9. 진핵세포(3)

9. 진핵세포(3)

 

  1차 리소좀은 골지체로부터 기원한다. 리소좀은 소화효소를 가지며 단백질, 다당류, 핵산, 지질과 같은 거대분자가 개별 단량체로 가수분해되는 장소이다. 리소좀은 단일막에 둘러싸여 있고, 진하게 염색되는 단조로운 내부 구조를 가진다. 한 세포 안에는 필요에 따라서 수십 개의 리소좀이 있는 경우도 있다. 리소좀은 세포가 섭취한 음식물, 다른 세포 또는 외부 물질을 분해하기 위한 ‘처리 장소’이다. 이 물질은 식세포작용을 통해서 세포 안으로 들어간다. 이 과정에서 세포막에서 형성된 주머니가 세포 밖의 물질을 감싸서 안으로 들여보낸다. 이 주머니는 세포막으로부터 떨어져 나와 식포라 부르는 작은 소낭이 되어 세포질로 이동하는 음식물이나 다른 물질을 포함하고 있다. 식포는 1차 리소좀과 융합해 2차 리소좀으로 변하며, 이곳에서 소화가 발생한다. 2차 리소좀의 효소는 재빨리 음식물 입자를 가수분해한다. 이 반응은 주위 세포질의 pH보다 더 낮은 리소좀 내부의 산성에 의해 촉진된다. 소화 산물은 리소좀의 막을 통과해 세포에서 일어나는 그 밖의 과정에 필요한 에너지와 원료로 이용된다. 단백질 분해효소는 단백질을 아미노산으로 가수분해하며, 이것은 세포질로 방출되어 다른 단백질 합성에 이용되는 것과 같다. 소화되지 않은 입자들을 가지는 사용된 2차 리소좀은 세포막으로 이동하여 융합한 후에 소화되지 않은 내용물을 주변 환경으로 배출하는데 이를 ‘세포외배출’이라고 부른다. 식세포는 물질의 섭취와 분해작용에 전문화되어 있는 세포다. 거의 모든 동물과 많은 원생생물에서 발견되며 사람의 간과 비장에서 식세포는 매일 손상된 약 100억 개의 늙거나 손상된 혈액 세포를 먹는 역할을 한다. 그 후에 소화 산물은 분해된 세포들을 교체하기 위한 새로운 세포들을 만드는 데 사용된다. 리소좀은 식세포 작용하지 않는 세포에서도 활성을 나타낸다. 세포는 지속해서 세포의 일부 구성요소는 파괴되며 새로운 것으로 교체된다. 이런 구성요소가 파괴되는 활동을 자가소화작용이라고 부르며, 리소좀이 이 작용의 역할을 맡는다. 결과적으로 리소좀은 적절한 신호를 따르며 세포소기관을 통째로 삼켜서 그 성분을 가수분해한다. 세포는 생장, 생식, 반응, 이동과 같은 활동에 필요한 분자를 만들 수 있는 에너지가 있어야 한다. 모든 진핵세포에서 발견되는 미토콘드리아에서는 연료 분자로부터, 또한 식물 세포의 경우 엽록체에서는 햇빛의 에너지로부터 에너지를 받는다. 반면 원핵세포의 에너지 변환은 세포막의 안쪽 표면이나 세포질로 돌출된 확대된 세포막에 부착된 효소와 관련하고 있다.

리소좀

  진핵세포에서 포도당과 같은 연료 분자의 분해는 세포질로부터 이루어진다. 이러한 분해로 생성된 분자가 미토콘드리아로 들어간다. 미토콘드리아의 주된 기능은 화학에너지를 세포가 이용하는 형태, 즉 에너지가 풍부한 분자인 ATP로 전환된다. 미토콘드리아에서 연료 분자와 산소 분자를 활용하여 ATP를 생산하는 것을 세포호흡이라고 한다. 미토콘드리아는 핵과는 독립적으로 재생하고 분열한다. 원생생물에서는 세포당 1개의 미토콘드리아를 가지지만 커다란 난자에서는 수십만 개의 미토콘드리아를 가진다. 평균적인 사람의 간세포에서는 천개가 넘는 미토콘드리아를 가진다. 활동이 활발한 세포는 많은 화학에너지가 필요하며 이러한 세포는 부피당 많은 수의 미토콘드리아를 가진다. 미토콘드리아는 2중막을 가지며, 외막은 부드럽고 보호성으로 물질의 출입을 크게 제한하지 않는다. 하지만 내막은 여러 곳에서 안쪽으로 접힌 모양이기 때문에 외막에 비해 매우 큰 표면적을 가진다. 이 접힘은 규칙적이어서 크리스타라는 선반과 같은 구조를 형성한다. 따라서 이런 구조 때문에 내막은 물질 출입을 외막보다 더 많이 통제하는 특징이 있다. 내막에 둘러싸인 공간은 미토콘드리아 기질로서 많은 효소와 리보솜, DNA를 가지고 있다. 색소체라고 하는 부류의 세포소기관은 식물세포와 일부 원생생물에서만 발견된다. 색소체는 미토콘드리아처럼 핵과는 독립적으로 분열할 수 있다. 색소체는 기능에 따라 여러 종류가 있는데, 동물세포에서는 멜라닌소체가 색소를 위한 구획인 것처럼 식물세포에서는 엽록체가 엽록소를 포함하는 광합성의 장소 역할을 한다. 광합성은 빛 에너지를 원자 사이의 화학결합 에너지로 전환된다. 광합성으로 생성된 분자는 광합성 생물과 이를 먹는 다른 생물의 먹이로 제공된다. 광합성은 직간접적으로 대부분의 생물을 위한 에너지 공급원이다. 엽록체 또한 2중막에 의해 둘러싸여 있다. 일련의 내부막은 그 구조와 배열이 광합성 생물의 종류에 따라 다양하다. 또한 내부막은 납작하고 속이 빈 물질이 쌓여 있는 것처럼 보인다. 이러한 더미는 그라나라고 부르며, 각각의 물질은 틸라코이드라고 한다. 틸라코이드의 지질은 독특하여 10%의 인지질, 나머지는 인산기 대신 갈락토스가 결합한 디글리세리드와 황화지질이다. 지질과 단백질에 덧붙여 틸라코이드막은 광합성에 필요한 에너지를 획득하는 엽록소와 다른 색소들을 가진다. 그라나를 둘러싼 액체 부분은 스트로마라고 한다. 엽록체 스트로마는 미토콘드리아 기질처럼 리보솜과 DNA를 가진다. 이는 엽록체를 구성하는 단백질 중 일부를 만드는 데 사용된다. 잡색체 및 백색체와 같은 다른 색소체는 엽록체와 다른 기능을 한다. 잡색체는 특히 꽃과 과일에서 붉은색, 노란색 및 주황색 색소를 만들어 저장한다.

미토콘드리아