[Campbell] 4. A Tour of Cell - 2

이번 글에선 세포소기관에 대해 알아보겠습니다.

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< The Nucleus >

진핵 세포에는 유전물질을 담고 있는 nucleus(핵)이 있습니다.

핵은 간단히 이렇게 생겼습니다. nuclear envelope(핵막)은 이중막으로 이루어져 있고 그 중간중간 nuclear pore(핵공)이 뚫려 있습니다. 이 핵공으로 RNA가 이동한다고 합니다. 핵 안에는 chromatin fibers(염색사)가 흩뿌려져 있고 중심에는 nucleolus(핵소체)가 있습니다.

 

핵 속에 DNA는 이렇게 존재합니다. DNA가 풀어져 있으면 움직이기 힘들기 때문에 histone proteins(히스톤 단백질) 8개와 묶여 nucleosome(뉴클레오솜)을 만듭니다. 이후 이들이 모여 chromatin fiber(염색사)가 되고 세포분열을 할 땐  chromosome(염색체)로 만들어집니다.

 

또다른 핵산인 RNA의 3종류를 살펴보려 합니다.

- mRNA : m은 messenger로 단백질 정보를 담고 운반하는 역할을 한다.
- rRNA : r은 ribosome으로 핵 안에서 전사되어 단백질과 결합된 후 리보솜으로 합성된다.
- tRNA : t는 transfer으로 리보솜으로 아미노산을 운반하고 단백질 사슬에 아미노산을 연결하기도 한다.

 

 

< Ribosomes >

사람의 몸에서 절대 없어선 안될 단백질을 합성하는 곳이 있습니다. 바로 ribosome(리보솜)입니다.

리보솜은 큰 분자와 작은 분자가 결합되어 있습니다. 그 사이에 RNA가 결합되면서 단백질을 합성합니다. 이런 리보솜은 거친면 소포체에 붙어있는데 만들어진 polypeptide가 그 내부로 이동하여 가공이 되면 단백질이 접힘을 통해 합성이 됩니다. 단백질 접힘 효소가 거친면 소포체에 있기 때문이죠. 소포체 내부에선 다음과 같은 일이 일어납니다. folding으로 단백질 구조를 형성하고, 잘못된 형성을 제거하는 QC, multimerization, 당을 붙이는 glycosylation(당화작용)도 일어납니다.

 

< How DNA directs protein production>

그럼 더 자세히 DNA로부터 단백질이 생성되는 과정을 살펴보겠습니다.

1. 핵 속에서 DNA가 copy(복제)된다.
2. DNA가 mRNA로 transcription(전사)된다.
3. mRNA가 핵공을 지나 cytoplasm(세포질)로 이동한다.
4. Ribosome(리보솜)과 결합하여 아미노산 서열을 translation(번역)해 polypeptide를 만든다.

이 정보의 흐름을 Central Dogma(센트럴 도그마)라고 부릅니다.

 

< The Endomembrane System >

이번엔 내막계를 알아보겠습니다.

내막계를 구성하고 있는 세포소기관을 알아보겠습니다.

- the nuclear envelope(핵막) : 핵을 감싸고 있다.
- ER(RER - 거친면 소포체) : 단백질을 형성한다.
- the Golgi apparatus(골지체) : 단백질이 중간에 거쳐간다.
 - lysosomes(리소좀) : 분해 단백질이 존재하여 세포내 섭취를 한다..
- vacuoles(액포/식포) : 물질을 감싸 이동시킨다.

그림의 과정은 다음과 같습니다.

1. 핵막에서 나온 RNA를 번역하여 만들어진 peptide를 RER을 거치며 단백질이 형성된다.

2. 이때 생성된 단백질은 vesicle(소낭)에 싸여 떨어져나와 골지체로 이동한다.

3. 골지체를 지나 다시 소낭으로 나와 세포막 밖으로 이동한다.

 

만약 세균이나 세포안에 있으면 안되는 물질이 있다면 리소좀과 결합하여 분해 단백질에 의해 분해됩니다.

 

 

<ER> - 소포체

소포체는 2가지로 나뉩니다. 리보솜이 붙어있어 오돌토돌한 RER(거친면 소포체)와 리보솜이 없어 매끈한 SER(매끈면 소포체)로 나뉘죠. 이들은 하는일도 다릅니다.

 

- RER

RER은 계속 언급되어 왔습니다. ribosome(리보솜)에서 합성된 polypeptide가 RER 안으로 들어가 folding(접힘)이 일어나서 protein이 됩니다. 이 protein은 vesicle(소낭)에 싸여 golgi apparatus(골지체)로 이동하게 됩니다. 

 

- SER

SER은 3가지의 역할이 있습니다.

1. 지질 합성
2. detoxify(해독 작용): 해독 작용시 SER이 확장된다.
3. Ca 이온의 세포 내 저장소: Ca 이온 채널이 있어 저장할 수 있다.

이 작용들을 모든 세포내의 ER이 담당하고 있습니다.

 

 

< The golgi apparatus >

golgi apparatus(골지체)는 수송의 중간체 역할을 합니다. RER에서 온 소낭을 받아 골지체를 지나서 새로운 소낭에 싸여 protein을 내보냅니다. protein이 골지체를 지나면서 단백질에 당을 붙이는 glycosylation(당화 작용)이 일어납니다. 또한 골지체에 있는 효소에 따라 당화작용의 이름도 다른데 N - glycosylation과 O - glycosylation이고 이 N과 O는 아미노산 방향을 말합니다. N은 아미노산의 N에, O는 아미노산의 O에 부착되어서 이런 이름을 갖고 있습니다.

 

 

< Lysosomes >

Lysosome은 세포 내 섭취를 하는 organelle(세포 소기관)이고 4가지의 역할이 있습니다.

1) 해로운 세균 파괴: 세포 안으로 들어온 세균을 파괴합니다.
2) 세포소기관 파괴: 오래되거나 망가진 세포소기관을 분해합니다.
3) 단백질 파괴: 단백질 접힘이 잘못 일어난 단백질을 파괴합니다.
4) 배아 발달에서 조직 형성: 손가락, 발가락 등 원래 붙어있는 것을 없애 형성합니다.

 

 

< Chloroplasts and Mitochondria >

Chloroplasts(엽록체)는 식물 세포에만 있고, Mitochondria(미토콘드리아)는 식물 세포, 동물 세포 모두 있는 세포소기관입니다. 구조를 살펴보겠습니다.

엽록체와 미토콘드리아는 모두 이중막으로 이루어져 있습니다.

엽록체 안에는 동전같이 보이는 것이 있는데 이 하나하나를 thylakoid(틸라코이드)라 부르고, 이 동전들이 쌓여 만들어진 것은 granum(그라나)라고 합니다. 그리고 그라나 밖으로 채워진 유체 물질을 stroma(스트로마)라고 합니다. 

미토콘드리아는 내막이 구불구불한데 이것을 cristae(크리스타)라고 하고 내막 안쪽을 matrix(기질), 내막과 외막 사이의 공간을  intermembrane space(막강간)이라고 합니다.

엽록체는 광합성을 하고, 미토콘드리아는 세포호흡을 하는 장소입니다. 이들은 세포 공생설로 세포 안에 있게 되었다고 하고 있습니다.

 

 

< The Cytoskeleton > - 세포 골격 구조

Cytoskeleton에는 3가지가 있습니다. 위에서 부터 작은 순서 입니다.

- microfilament (actin protein) : 미세 섬유
- intermediate filament : 중간 섬유
- microtubules (tubulin protein) : 미세소관

미세섬유는 세포의 모양을 유지시키는 역할을 합니다.

중간섬유는 미세섬유와 미세소관 크기의 중간이여서 중간섬유입니다.

미세소관은 세포소기관에 붙어 이동을 하게 하고 세포 분열 시 염색체에 부착되어 분배하는 역할을 합니다.

 

 

< Cila and Flagella > - 섬모와 편모

섬모와 편모는 microtubules로 구성되어 있습니다.

편모의 예를 들면 정자의 꼬리가 있습니다. microtuble이 조립되고 해체되면서 움직일 수 있는 것이죠.

섬모의 예는 세균입니다. 세균 표면에 실처럼 붙어 있는것을 섬모라고 합니다.

 

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이번엔 이렇게 세포소기관을 알아봤습니다. 다음엔 세포가 하는 일을 알아보도록 하겠습니다.