우리 몸 세포의 구조와 기능은 무엇인가요?
세포의 구조와 기능
인간은 지구상의 생명체의 기본 단위인 수조개의 세포로 구성됩니다. 오늘은 세포에서 발견되는 몇 가지 세포의 구조를 살펴보고 우리 몸에서 발견되는 여러 세포 유형을 알아봅니다. 세포는 미세한 공장, 창고, 운송 시스템 및 발전소를 포함하는 작은 패키지로 생각할 수 있습니다. 세포들은 스스로 기능을 발휘하여 자신의 에너지를 만들고 스스로를 복제합니다. 세포는 복제 할 수 있는 가장 작은 생명의 단위입니다.
세포들도 서로 의사소통하고 단단하고 잘 붙어있는 동물을 만들기 위해 연결됩니다. 세포는 장기를 형성하는 조직을 만듭니다. 이러한 장기는 유기체를 살아있는 유지하기 위하여 함께 작용합니다. 세포는 로버트 후크(Robert Hook)에 의해 1665년에 처음 발견되었습니다. 수도원에서 수사들이 거주했던 첼라(cella, 작은 방)과 닮아서 라틴어를 따서 이름이 cell 이라 했습니다.
세포의 구조
서로 다른 세포 유형은 매우 다르게 보일 수 있고, 몸 내의 역할도 서로 다르게 수행합니다. 예를 들어, 정자 세포는 올챙이를 닮았고, 여성의 난자 세포는 구형이며, 신경 세포는 본질적으로 얇은 튜브입니다. 이러한 세포들의 차이가 있지만, 세포들 사이에 종종 특정 구조를 공유합니다. 세포들은 소기관 (미니 기관)이라고 합니다. 다음은 가장 중요한 몇 가지 예입니다.
핵
핵(Nucleus)은 세포의 중심 입니다. 일반적으로 세포 당 하나의 핵이 있지만, 골격근 세포에는 예를 들면 두 개가 있는 것과 같이 다핵의 세포도 있습니다. 핵은 세포 DNA의 대부분을 포함하고 있습니다.(소량은 미토콘드리아에 있습니다) 핵은 세포가 성장, 분열, 또는 죽음을 알리는 메시지를 보냅니다. 핵은 핵막이라고 불리는 막에 의해 나머지 세포와 분리됩니다. 막 내부의 핵막소공(nuclear pores)은 작은 분자와 이온을 통과시키지만 큰 분자는 수송 단백질을 필요로 합니다.
원형질막
각 세포가 이웃 세포와 분리되도록 하기 위해 세포막으로 알려진 특수막으로 둘러 싸여 있습니다. 이 막은 주로 물에 기반한 물질이 세포로 들어가는 것을 방지하는 인지질로 만들어져 있습니다. 원형질막(Plasma membrane)은 수용체의 범위를 포함하고 있으며, 다음과 같은 여러 과제를 수행합니다.
☑ 게이트 키퍼 (Gatekeepers)
어떤 수용체는 특정 분자를 통과시키고 다른 분자를 멈추게합니다.
☑ 마커
이 수용체는 면역계에 알레르기 반응을 일으키지 않고 유기체의 일부라는 사실을 알려주는 명찰 역할을합니다.
☑ 의사 전달자
일부 수용체는 세포가 다른 세포 및 환경과 통신하는 것을 돕습니다.
☑ 잠금장치
일부 수용체는 세포를 이웃 세포에 묶는 데 도움을 줍니다.
세포질
세포질(Cytoplasm)은 핵을 둘러싸고 있으며, 세포의 내부를 채웁니다. 핵과 약 80 %의 물로 구성이 됩니다. 세포질은 세포 소기관이라고 불리는 세포기관과 젤리 같은 액체를 포함합니다. 세포에서 일어나는 많은 중요한 반응은 세포질에서 일어납니다.
리소좀과 페록시좀
리소좀(Lysosomes)과 페록시좀(peroxisome)은 본질적으로 효소 주머니 입니다. 리소좀은 세포의 오래된 부분과 이물질을 포함하여 큰 분자를 분해하는 효소를 함유하고 있습니다. 페록시좀에는 과산화물을 비롯한 독성 물질을 파괴하는 효소가 포함되어 있습니다.
* 페록시좀 (peroxisome) 과산화수소를 생성 분해하는 효소를 함유한 세포질 내의 작은 알갱이
소포체
소포체(Endoplasmic reticulum, 세포질 망상구조)는 세포의 비계(발판)라고 할 수 있습니다. 올바른 모양을 유지하는 데 도움이 됩니다. 그러나, 일반적인 비계와 달리, 세포의 뼈대는 융통성이 있습니다. 소포체는 세포분열과 세포운동성(예를 들어, 정자 세포와 같은 일부 세포의 이동 능력)에서 역할을 합니다.
세포 골격은 또한 세포 외부로부터의 물질 흡수(endocytosis, 엔도시토시스)에 관여하여 세포 신호전달을 돕고 세포 내 물질이동에 관여합니다. 소포체(ER)는 세포 내의 분자를 처리하여 최종 목적지로 운반하는 것을 돕습니다.
특히 단백질을 합성, 접기, 변형 및 전달합니다. 소포체는 시스터네(cisternae)라고 불리는 길쭉한 주머니로 구성되어 있으며, 세포 골격에 의해 결합되어 있습니다. 거친 소포체와 부드러운 소포체 두 가지 유형이 있습니다.
골지체
소포체에 의해 분자가 처리되면 골지체(Golgi apparatus)로 이동합니다. 골지체는 때때로 물품이 포장되고 라벨을 붙이는 세포의 우체국이라고 여겨집니다. 일단 물질이 떠나면, 세포 내에서 사용되거나 다른 곳에서 사용하기 위해 세포 외부로 옮겨 질 수 있습니다.
미토콘드리아
흔히 세포의 원동력이라고 불리는 미토콘드리아(Mitochondria)는 우리가 섭취하는 음식에서 에너지를 세포가 사용할 수 있는 에너지, 즉 아데노신트리포스페이트(ATP)로 전환시키는 것을 돕습니다. 그러나, 미토콘드리아에는 칼슘 저장과 세포사멸(apoptosis)의 역할을 포함하여 여러 가지 다른 일이 있습니다.
리보솜
핵에서 DNA는 DNA와 비슷한 분자인 RNA(Ribonucleic Acid)로 전사되어 동일한 메시지를 전달합니다. 리보솜은 RNA를 읽고 RNA에 정의된 순서대로 아미노산을 붙임으로써 단백질을 번역합니다. 일부 리보솜은 세포질에 자유롭게 부유하고, 다른 것은 세포체에 붙게됩니다.
세포 분열
세포 분열은 우리의 평생 동안 계속되고 있습니다. 우리 몸은 끊임없이 세포를 대체하고 있습니다. 세포는 유기체의 성장을 포함하여 여러가지 이유로 분열 할 필요가 있습니다. 예를 들면 다친 후에 죽은 세포와 파괴된 세포가 남긴 공백을 채울 필요가 있습니다. 세포 분열에는 유사분열(Mitosis, 체세포분열)과 감수분열(meiosis)의 두 가지 유형이 있습니다.
유사분열(체세포분열, Mitosis)
유사분열은 신체의 대부분의 세포가 분열하는 방식입니다. 부모 셀은 두 개의 딸 셀로 나뉩니다. 두 딸 세포는 서로와 부모와 같은 염색체를 가지고 있습니다. 두 개의 완전한 염색체 사본을 가지고 있기 때문에 이배체라고 합니다.
감수 분열(meiosis)
감수 분열은 남성 정자와 여성 난소와 같은 성세포를 만듭니다. 감수 분열에서 각 염색체의 작은 부분이 떨어져서 다른 염색체에 달라 붙는다. 이것은 유전자 재조합이라고합니다. 감수분열은 새로운 세포들 각각이 고유한 유전 정보 세트를 가지고 있음을 의미합니다. 유전적 다양성이 발생하는 것은 바로 감수분열 과정에서 이루어 집니다. 간단히 말해서 유사 분열은 우리가 성장하는 데 도움이 되며 감수 분열은 우리가 모두 독특하다는 것을 확인 할 수 있습니다.
세포 유형
인체의 복잡성을 고려할 때 수백 가지 유형의 세포가 있습니다. 그 중 일부는 다음과 같습니다.
줄기세포 (Stem cells)
줄기세포는 아직 무엇을 할 것인지를 선택하는 세포입니다. 일부는 분화되어 특정 세포 유형이되고 다른 일부는 분열하여 더 많은 줄기 세포를 생산합니다. 그들은 배아와 골수 와 같은 일부 성인 조직에서 발견됩니다.
뼈 세포 (Bone cells)
적어도 세 가지 기본 유형의 뼈 세포가 있습니다.
- 파골 세포(Osteoclasts)는 뼈를 파괴 합니다
- 조골 세포(Osteoblasts)는 새로운 뼈를 형성합니다
- 골세포(Osteocytes)는 뼈에 둘러싸여 있으며, 다른 뼈세포와의 소통을 도와 줍니다
혈액 세포 (blood cell)
혈액 세포에는 세 가지 주요 유형이 있습니다.
- 적혈구(red blood cells)는 몸 주위에 산소를 운반합니다
- 백혈구(white blood cells)는 면역 체계의 일부입니다
- 혈소판(platelets)은 손상 후 혈액응고를 통해 혈액 손실을 막는데 도움을 줍니다
근육세포 (Muscle cells, Myocytes)
근육세포는 모양이 길고 관 모양의 세포입니다. 근육세포는 운동, 지지 및 내장의 연동운동과 같은 거대한 범위의 기능에 중요합니다.
정자세포 (Sperm cells)
이 올챙이 모양의 세포는 인체에서 가장 작습니다. 정자세포는 운동성이 있어 움직일 수 있습니다. 정자세포에는 에너지를 주는 미토콘드리아로 포장된 꼬리(편모)가 있어, 이를 사용하여 움직임을 만듭니다. 정자세포는 분열 할 수 없습니다. 2개의 복제본(2배체)을 가지고 있는 대다수의 세포와는 달리, 각 염색체(반수성체)에 단 하나의 복제본을 가집니다.
여성 난자세포(Female egg cell)
정자세포와 비교할 때, 여성난자는 크기가 매우 큽니다. 인간의 세포중 가장 큰 세포는 바로 난자입니다. 난자세포는 또한 반수체이므로 정자와 난자의 DNA가 합쳐져 이배체 세포를 만들 수 있습니다.
지방세포(Fat cells, adipocytes)
지방세포는 지방조직의 주성분입니다. 지방세포는 필요시 에너지로 사용할 수 있는 트리글리세라이드(triglycerides)라고 불리는 저장된 지방을 함유하고 있습니다. 일단 트리글리세라이드가 다 소모되면 지방세포가 수축됩니다. 지방세포는 또한 호르몬을 생성합니다.
신경 세포(Nerve cells)
신경세포는 우리 몸의 통신 시스템입니다. 뉴런(neurons)이라고도 하는 이 물질은 두 가지 주요 부분으로 구성됩니다. 바로 세포 부분과 신경 부분입니다. 중심 몸체는 핵과 다른 세포 소기관을 포함하고 있으며, 신경과정(축색 돌기 또는 수상 돌기)은 길고 손가락 처럼 뻗고, 멀리 메시지를 전달합니다. 이 축색 돌기 중 일부는 길이가 1미터를 넘을 수도 있습니다.
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