1. 해부학 서론 - (2) 세포

2. 세포

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■ 세포의 정의

-생물체를 구성하는 구조적, 기능적 기본단위

-모양, 크기, 수명, 기능이 매우 다양함

-크게 세포막과 원형질로 나뉨

-원형질은 핵과 세포질로 구분할 수 있음

-핵은 핵막과 핵형질로 나뉘며, 핵형질은 핵소체와 염색질로 나뉨

-세포질은 세포소기관과 세포포함물, 세포골격으로 구분됨

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① 세포막 - 구성 성분: 막지질, 막단백질, 막탄수화물

-세포의 가장 바깥층을 둘러싸고 있는 막, 단백질층과 이중 지질층으로 이루어짐

-선택적 투과나 물질의 운반에 관여함, 형질막과 같은 뜻으로 사용됨(원형질을 감싸고 있음)

-세포 내용물을 감싸고 보호하는 얇은 반투명 막, 두께: 7.5~10㎚

-단위막 또는 유동모자이크 막이라 함: 막에 유동성이 있어 인지질 분자와 단백질의 위치가 변할 수 있음

-꼬리를 마주한 도 겹의 지질층에 단백질이 박혀있는 구조

-이온통로가 있는 반투과성 막이지만 선택적 투과성이 있음

→ 작은 분자라도 수용성은 통과하기 어려움

→ 지용성이 높을수록 인지질층을 잘 통과함

→ 수용성이거나 고분자라도 세포에 필요하다면 세포 내로 들어올 수 있음(선택적 투과성)

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i) 막지질

인지질 (phospholipid)	-막에 있는 분자의 약 98%는 지질, 그 지질의 약 60~70%는 인지질로 이중층임 -친수성(hydrophilic): 인(phosphate)을 포함한 머리부분, 극성을 띰 -소수성(hydrophobic): 꼬리부분, 인지질 이중층의 중심부분, 비극성 -선택적 투과성 → 물질의 수송
콜레스테롤 (cholesterol)	-막 지질의 25%를 차지하며 지질 이중층을 안정시킴 -물질이 세포막을 지나 이동하는 속도를 결정하는 막의 유동성, 견고성, 안정성에 기여
당지질 (glycolipid)	-막 지질의 5%를 차지하는 막 바깥면에 있는 짧은 탄수화물 고리를 가진 인지질 -세포 표면에 탄수화물 막인 당질층을 형성함(indicator 역할) -막의 탄수화물 부위에 호르몬의 결합 부위를 형성하여 인지 후 정확하게 결합하도록 함

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ii) 막단백질

내재성 단백질 (막관통 단백질)	-막수송단백질: 지질층을 완전히 통과하여 운반체나 이온통로를 형성함, 물질운반
표재성 단백질 (주변 단백질)	-막 표면, 세포막의 외부벽에 위치함
기능	운반체, 이온통로, 고정, 수용체, 효소, 통로단백질, 세포인지표지자, 세포부착분자

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iii) 막탄수화물

-내재성 단백질이나 지질 이중층에 부탁하여 각각 당단백질(glycoprotein) 혹은 당지질(glycolipid)을 형성

-당단백질/당지질의 기능

→ 세포와 세포의 전령(messenger)에 특이한 막수송체로서 작용

→ 세포막 표면에 존재하여 인지기능을 함(항원 인지, 적혈구 응집반응 등..)

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세포막의 구조

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② 세포소기관(cell organelle)

i) 미토콘드리아(사립체, mitochondria)

-타원형 또는 막대형이며 외막, 내막의 이중막 구조

-내막이 접혀 생긴 주름부분을 크리스타(crista)라고 함

-생명활동에 필요한 에너지인 ATP를 생산, 공급함

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ii) 소포체(세포질그물, 형질내세망, endoplasmic reticulum)

-긴 관으로 연결되어 있으며 단일막 구조의 세포 소기관으로 핵막과 연결되어 있음

-세포 내 물질의 이동 통로 또는 미세 구조물을 고정시키는 역할(소포체가 다른 세포소기관의 위치를 고정시킴)

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ⓐ 조면소포체(조면 형질내세망, 거친면 세포질그물, rough endoplasmic reticulum)

-핵막의 외막과 연결되어 있으며 세포막에서 인지질과 단백질을 생산함

-표면에 리보솜이 붙어있음, 리보솜에서 단백질을 합성하며 이것이 소포체 내로 들어옴

-생성된 단백질은 골지체로 가서 변형되고 소낭의 형태로 세포 밖으로 배출되거나 리소좀의 형태로 세포 내에 남음

-단백질 분비 기능이 활발한 이자세포, 위선세포(소화효소 분비), 항체생성세포 등에서 많이 발달함

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ⓑ 활면소포체(활면 형질내세망, 매끈면 세포질그물, smooth endoplasmic reticulum)

-표면에 리보솜이 없음(활면, 매끈면)

-지질의 합성, 독소 해독기능: 간세포, 콩팥세포처럼 광범위하게 해독에 관여하는 세포에서 비교적 풍부함

-장기적으로 알코올, 신경안정제, 기타 약물 사용은 부분적 내성을 가져옴 → 활면소포체가 증식하여 해독↑ 때문

-칼슘 저장, 글리코젠의 분해: 골격근/심근은 칼슘 저장과 근수축을 위해 활면소포체의 광범위한 망을 포함함

-스테로이드 호르몬을 합성하는 정소와 난소의 세포에 풍부함

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ⓒ 골지복합체(Golgi apparatus)

-소포체에서 생산, 운반해온 물질을 농축하여 배출함 → 당단백, 점액, 당류의 합성에 관여

-소포체 일부가 떨어져 나와 생긴 단일막 구조, 납작한 주머니(시스터)들이 겹쳐져 있는 모양

-소포체에서 생산, 운반해온 단백질/지질을 변형시켜 소낭으로 싸서 세포의 다른 부위로 이동 or 세포 밖으로 배출

→ 단백질의 가공, 분비, 저장(리소좀으로 보내어 세포 내에 저장)

-이자의 소화샘 세포, 내분비선 세포, 형질세포(항체 분비)에 많음

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ⓓ 리보솜(ribosome)

-리보솜 RNA와 단백질로 구성

-유전암호 해석, 아미노산을 연결하여 단백질을 합성함

-유리리보솜(자유리보솜): 세포질에 떠돌아 다님, 세포질 내 성장/분열에 필요한 용해성 단백질 합성

-무리리보솜(부착리보솜): 조면소포체에 붙어 있음, 세포막을 형성하거나 세포 외로 분비될 단백질 합성

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ⓔ 리소좀(용해소체, lysosome)

-리보솜에서 생성되며 골지체에 의해 수송됨, 단일막 구조로 크기는 다양함

-가수분해효소가 들어있어 불필요한 물질을 분해, 처리하는 기능을 함

-세포 내로 들어온 외부 물질 분해(세포내소화), 노후한 세포 소기관 분해(자가소화/분해, 예: 올챙이 꼬리)

-당질은 포도당으로, 단백질은 아미노산으로, 지질은 지방산과 글리세롤로 분해됨

-대식세포(macrophage)에 풍부함

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ⓕ 중심소체(centriole)

-중심립 2개가 수직으로 위치하여 중심체가 됨

-미세소관이 모여 중심체를 형성함, 미세소관 3개가 1세트(microtubular triplet)로 총 9세트가 배열됨

-세포분열 동안에 방추사를 형성하여 염색체를 끌어당김

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ⓖ 섬모(cilia), 편모(flagella)

-섬모: 상피세포의 표면에서 물질 이동에 관여

-편모: 정자의 운동(정자 꼬리)

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ⓗ 과산화소체(peroxisome)

-리소좀과 구조적으로 닮은 주머니로 보다 많은 효소를 가지고 있음

-과산화소체 내의 효소는 지방세포의 분해를 촉진하며 독성이 강한 과산화수소를 부산물로 생성함

-노화된 세포 제거와 관련있음, 독소를 제거하는 기능이 뛰어난 간과 콩팥에 특히 많음

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ⓘ 세포골격(cytoskeleton)

-미세소관(microtubule), 미세섬유(microfilament), 중간섬유(intermediate filament)

 

세포소기관

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③ 핵(nuleus)

-생명 활동의 중심 기관으로 세포분열에 관여

-핵막으로 둘러싸여 있고 내부에는 염색체와 인이 들어있음

-DNA복제와 RNA합성으로 세포의 성장, 재생 및 증식에 관여

-보통 한 개의 세포에 1개씩 존재(적혈구, 혈소판에는 핵이 없으며 근육세포는 3~4개의 핵이 존재함)

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i) 핵막

-이중막이며, 핵공(nuclear pores)이 있어 물질이 통과할 수 있음

-핵공은 핵과 세포질 사이의 물질 출입을 조절함

-핵 안으로 들어오는 물질은 DNA와 RNA합성에 필요한 원료

-RNA는 핵에서 만들어지지만 세포질에서 일을 수행하기 위해 핵공을 통해 세포질로 나감

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ii) 인(핵소체, nucleolus)

-유전자가 세포질로 나가는 것을 도움

-RNA와 단백질로 구성되며 RNA를 합성/저장하는 곳

-리보솜을 생성하며, 생성된 리보솜은 핵막을 통해 세포질로 이동

-단백질 합성이 활발한 세포에서는 인의 수가 많아짐

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iii) 염색질(chromatin)

-46개의 염색체에 약 십만 유전자가 존재함

-DNA와 핵단백질인 히스톤으로 구성됨

-유사분열 시에는 염색질이 조밀하게 뭉쳐 염색체(chromasome)가 되었다가 분열이 끝나면 다시 염색질이 됨

-주로 유전에 관여하며 각각의 염색체는 세포의 구조와 기능을 결정하는 수천 개의 유전자를 가짐

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iv) 핵형질(nucleoplasm, karyoplasm)

-세포의 핵을 구성하는 원형질

-리보솜, 핵산, 핵 구성물질의 합성에 필요한 분자, 물로 이루어진 혼합물

핵의 구조(핵막, 핵공, 인/핵소체, 핵형질, 염색질 + 소포체)

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※ 막성 세포소기관(membranous organelles)

-핵, 미토콘드리아, 리소좀(용해소체), 페록시좀(과산화소체), 소포체, 골지복합체

-막에 둘러싸여 있지 않은 세포기관: 리보솜, 중심체, 중심소체

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④ 세포분열

-신경세포와 근육세포는 더 이상 분열하지 않음

-태생기에는 분열속도가 매우 빠르나 성인이 되면 노화된 세포를 보충하는 정도로만 분열

-세포분열의 시기는 간기(interphase)와 분열기(mitotic phase)로 나뉨

-간기: 세포분열의 한 단계가 아닌 세포가 성장하고 고유의 기능을 수행하는 시기, 세포주기의 대부분을 차지

-분열기: 성장1기(G1), 합성기(S), 성장2기(G2)로 구성됨

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i) 무사분열(Amitosis)

-직접분열(direct division)이라고도 함

-핵과 세포체가 함께 길어졌다가 가운데가 잘록해지면서 2개의 세포로 나뉨

-주로 하등동물에서 볼 수 있음

무사분열

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ii) 유사분열(Mitosis)

-간접분열(indirect division)이라고도 함

-분열과정 중에 중심체에서 실모양의 구조물(방추사)이 나타남

-체세포분열(2n→2n)로 모세포와 동일한 딸세포 2개가 생성됨

-분열 과정은 4단계로 구분됨

→ 전기: 염색질이 염색체로 농축, 핵막과 인(핵소체)이 사라지고 방추사가 나타남

→ 중기: 염색체가 적도판(세포 중앙)에 배열, 염색체의 중심절에 방추사가 부착됨

→ 후기: 중심절이 양분되어 염색체가 염색분체로 분리됨, 방추사에 의해 딸염색체가 양극으로 이동

→ 말기: 염색체가 염색질로 풀어짐, 핵과 인(핵소체)이 다시 나타나고 방추사는 사라짐

유사분열

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iii) 감수분열(Meiosis)

-유사분열의 특수 형태로 성숙분열(reduction division)이라고도 함

-생식세포가 성숙할 때 나타남

-연속된 2회 분열로 염색체의 수와 DNA량이 반감되며(2n→n), 4개의 딸세포가 생성됨

감수분열

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