명이 말라리아로 고통  WHO 매년 80만명이상 사망, (2014년, 30초마다 1명 어린이가 사망)

7.1 진핵세포: 진핵세포의 기원 진핵세포의 진화와 내부공생설 원생생물(Protist)- 최초라는 의미_20억년전 출현 - 진핵세포: 막에 둘러싸인 세포내소기관이라는 다양한 구조물을 함유 - 첫 번째 사건 - 조상원핵세포가 원형질막을 내부로 이동  주름을 형성  유전물질인 세포핵을 형성  내막계를 형성  세포내 소기관을 분리  대사물질의 안정적인 반응을 유도 - 두 번째 사건 - 미토콘드리아와 엽록체를 획득  내부공생설 (L. Margulis 와 동료)  둘 이상의 생명체가 함께 산다는 것을 의미  하나의 생명체인 동방자가 다른 생명체의 내부에 함께 산다는 것 - 미토콘드리아  진핵세포가 종속영양 세균을 삼키거나 침범  원형질막 내부에 유지  에너지대사를 책임 (에너지와 생존)  하나의 생명체로 진화 - 엽록체  시안세균이 내부공생자로  조류와 식물로 진화 - 세포소기관의 유사성은 표 1에 비교

7.1 진핵세포: 진핵세포의 기원

7.1 진핵세포: 진핵세포의 기원 내부공생 1. 미토콘드리아와 엽록체는 자체 DNA를 가지고 있다. : rRNA, tRNA 및 호흡연쇄반응의 일부 단백질 등이 소기관내부에 암호화되어 있다.   : DNA는 원핵생물처럼 공유결합 폐환형 DNA, 1개 이상 존재 2. 진핵세포의 핵에 원핵세포에서 유래한 유전자가 존재한다. : 진핵생물 출현초기에 흡수되어 원시세포가 오늘날의 소기관으로 변형 3. 미토콘드리아와 엽록체는 자신들의 고유한 리보솜을 갖는다.     : 진핵세포의 세포질에 존재하는 80S와 원핵생물에만 존재하는 70S가 모두 존재     : ribosome의 크기는 원핵생물과 같다. 4. 항생제 특이성 : 70S ribosome의 기능을 억제하는 항생제는 Mitochondria와 chloroplast에서 단백질합성을 저해 5. 분자계통학       : rRNA의 염기배열 → Mitochondria와 chloroplast는 세균과 같은 계통임이 확인

7.2 원생생물 : 단세포성 진핵세포의 다양한 집단 원생생물의 특징 - 원생생물  “분류학적 부적응자” 혼합된 미생물집단 - 원핵생물과 뚜렷이 구분  균류, 식물 및 동물과 유사한 특징을 공유 원생생물의 특징 - 진핵생물 영역  현재까지 200,000종의 원생생물이 알려져 있음  자연 환경에 적응한 생물 중 세균 다음으로 많은 종을 차지.

7.2 원생생물 : 단세포성 진핵세포의 다양한 집단 - 단세포성, 일부는 집단으로 존재하는 군체생물  대부분의 원생생물은 현미경적크기, 일부 지름이 1mm에 이름 - 영양방식  우리가 알고 있는 모든 방식으로 먹이를 섭취.  동물-유사성, 균류-유사성의 종속영양생물 1) 어떤 종은 다른 생명체를 삼키거나 유기성 영양소를 흡수 2) 일부는 기생성 (사람과 동물에 병을 유발)  식물-유사성 자가영양생물 식물과 같이 광합성 수행 (엽록체와 엽록소 색소 태양에너지를 흡수 포당과 탄수화물을 만듬)  복합영양생물(mixotrophs) 자가영양과 종속영양을 수행 - 생장  일반적으로 무성생식, 일부 유성생식으로도 생장 - 서식처 : 다양한 서식처를 가지기 때문에 규정하기 어려움  대부분 습한곳(연못, 호수, 해양), 축축한 토양이나 낙엽 - 원생동물, 단세포 조류, 점균류, 수생균류

7.3 원생생물 : 동물유사 원생생물 - Protozoa: proto-'처음‘ + zoa-'동물'이라는 의미.  최초의 동물 - 특징 : 1) 세포벽이 없고, 2)음식물 조각을 흡수, 3) 주변 영양소를 흡수 4) 일정 형태의 운동성을 가짐  이러한 특성 : 단세포 조류나 점균류등과 구분 - 8000종은 분류가 되어 있고 그 외 35,000종이 존재  수계생태계, 습한토양, 기생체로 발견 - 적정한 환경조건  영양원을 왕성하게 섭취하는 세포인 영양체(trophozoite)로 존재  먹이가 부족해지면 어떤 종은 피낭(cyst)을 형성 - 토양에서 영양물질 순환을 수행  다른 미생물과 함께 동물과 식물의 사체를 분해  영양원을 재순환하는 작용 - 많은 종의 원생동물 : 동물플랑크톤(zooplankton)  수생태계의 먹이사슬에서 중요한 역할  미세한 크기의 시안세균과 단세포성 조류를 먹이로 이용  이들은 해면동물, 해파리, 지렁이 및 해양무척추동물의 먹이가 됨 - 원생동물은 운동방식에 따라  아메바, 편모충류, 섬모충류, 포자충류.

7.3 원생생물 : 동물유사 원생생물

7.3 원생생물 : 동물유사 원생생물 위족을 가지는 원생동물 1. 아메바류 (Amoebas) - 특징 : 1) 일정한 형태를 갖지 않고, 이동이나 먹이 포획을 위해 위족(pseudopodia)을 내어 계속해서 모양을 바꾼다. 2) 광합성을 하지 못하며, 유기물을 섭취  종속영양생물 - 생식 : 체세포 분열을 통해 단순히 2개로 나뉘는 무성생식, 일부 종은 유성생식 - 병원성 : 일부 종은 사람에게 병원성을 야기 1) Entamoeba histolytica : 아메바증(amoebiasis, 아메바성 이질)을 유발  오염된 음식이나 물을 통하여 전파  위장염과 심한 복통을 유발(창자벽에 궤양). 2) Acanthamoeba : 콘텍트렌즈를 끼는 사람의 각막에 감염  다른 종은 가습기열(humidifier fever)라는 알레르기반응을 유발 - 피각(껍질)을 가지는 아메바. 1) 유공충류(foraminefera):  피각이라는 석회질(탄산칼슘)의 딱딱하고 조개와 유사한 껍데기를 형성  피각: 여러개의 구멍이 있어 이곳을 통해 위족을 내어 먹이를 섭취.  유공충 사체: 바다의 바닥에 두꺼운 침전층(지각 융기, 표면에서 발견)  유전이 형성되는 시기에 번성  유전발굴시 깊이를 표지하는 역할

7.3 원생생물 : 동물유사 원생생물 2) 방선충류(radiolarians)  주로 바다에 분포, 이산화실리콘으로 만들어진 투명한 골격 속에 산다.  이 골격은 눈송이처럼 각양각색의 형태를 가지며, 가지들이 정교하게 뻗어나와 있는 기하학적 구조 소유.  일부 방산충류는 골격의 지름이 수 mm에 이를 정도로 원생생물 중 가장 크다.  유공충류와 함께 해양 침전물을 형성하는 대표적 생물.

7.3 원생생물 : 동물유사 원생생물 편모를 가지는 원생생물 2. 편모충류(Flagellates) - 운동을 가능하게 하는 머리카락 모양의 세포소기관인 편모소유 - Trichonympha 속의 편모충류. (7.7a)  나무를 먹는 흰개미의 장에 서식, 섬유소를 분해  흰개미에게 포도당을 제공 - Volvox 속의 미생물  단세포 생물에서 다세포 생물로 발전하는 중간 단계. - 병원성 편모충류 1) Trypanosoma brucei : 아프리카 수면병 원인 생물( 쩨쩨 파리, 바퀴벌레에 의해 전파). 2) Trypanosoma cruzi : 아메리카 수면병의 원인 생물  사람의 혈관에 침입한 후, 뇌조직을 공격하여 혼수상태로 만든다. 3) Giardia lamblia :  오염된 물, 특히 산간 계곡물이나 호숫물에 많이 분포  메스꺼움과 위경련, 불쾌한 냄새가 나는 설사를 유발. 4) Trichomonas vaginalis: 트리코모나스증(trichomoniasis)을 유발  성적 관계를 통해 전파되는 질병으로 미국에서는 연간 200만명 감염  심한 가려움증과 통증에 시달리며, 생식관에서 거품이 많은 분비물이 나온다.

7.3 원생생물 : 동물유사 원생생물 편모를 가지는 원생생물 2. 편모충류(Flagellates) 5) Leishmania tropica : 모래파리(sandfly)에 의해 전파  걸프전쟁 당시 군인들을 괴롭혔다 - 유글레나  잘 적응한 편모충류  담수에 분포, 핵을 가지고 , 두 개의 편모를 이용하여 운동하며, 다양한 먹이 섭취  빛 : 엽록체를 이용하여 광합성 (유기물질 합성)  암소 : 광합성 색소가 없어져 종속영양

7.3 원생생물 : 동물유사 원생생물 3. 섬모충류(Ciliates) - 크기 : 10 ㎛~ 3 mm에 이르는 매우 다양. - 편모충류의 섬모와 같이 9+2 구조의 머리털 같은 섬모를 가진다. - 섬모는 매우 짧고, 파동에 의해 이동, 감각기관기능 - 독특한 특징: 2가지 형태의 핵 소유.  대핵(macronucleus): 수백개의 염색체조각, 물질대사와 성장을 조절, 생식에 관여  소핵(micronuclei): 2세트의 유전자를 가짐, 유성생식에 관여 - 섬모포(trichocysts): 날카로운 창모양의 섬유(fibers)로 먹이를 잡는데 이용. - 세포질에 한 세트의 주머니 소유 수축포  여분의 물을 세포 밖으로 배출하는 기능.

7.3 원생생물 : 동물유사 원생생물 - 짚신벌레: 접합(conjugation)이라는 복잡한 성행위를 행함 (그림 7.7).  두 마리의 짚신벌레가 나란히 배열하여 입 부근에서 유합.  몇 시간에 걸친 세포물질의 재배열과 핵물질의 교환.  접합이 완료되면 두 세포는 분리 - 각 세포는 변형된(재조합된) DNA 소유.  새로 획득한 유전적 특성은 짚신벌레에게 환경에 대해 더 잘 적응할 수 있는 능력을 부여  소핵은 새로운 대핵을 형성, 이분법에 의한 무생생식을 수행 - 모든 섬모충이 운동성을 갖는 것은 아니다.  트럼펫 모양의 종벌레(Vorticells)는 자루 소유 다른 물체에 부착.  Stentor와 같은 종: 물결을 일으켜 먹이를 모으는데 섬모를 이용. - Balantidim coli  기생체의 낭포를 섭취  장에서 영양체세포를 생성  이질을 유발

7.3 원생생물 : 동물유사 원생생물 운동성이 없는 원생동물 4. 복합포자충류(apicomplexan) - 생활사의 어느 단계에서 포자와 유사한 구조물 세포말단에 복합체를 갖는다. . - 생활사 중 다른 단계에서는 운동성을 갖기도 하지만 성숙기에는 운동성이 없다. - 대부분 기생성, 많은 종은 사람과 다른 동물에 치명적인 병을 초래 - 몇 종의 Plasmodium.  말라리아(malaria)라는 혈액 질병을 일으킴(전세계 연간 3억명 정도가 병에 걸림)  WHO 전세계에서 가장 중요한 기생성 질환으로 인식  전파자(모기)  적혈구를 파괴, 오한 •고열을 유발  적혈구파편과 집단  뇌, 신장, 심장, 간 등 혈관에 축척  혈전을 형성  심장마비, 노일혈 및 신부전을 유발  심한 빈혈을 동반 적혈구에서 나온 헤모글로빈 때문에 오줌은 검게 변한다.  감염된 모기에서 유성생식에 의해 증식  다른 사람에게 전파 - 1640년에 발견된 퀴닌(quinine)  말라리아 치료에 효과적(내성을 갖는 기생충출현)  다른 약제인 아르테미시닌(치료용), 메플로퀸(예방약제)

7.3 원생생물 : 동물유사 원생생물 운동성이 없는 원생동물 4. 복합포자충류(apicomplexan) - 말라리아가 많이 발생하는 열대지방 사람들 중 : 적혈구를 변화 찌그러진 적혈구는 기생충의 침입을 방해 : 겸상 적혈구 빈혈증(sickle cell anemia). - Toxoplasma gondii  톡소플라스마증(toxoplasmosis)을 유발  미국인 5천만명을 포함 전세계인구의 50%정도가 이 기생체를 보유  고양이(변기용 모래교체시)와의 접촉을 통해 발생되는 혈액 질병. 복잡한 생활사(그림 7.8)  부적절하게 요리된 소고기나 토양으로부터도 전염  초기에 약한 감기증상이 나타나지만  임산부  태반을 통해 태아에게 이 포자충 전파 신생아는 심각한 신경질환 AIDS 환자와 같이 신경계에 이상이 있는 사람의 경우에는 발작과 뇌 손상을 경험. - Pneumocystis carinii  AIDS 환자에 있어 폐렴 유발  AIDS 환자의 50% 이상이 이 병에 걸린다.  건강한 사람 무해한 허파 기생충  AIDS 환자  급속히 분열하여 허파의 공간을 차지  허파 조직을 파괴  허파가 체액으로 채워져 질식사.

7.4 기타 원생생물 : 복주머니 속의 더 큰 다양성 단세포성 자가 영양생물 (Unicellular algae) - 시안세균과 함께 식물성플랑크톤을 구성 - 식물성 플랑크톤(phytoplankton).  해양에 분포하는 전형적인 단세포 조류.  해수 표면 가까이에서 광합성을 수행(대기중 산소분자 생산)  식물플랑크톤은 해양 먹이사슬에 있어 매우 중요한 구성원  실제로 지구상에서 생산되는 유기물질의 50%가 플랑크톤에 의해 생산. - 조류 (Algae)  해초(seaweeds)라는 의미의 라틴어.  2가지 타입으로 분류: 단세포 조류, 다세포 조류.  광합성을 하는 진핵생물(미생물로 인식)

7.4 기타 원생생물 : 복주머니 속의 더 큰 다양성 □ 쌍편모조류(dinoflagellates). - 섬유소 성분의 단단한 세포벽에 둘러싸여 있고, 규소로 덮여 있으며 광합성을 수행 - 2개의 편모를 가지고 있음  하나는 세포를 앞으로 움직이게 하고,  다른 하나는 축을 중심으로 세포를 빙빙 돌게 함 - 일부  생물발광성으로 녹색불빛을 띠게 함 - 해수가 따뜻해지고, 영양원이 풍부  조류 대발생을 유발 - 적조(red-tides) 현상의 원인체  많은 조류가 발생하여 물은 핏빛이나 적갈색으로 변하는 현상.  수중산고 고갈  타생물의 죽음을 불러옴  물고기를 대량 살상할 수 있는 독소를 생산 ▪ 홍합이나 대합, 가리비 등과 같은 연체동물에 축적 ▪ 사람이 섭식  입술과 혀, 손끝이 얼얼하거나 무감각해지는 일시적 근육신경장애를 장애초래 ▪ 이 독소에 대한 해독제는 아직 알려지지 않다.

7.4 기타 원생생물 : 복주머니 속의 더 큰 다양성

7.4 기타 원생생물 : 복주머니 속의 더 큰 다양성 □ 규조류 - 단세포성 자가영양생물  금갈색(golden-brown) 또는 황녹색(yellow-green)를 포함 - 규조류(diatoms).  식물플랑크톤 일종으로 해양 먹이사슬의 중요한 부분을 차지  이산화규소(silicon dioxide)으로 아름다우면서 복잡한 구조의 껍질 소유. ▪ 신발 박스와 같이 2개가 겹쳐져 있고 껍질에 구멍이 있어 세포가 외부환경과 접촉 ▪ 규조류의 껍질인 규조토: 광택재, 단열재, 벌레퇴치, 유화제, 여과물질 등 이용 ▪ 수 백만년 동안 축척 되어진 규조토는 수중바닥이나 호수바닥에서 채굴

7.4 기타 원생생물 : 복주머니 속의 더 큰 다양성 □ 녹조류(green algae) - 녹조식물문(녹조류): 단세포 조류와 다세포 조류 모두 포함. - 카로티노이드 이외에 엽록소 A와 B라는 독특한 엽록소를 가진다는 점에서 다른 3가지 문(division)에 속하는 조류와 구분된다. - 식물과 녹조류: 카로티노이드와 엽록소 A, B를 모두 소유  다세포 조류와 복잡한 식물은 단세포의 녹조류에서 진화된 것으로 생각되어지고 있다. - 클라미도모나스(Chlamydomonas)  녹조류의 표본.  세대교번(alternation of generations)을 포함하는 복잡한 생활사  세대교번은 다세포 녹조류와 고등식물에서 볼 수 있는 특징.  세대교번 과정의 2가지 형태의 생물형:  두 세트의 염색체를 가지는 이배체(환경 스트레스 시 - 유성생식)  한 세트의 염색체를 가지는 단배체(성숙체 - 무성생식). - 볼복스(Volvox)  군집을 형성하는 조류.  서로 독립적인 세포들이 모여 집단을 형성하며  각각의 세포는 서로 이익을 교환하기도 한다.  볼복스는 다세포 생물이 어떻게 진화했는지에 대한 해답을 제공.

7.4 기타 원생생물 : 복주머니 속의 더 큰 다양성  점균류(Slime molds). - 원생동물(동물과 유사), 단세포성 조류( 식물과 유사). - 점균류: 동물과 식물을 모두 닮은 집단.  식물적 성질: 섬유소가 주성분인 세포벽으로 싸여 있다.  곰팡이적 성질 (자실체포자)  동물적 성질: 생활사의 일부분에서 편모를 이용하여 운동. - 구조 : 이들은 끈적끈적하고, 곰팡이와 유사하게 실과 같은 구조를 가졌기 때문에 "점균류"  점균류는 2 그룹으로 분류: 비세포성 점균류와 세포성 점균류. - 비세포성 점균류(acellular slime molds) - Myxomycota문.  유형질 점균류라고도 불리는 이 미생물은 커다란 다핵성의 “세포”로 이루어져 있다.  세포의 형태는 아메바 형태를 닮았고, 원형질체(plasmodium)라 불린다.  서식처가 건조해지면 유형질체는 자루모양의 자실체(fruiting bodies) 형성  그 끝에 포자를 형성.  포자  성세포인 배우자(gametes)로 발아  이들은 융합하여 접합자 형성  접합자는 다핵성의 유형질체로 발달함으로써 생활사가 완성.

7.4 기타 원생생물 : 복주머니 속의 더 큰 다양성 - 세포성 점균류(cellular slime molds) - Acrasiomycota문.  작고 아메바성인 세포가 한데 뭉쳐있어도 각각의 세포는 독립성 유지  비세포성 점균류와 구분.  먹이와 수분이 풍부할 경우: 각각의 세포성 점균류 세포  세균과 유기물 조각 등을 포식.  먹이가 부족한 경우: 세포는 섬유소 성분의 주머니(sheath) 속으로 모이고,  이들은 뭉쳐서 민달팽이 모양의 다세포성 단계로 접어든다.

7.4 기타 원생생물 : 복주머니 속의 더 큰 다양성  물곰팡이(Water molds)- Oomycetes, 난균 - 수중이나 축축한 땅에 살면서 집이나 상업용의 수족관에서 물고기에 보기 흉한  물때를 끼게 하는 수종의 원생생물을 포함. - 곰팡이의 조균류(藻菌類, Oomycota)로 분류  실모양의 세포를 나누는 격벽이 없거나 아주 적게 있기 때문에 진정한 의미에서 곰팡이라고 할 수 없다. - 포자낭(sporangium)이라는 구조물에서 체세포분열에 의해 만들어지는 편모성 포자, 즉 zoospores 소유. - 포자는 2개의 편모  하나는 전방을 향하고 있고, 나머지 하나는 후방을 향하고 있다. - 곰팡이 중에는 운동성 포자를 형성하는 종이 없기 때문에 물곰팡이는 원생생물로 분류.  Plasmopara viticola : 포도의 노균병 유발.  Phytophthora infestans : 감자 마름병 유발  1800년대 중반 매우 습했던 해에 이 병에 의해 아일랜드의 감자 농사가 완전히 몰락  북아메리카로의 집단 이주를 유도.