세포생물학 레포트 - 진핵세포의 구조와 기능을 설명하시오.

I. 서론

현미경 사진으로 진핵세포를 처음 보면 작은 주머니 안에 여러 덩어리가 흩어져 있는 모습처럼 느껴진다. 그런데 소기관 하나가 고장났을 때 나타나는 변화를 따라가면 세포 내부가 꽤 정교한 작업 공간이라는 점이 드러난다. 단백질을 만드는 장소와 가공하는 장소가 나뉘고, 에너지를 생산하는 구조가 따로 있으며, 유전정보는 핵막 안에 보호된다. 필요한 물질은 막을 사이에 두고 선택해서 이동하고, 세포골격은 형태를 잡는 동시에 운반 경로가 된다. 진핵세포의 핵심 특징은 크고 복잡하다는 말보다 기능을 여러 구획으로 나누고 그 구획을 계속 연결한다는 데 있다. 동물, 식물, 균류와 원생생물은 모습이 크게 달라도 막으로 둘러싸인 핵과 여러 세포소기관을 이용해 생명활동을 조절한다. 구조와 기능을 함께 보면 세포는 부품이 모인 상자가 아니라 물질과 정보가 끊임없이 오가는 체계로 이해된다.

II. 본론

1) 세포막과 핵이 만드는 경계와 정보의 중심

진핵세포의 가장 바깥 경계는 세포막이다. 세포막은 주로 인지질 이중층과 여러 막단백질로 이루어지며 세포 안과 밖을 구분한다. 인지질의 친수성 부분은 물과 접하고 소수성 부분은 서로 마주 보면서 얇은 막을 만든다. 이 막은 완전히 닫힌 벽이 아니다. 산소나 일부 작은 분자는 비교적 쉽게 지나갈 수 있지만 이온이나 큰 극성 분자는 막단백질의 도움이 필요한 경우가 많다. 통로 단백질, 운반체, 펌프가 물질의 이동을 조절하고 수용체 단백질은 바깥의 신호를 받아 세포 안 반응으로 이어 준다. 세포막 덕분에 세포는 주변 환경과 물질을 주고받으면서도 내부 농도와 조건을 일정 범위로 유지할 수 있다.

막을 통한 이동에는 확산, 촉진확산, 능동수송 같은 방식이 있다. 농도 기울기를 따라 움직이는 확산에는 직접적인 에너지 소비가 필요하지 않지만, 농도 기울기에 거슬러 물질을 옮기는 펌프는 에너지를 쓴다. 동물세포의 나트륨과 칼륨 농도 차이는 대표적인 예다. 세포막은 물질만 통제하지 않는다. 다른 세포와 붙는 접착 단백질, 세포외기질과 연결되는 단백질, 신호를 전달하는 수용체가 함께 자리한다. 따라서 세포막은 경계인 동시에 통신 장치다. 바깥 환경을 감지하고 그 정보에 맞춰 대사, 이동, 유전자 발현을 바꾸는 출발점이 되기도 한다.

세포 안에서 유전정보의 중심은 핵이다. 진핵세포의 DNA 대부분은 핵 안에 염색질 형태로 존재한다. 핵은 안쪽막과 바깥막으로 이루어진 핵막에 둘러싸여 있고, 핵공을 통해 단백질과 RNA 같은 큰 분자의 선택적 이동이 일어난다. 핵막은 소포체와 이어져 있어 핵이 다른 막성 구조와 완전히 고립된 방이 아니라는 사실도 알 수 있다. DNA가 복제되고 RNA가 전사되는 공간이 세포질과 분리되어 있다는 점은 진핵세포의 중요한 특징이다. 전사된 RNA는 가공 과정을 거친 뒤 핵공을 지나 세포질로 나오고, 리보솜에서 단백질 합성에 사용된다.