세포 소기관

세포 소기관

세포는 생물체를 구성하는 기본 단위입니다. 창문 밖으로 보이는 나무도 세포로 이루어져 있고, 우리 몸도 세포로 이루어져 있습니다. 여러분의 손등을 한번 들여다보세요. 무수히 많은 가로줄, 세로줄, 대각선줄이 보입니다. 세포가 보이는 것 같으시나요? 세포는 매우 작기 때문에 맨눈으로는 볼 수가 없습니다. 약 10~100㎛의 크기를 가지는 세포는 현미경을 통해 확인할 수 있는데, 이 작은 세포 속에는 더 작은 여러 가지 기관들이 들어 있습니다. 이렇게 세포 안에 들어 있는 작은 기관들을 ‘세포 소기관’이라고 합니다. 그렇다면, 세포 소기관에는 어떤 것들이 있으며 그것들은 세포 안에서 어떤 역할을 할까요? 함께 알아봅시다.

세포핵

‘세포핵’은 모든 진핵생물의 세포에서 찾을 수 있는 세포 소기관으로, 유전 정보를 가지고 있는 DNA가 들어 있습니다. 세포핵은 유전자가 변형되지 않게 유지하고 유전자 발현을 조절함으로써 세포의 활성을 조절하는 역할을 하며 세포 분열과 유전에 관여합니다. 둥근 모양을 하고 있는 핵은 2겹의 핵막으로 둘러싸여 있고, 핵막에는 ‘핵공’이라는 구멍이 있어 외부와 물질을 교환합니다. 세포핵 속에는 단백질과 RNA를 함유하고 있는 둥근 모양의 ‘인’이 있습니다. 식물의 세포핵은 아세트산카민에 의해 염색이 잘 되는데, 양파의 표피 세포를 아세트산카민으로 염색한 후 관찰해 보면 빨간색으로 염색된 양파 표피 세포의 핵을 볼 수 있습니다.

▲ 세포핵(출처: 에듀넷)

미토콘드리아

미토콘드리아는 양분과 산소를 이용하여 에너지를 만들어 내는 세포 소기관입니다. 사람이 살아가기 위해서 밥을 먹고, 숨을 쉬어야 하는 것처럼, 모든 생물이 살아가기 위해서는 양분을 섭취하고, 산소를 호흡해야 하는데, 이렇게 섭취한 양분과 산소가 바로 이곳, 세포 속의 미토콘드리아에서 에너지로 바뀌는 것입니다. 에너지를 많이 생산해야 하는 역할을 하는 세포일수록 미토콘드리아가 많이 들어 있다고 합니다. 미토콘드리아는 둥근 막대 모양이며, 그 크기는 약 0.2~0.5㎛ 정도입니다.

 

1897년 독일의 생물학자인 C. 베더가 발견하여 이름을 붙였다고 하는데, 미토콘드리아라는 이름은 ‘끈’이라는 뜻을 가진 고대 그리스 어인 ‘mitos’와 ‘낱알’이라는 뜻을 가진 ‘chondros’로 지어졌다고 합니다. 1950년대에 전자 현미경의 발달로 미토콘드리아의 구조를 자세히 관찰할 수 있게 되었는데, 미토콘드리아는 그 구조가 매우 복잡하다고 합니다. 외막과 내막을 가진 2중막 구조를 하고 있으며, 안쪽 막인 내막은 여러 가지 유전 정보의 복사본과 수백 가지의 효소가 들어 있는 ‘기질’을 둘러싸고 있습니다. 내막에는 매우 많은 주름이 있는데 이러한 주름이 기질 쪽으로 들어간 부분을 ‘크리스타’라고 합니다.

▲ 미토콘드리아(출처: 에듀넷)

세포막

세포막은 모든 세포가 가지고 있는 구성 요소로, 인지질과 단백질로 이루어진 얇은 인지질 2중층 구조를 하고 있습니다. 세포막은 세포의 형태를 유지하고, 내부를 보호하며, 선택적으로 물질을 통과시켜 물질의 이동을 조절하는 역할을 합니다. 또한 세포막의 단백질은 특정한 세포 외부의 물질과 결합하는 수용체 역할을 합니다.

▲ 세포막(출처: 에듀넷)

소포체

소포체는 모든 진핵 생물의 세포에 있는 세포 소기관의 하나로, 세포 내에서 물질들을 합성하거나 곳곳에 전달하는 역할을 합니다. 소포체는 막의 일부가 핵막과 연결되어 있는데, 기본 구조나 구성 성분은 세포막과 비슷합니다. 소포체는 리보솜이 붙어 있는 ‘거친면 소포체’가 있고, 붙어 있지 않은 ‘매끈면 소포체’가 있습니다. 거친면 소포체는 다른 세포소기관에서 사용하거나, 세포 밖으로 분비될 단백질을 합성합니다. 매끈면 소포체는 세포막을 구성하는 지질, 지방산, 호르몬 등을 만듭니다.

리보솜

리보솜은 알갱이 모양이며, DNA의 유전 정보에 따라 단백질을 합성하는 세포 소기관입니다. 소포체에 붙어 있거나 산재해 있습니다. 리보솜은 1950년대 중반 루마니아의 생물학자인 조지 펄레이드(George Emil Palade)에 의해 최초로 관찰되었고, 펄레이드는 전자 현미경을 이용하여 리보솜을 발견한 공로로 1974년에 노벨 생리학 및 의학상을 수상하였습니다.

▲ 소포체와 리보솜(출처: 에듀넷)

골지체

골지체는 골지 장치, 골지 복합체라고 불리기도 합니다. 골지체는 대부분의 진핵 생물의 세포에서 발견되는데, 소포체의 일부가 떨어져 나와 생긴 것으로 납작한 주머니를 여러 겹 쌓아 놓은 모양입니다. 골지체는 리보솜에 의해 만들어져, 소포체를 통해 전달된 물질을 받아들여 저장하거나, 분비하는 작용을 합니다. 골지체라는 이름은 1898년에 처음으로 발견한 이탈리아의 해부학자 카밀로 골지(Camillo Golgi)의 이름을 따서 지어진 이름입니다.

▲ 골지체(출처: 에듀넷)

■ 식물 세포의 세포 소기관

특별히 식물 세포만 가지는 세포 소기관에는 어떤 것들이 있을까요? 식물은 동물과 달리 광합성을 통하여 스스로 양분을 생산하여 생명을 유지합니다. 이렇게 광합성을 가능하게 하는 것이 바로 식물 세포 속에 있는 ‘엽록체’ 라는 세포 소기관입니다. 엽록체는 엽록소라는 녹색 색소체를 가지고, 빛에너지를 흡수하여 이산화탄소와 물을 재료로 식물의 양분인 포도당과 산소를 만들어 냅니다. 이 엽록체는 동그란 모양이고, 크기는 약 4~6㎛ 정도이며. 빛이 비치는 쪽에 더 많이 분포합니다. 그렇기 때문에 잎의 앞면이 뒷면보다 더 진한 녹색인 것입니다. 또 식물 세포는 동물 세포와 달리 ‘세포벽’이라는 세포 소기관이 있습니다. 세포벽은 세포의 가장 바깥에 있는 부분으로, 일정한 모양을 가지고 규칙적으로 분포해 있으며, 식물의 몸체를 단단하게 지탱하는 역할을 합니다. 이렇게 세포의 형태를 유지시키고, 외부로부터 세포를 보호하는 역할을 하는 세포벽을 이루는 주요 성분은 셀룰로오스, 펙틴, 리그닌 등입니다.

 

세포벽에는 1차 세포벽과 2차 세포벽이 있는데, 세포 분열이 끝난 후 어린 세포에 처음으로 만들어지는 것이 1차 세포벽입니다. 1차 세포벽의 주성분은 셀룰로오스입니다. 세포가 성장하고 나면 1차 세포벽의 안쪽에 2차 세포벽이 생기는데, 2차 세포벽의 주성분은 리그닌입니다. 2차 세포벽은 1차 세포벽보다 튼튼한 구조를 가지고 있습니다. 식물 세포에는 ‘액포’라는 세포 소기관이 있는데, 주로 식물 세포에서 발달하기 때문에 식물 세포의 특징이라고 할 수 있습니다. 막에 싸인 주머니 모양이며 당, 색소, 산, 염류 등의 여러 가지 물질들이 물과 함께 용액의 형태로 존재하고 있습니다. 영양 물질도 들어 있지만 주로 노폐물을 담고 있습니다. 그래서 주로 성숙한 세포일수록 그 크기가 큽니다. 액포는 또한 세포벽이 잘 유지되도록 세포 안에서 압력을 주는 역할도 합니다.

■ 동물 세포의 세포 소기관

거의 모든 동물 세포는 생물의 유전 정보인 DNA를 저장하고 있는 ‘핵’, 유기물과 산소를 이용해 에너지를 생산해 내는 ‘미토콘드리아’를 가지고 있습니다.

 

동물 세포는 그 외에도 많은 세포 소기관들을 가지고 있는데, 특별히 동물 세포에만 있는 세포 소기관에는 어떤 것들이 있을까요? 주로 동물 세포에서 관찰되는 세포 소기관으로 ‘중심체’가 있습니다. 중심체는 두 개의 중심소체가 직각으로 배열되고 단백질로 둘러싸여 있습니다. 중심소체는 미세한 원통형의 관이 다발로 모여 있는 구조입니다. 중심체는 동물의 운동이나 세포 분열에 관여합니다.

 

동물 세포에만 있는 세포 소기관으로 ‘리소좀’이라는 세포 소기관도 있습니다. 리소좀은 단백질 분해 효소가 들어 있는 세포 소기관으로, 막으로 둘러싸여 있는 공 모양을 하고 있습니다. 리소좀은 골지체에서 합성되며, 손상된 세포 소기관이나, 지나치게 많은 양의 세포 소기관을 제거하는 역할을 하고, 면역 세포에 의해 둘러싸인 바이러스나 세균을 제거합니다.

▲ 동물 세포와 식물 세포(출처: 에듀넷)

[자료출처: 에듀넷]