세포의구조와기능
수업목표 1. 세포설을요약설명한다. 2. 형질막의기능을기술하고, 어떤구조들이이기능을수행하는지를설명한다. 3. 세포의확산, 삼투, 여과과정을기술하고그생리학적역할을설명한다. 4. 운반체매개운반과소포운반기전을기술하고, 이운반기전들이세포속에서하는일을설명한다. 5. 전형적인세포의소기관에관해기술하고각소기관의기능을열거한다. 6. 세포의핵기능을설명한다. 7. 세포주기의단계인유사분열과사이기와세포질분열에관해기술하고, 그중요성을설명한다. 8. 세포분열과암사이의관계를논한다. 9. 분화를정의하고그중요성을설명한다.
어휘공부 Aero 공기 areobic( 유산소 ) Meta 뒤 metaphase( 중기 ) Ana 따로따로 anaphase( 후기 ) Micro 작은 microtubule( 미세관 ) Chondrion 과립 - mitochondria Mitos 실 mitosis( 유사분열 ) Chroma 색깔 chromosome( 염색체 ) Osmos 밀기 osmosis( 삼투 ) Cyto 세포 cytoplasm( 세포질 ) Phagein 먹다 phagocyte( 포식세포 ) Endo 속 endocytosis( 세포내섭취 ) Pinein 마시다 pinocytosis( 포음작용 ) Exo 밖 exocytosis( 세포외배출 ) Podon 발 pseudopod( 거짓발 ) Hemo 혈액 hemolysis( 용혈 ) Pro 앞 prophase( 전기 ) Hyper 위 hypertonic( 고장성 ) Pseudo 거짓 - pseudopod( 거짓발 ) Hypo 아래 hypotonic( 저장성 ) Ptosis 떨어져나감 apoptosis( 세포자 Inter 사이 interphase( 사이기 ) 멸사 ) Interstitium 사이에존재하는것 Reticulum 그물 endoplasmic fluid( 사이질액 ) recticulum( 근형질세망 ) Iso 동일한 isotonic( 등장성 ) Soma 몸 lysosome( 용해소체 ) Kinesis 운동 cytokinesis( 세포질분열 ) Telos 끝 telophase( 말기 ) Tonos 긴장 isotonic( 등장성 )
세포설 (Cell theory) 1. 세포는모든식물과동물을구성하는기본단위이다. 2. 세포는생명기능을수행하는최소단위이다. 3. 세포는기존의세포가분열함으로써만들어진다. 4. 세포는항상성을유지한다.
세포의일반구조
세포의일반구조 _con 세포외액 (extracellular fluid) Interstitial fluid( 간질액으로도불린다 ) Cell membrane( 형질막, 세포막 ) 세포질 세포질 (cytoplasm) 을세포외액으로부터격리 핵을둘러싸고있다 Cytosol( 세포액 ) 과세포소기관 (organelle) 로나뉜다
형질막 ( 세포막 ) 의기능 1. 공간격리 세포외액으로부터격리 항상성유지 2. 주위와의물질교환통제 이온과영양소가세포속으로들어오고노폐물을세포밖으로제거, 분비물이방출되는과정통제 3. 주위환경에대한감수성 세포외액으로부터인해영향을받는첫세포성분 다양한수용체 (receptor) 포함 4. 구조지지 안정된조직구조를이룸 매우얇고섬세한구조 6~10nm 지질, 단백질, 탄수화물이포함
막지질 (membrane lipids) 글리세롤한분자에지방산두분자가결합된형태 글리세롤은머리, 지방산은꼬리 머리부분은친수성 (hydrophilic) 바깥 꼬리부분은소수성 (hydrophobic) 속 그래서세포막을 인지질양층 이라고부른다.
막지질 (membrane lipids)_con 소수성 꼬리부분 물이나전하를지닌물질과섞이지않는특성 따라서산소나이산화탄소등과지용성분자는형질막의지질성분을통과할수있지만이온이나수용성화합물은통과하지못한다.
막단백질 (membrane proteins) 막횡단단백질 (transmembrane protein) 가장대표적인단백질 수용체단백질 (receptor protein) 통로단백질 (channel protein) 운반체단백질 (carrier protein) 효소 (enzyme) 고정단백질 (anchor protein) 인지단백질 (identifier protein)
막탄수화물 (membrane carbohydrate) 세포막의바깥면에서단백질이나지질에합쳐져복합물질형성 이복합물질 _ 당단백질, 당지질이라칭함 세포의윤활물질또는접착물질로작용 세포밖에존재하는물질과결합하는수용체로작용 자신의세포와조직을면역계통이공격하지못하도록막는인식장치의일부를이룸
확산 (diffusion) 과여과 (filtration) 막통과를촉진하는수동운반과정 세포막은선택투과성을갖는다 물질의크기, 전하, 분자형태, 지용성등의요인에따라서 수동과정과능동과정 수동과정 에너지를전혀소모하지않고도이온이나분자들이세포막을통과하는과정 확산과여과, 확산의특수형태인삼투가존재 매게운반은능동과정 ( 능동운반 ) 과수동과정 ( 촉진확산 ) 모두존재 능동과정 세포가에너지를소모, ATP 사용 소포운반을통한세포내섭취와세포외반출
수동과정 (passive process) 확산 농도가높은곳에서낮은곳으로이동하는형태 농도경사 _ 확산후농도경사는사라짐
확산 _con 세포내이산화탄소농도 vs 세포외, 혈액
세포막을통한확산 이온, 분자 ( 두가지방법으로막을통과 ) 1. 형질막중지질부분을통과 2. 통로단백질을통과 형질막을통해확산될수있는결정요인 1. 지용성 2. 형질말통로에대한상대적크기
특수한유형의확산 ( 삼투 ) 정의 : 막을통한물의확산 물분자의농도가같아질때까지더높은용액을향해막을통과하는경향을보임 특성 1. 삼투는막을통한물분자의확산이다. 2. 선택투과성을지닌다. 물은자유로이통과, 용질은자유로이통과할수없는막을통해일어남 3. 용질의농도가높은용액을향해막을통과하여이동 ( 물분자의농도가낮은곳으로이동 )
삼투와삼투압 삼투압 (osmotic pressure) 용질의농도차이에의해물이그용액으로이동하는힘 용질의농도가높아지면삼투압도높아짐 정수압 (hydrostatic pressure) 삼투압의반대개념 삼투압의반대방향으로미는힘을가하면물분자의이동을막는다
용질의농도에따라 등장성, 저장성, 고장성용액으로분류 1. 등장액 (isotonic solution) 2. 저장액 (hypotonic solution) 3. 고장액 (hypertonic solution)
적혈구의예를들어 1. 등장액 (isotonic solution) 적혈구가정상형태를유지 용질이평형상태이기때문에물분자의이동이발생하지않는다 2. 저장액 (hypotonic solution) 적혈구가풍선처럼부풀어오름 세포가터지는용해가발생 3. 고장액 (hypertonic solution) 적혈구가쭈그러들어탈수된다 무딘콥날꼴 (crenation)
Ex) 심한출혈이나탈수환자 다량의수액보충 0.9%(0.9g/dl) 의 NaCl 용액 생리식염수 전체용직의농도와거의유사 나트륨과염소가대표적인세포외액의성분이기때문
여과 (filtration) 정수압에의해물분자가막을통과하는과정 인체에서는심장의혈액방출 혈압 가느다란혈관벽에서발생 혈액에녹아있던영양소와물이인체조직속으로밀려들어감
운반체매개운반과소포운반 운반체매개운반 (carrier-mediated transport) 막단백질이특정이온이나유기물질과결합하여세포막을통과하는방식 이단백질은효소와유사한특징 반복사용가능, 특정기질에만결합 Ex) 포도당을운반하는단백질은다른단당류는운반하지않는다. 수동적능동적두가지방법을다취한다. 수동적운반은농도가높은곳에서낮은곳으로이동 능동적운반은높은곳에서낮은곳으로낮은곳에서높은곳으로이동가능
운반체매개운반 (carrier-mediated transport) 동향수송 (cotransport) 운반체가두물질을같은방향 ( 세포밖또는세포내 ) 으로운반하는방식 역방향운반 (countertransport) 한물질은세포내, 다른물질은세포밖으로운반하는방식 운반체매개운반의대표적인두가지 촉진확산, 능동운반
촉진확산 (facilitated diffusion) 포도당과아미노산의운반 ATP 를사용하지않아분자의농도가높은곳에서낮은곳으로이동 속도가느리다 운반체단백질의수가한정되어있기때문
능동운반 (active transport) ATP 를사용 장점 농도경사를따르지않아도됨 모든세포는이온펌프 (ion pump) 라는운반체단백질존재 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘등의양이온을농동운반하여세포막을통과 다른세포는요오드, 염소, 철등운반
소포운반 (vesicular transport) 막으로둘러싸인소포 (vesicle) 에물질이들어있는상태에서세포내에서밖으로운반하는것 두종류존재 1. 세포내섭취 2. 세포외배출
세포내섭취 (endocytosis) 세포외물질을세포표면에형성된작은소포로포장하여세포내로운반하는과정 1. 수용체매개세포내섭취 (receptormediated endocytosis) 2. 포음작용 (pinocytosis) 3. 포식작용 (phagocytosis)
수용체매개세포내섭취 (receptor-mediated endocytosis) Ex) 콜레스테롤, 철이온
포음작용 (pinocytosis) 세포를마신다 는의미 세포외액이들어있는작은소포들이형성되는과정 수용체단백질이관여하지않기때문에수용체매개세포내섭취만큼선책성이높지는않다.
포식작용 (phagocytosis) 세포를먹는다 는의미 소포는세포직의연장된구조인위족 (pseudopodia) 가물체를둘러싼후위족의세포막이융합되어형성 여러개의용해소체 (lysosome) 과합쳐지고내용물은용해소체의효소가분해 세균, 세포의잔해물, 기타비정상적인물질들을삼켜조직을보호하는기능
세포외배출 (exocytosis) 세포내섭취의반대과정 세포내의소포가세포막과결합하여그내용물을세포밖으로배출 호르몬, 점액, 손상된소기관을재생하는과정에생긴노폐물
세포막을통한운반기전
세포질속소기관 세포액 (cytosol) 세포내액 영양소와이온, 수용성단백질, 불용성단백질, 노폐물등을함유 세포외액과내액의차이점 1. 내액» 고농도의칼륨, 저농도의나트륨» 고농도의단백질 ( 효소 )» 소량의탄수화물, 다량의아미노산및지질» 불용성물질함유 ( 글리코겐, 지방세포속의지방방울 ) 2. 외액» 고농도의나트륨, 저농도의칼륨
소기관 (organelles) 핵 (nucleus) 사립체 (mitochondria) 세포그물 (endoplasmic recticulum) 골지복합체 (golgi apparatus) 용해소체 (lysosome) 과산화소체 (peroxisome) 등이존재 막에의해서보호
소기관 (organelles)_con 세포뼈대 (cytoskeleton) 미세융모 (microvilli) 중심소체 (centriole) 섬모 (cilia) 편모 (flagella) 리보솜 (ribosome) 단백질분해소체 (proteasome) 비막소기관
세포뼈대 (cytoskeleton) 잔섬유와세관미세잔섬유, 중간잔섬유, 미세관 굵은잔섬유는근육세포에만존재
미세융모 세포막의표면적증가 세포밖에있는물질을활발히흡수 소화관, 콩팥의세포
중심소체, 섬모, 편모 중심소체 세포분열을하는모든동물의세포속한쌍씩존재 서로직각을이룸 세포분열시염색체를운반하는방추사를생산 적혈구, 골격근세포, 심장근세포, 신경세포에는중심소체가없어세포분열을할수없음. 섬모 능동운동을통해세포의표면에서액체와분비물을운반 호흡통로의섬모 ( 감기, 가래 기침과호흡기감염 )
편모 채찍 이란의미 섬모보다길다 액체속에서세포이동 정자 ( 인체에서유일하게편모가존재 )
리보솜 핵이있는 DNA 가제공한정보를이용하여단백질을생산하는기관 자유리보솜 세포질에골고루분포 생산된단백질을세포액으로들어감 고정리보솜 세포질그물에부착 고정리보솜에서생산된단백질은세포질그물속으로들어가수정된후밖으로배출
단백질분해소체 세포질속단백질제거 단백질분해효소함유 손상되거나변성된단백질제거또는재활용, 바이러스에감염된세포에서생산된비정상단백질을분해
소포질그물 핵막과연결된구조 기능 1. 합성» 단백질, 탄수화물, 지질을생산 2. 저장» 합성한물질이나세포액에서흡수한물질을세포의작용에영향을주지않으면서저장 3. 운반» 물질을세포질그물내에서운반할수있다 4. 해독» 약물이나독소를흡수한후자체효소들을이용하여중화시킬수있다
무과립세포질그물 (smooth ER) 리보솜이붙어있지않음 지질과탄수화물생산 모든세포의세포막, ER, 핵막, 골지복합체의유지와성장에필요한인지질과콜레스테롤합성 스테로이드호르몬합성» 테스토스테론, 에스트로겐 간세포와지방세포에서의글리세라이드합성, 저장 골격근세포와간세포에서의글리코겐합성및저장
과립세포질그물 (rough ER) 리보솜이붙어있음 공장과선착장을겸하고있는형국 고정리보솜에서합성된단백질을 RER 속으로이동 일부는남아효소로작용 나머지는세포외로나간다 ER 의총량 이자 _RER이많다 생식기관 _SER이많다 Why?
골지복합체
용해소체 분해효소로가득찬소포, 골지복합체에서생성 세포내청소및재활용기능담당 자살폭탄 이라고불림 _ 질병방어작용 면역계통세포들은세균, 액체, 조직파편을세포내섭취하여삼킨후소포속에고립후용해소체와합쳐분해효소를이용당이나아미노산처럼재활용가능한물질방출 Ex) 근육세포» 근육세포가활동을멈추면근육세포의수축단백질을서서히분해» 근육세포가활동하면과정은중단
과산화소체 기존의과산화소체가성장또는분할해서새로이만듬. 지방산과기타유기화합물을흡수한후분해 이과정에서과산화수소가생성
사립체
핵
핵막 핵질 핵공 이중구조 핵질과세포질사이를차단 이온, 효소, RNA 와 DNA 의 nucleotide, 단백질, 소량의 RNA, DNA 함유 이온과분자는통과, 단백질과 RNA 는통제할수있다.
핵소체 DNA Ribosomal RNA( 리보솜 RNA) 합성 리보솜의소단위를조립하는작은소기관 염색체를포함 23쌍