1) 원핵세포와 진핵세포
모든 생명체의 기본 구조와 기능 단위는 두 가지 형태의 세포 중 하나인 원핵세포와 진핵세포로 나눌 수 있습니다. 이 둘의 공통점과 차이점에 대해 알아보도록 하겠습니다.
원핵세포에는 진정세균 고세균 역의 세포들이 원핵세포로 되어 있으며 원생생물, 류, 동물과 식물은 진핵세포로 구성되어져 있습니다. 모든 세포는 공통적으로 원형질막(plasma membrane)이라고 하는 선택적 장벽에 의해 둘러싸여져 있습니다. 막의 내부에는 반유동의 세포기질이 있는데 이곳에 준세포 요소들이 떠 있습니다. 모든 세포는 DNA형태로 유전자를 운반하는 염색체를 갖습니다. 그리고 모든 세포는 매우 작은 복합체인 리보솜을 가지고 있어 유전자의 지령에 따라 단백질을 만들게 됩니다.
원핵세포와 진핵세포의 대표적인 차이점은, 그 이름에서 알 수 있듯이 DNA의 위치에 있습니다. 진핵세포에서는 대부분의 DNA가 이중막의 핵 안에 있지만 원핵세포에는 DNA가 막으로 둘러싸여져 있지 않은 핵양체에 응축되어 있습니다. 진핵이란 우리가 일반적으로 알고 있는 의미의 핵으로 진짜를 뜻하는 그리스어인 eu와 핵을 의미하는 karyon의 합성어이며, 원핵은 이전의 핵을 의미하는 것으로 이전을 나타내는 그리스어 pro와 핵을 나타내는 karyon의 합성어입니다. 이는 원핵세포가 진핵세포보다 더 이전에 진화되었음을 보여줍니다.
원핵세포의 내부를 세포질이라고 부르는데 이것은 또한 진핵세포의 핵과 원형질막 사이를 나타내는 것으로 쓰입니다. 진해개세포의 세포질 내부에는 여러 가지의 세포소기관들이 막으로 둘러싸여져 있으며 그들 모두는 특성화된 형태와 기능을 갖습니다. 원핵세포에는 이러한 막으로 둘러싸인 소기관이 없지만 소기관이 없어도 형태가 없는 액체 형태인 것은 아닙니다. 예를 들면, 일부의 원핵세포는 막이 아닌 단백질에 의해 둘러싸인 지역이 있으며 이곳에 특정한 화학 반응이 일어납니다.
진핵세포는 일반적으로 원핵세포에 비해 매우 큽니다. 세포의 크기는 기능을 구행하는 세포의 구조를 반영하여 그 크기가 결정됩니다. 이에 따라, 세포의 대사 수행 체계가 세포의 크기를 제한하게 됩니다. 저점 한계로는 가장 크기가 작은 세포인 마이코플라즈마라 불리는 것이 많이 알려져 있습니다. 아마도 마이코플라즈마는 물질대사를 프로그램하기에 충분한 DNA와 세포를 유지하고 생식하기에 필요한 충분한 효소 및 다른 세포 성분을 가지고 있는 세상에서 가장 작은 생명체일 것입니다.
물질대사가 적절하게 수행되기 위해 필요한 효율적인 세포의 크기가 있기 때문에 이론상 어느 이상 클수는 없습니다. 모든 세포의 경계면에서 원형질막은 선택적인 장벽으로 작용하여 세포 전체에 산소와 양분을 제공하거나 노폐물을 제거할 수 있도록 물질의 통과를 허용하여 줍니다.
2) 진핵세포의 개관
진핵세포들은 그들의 외부 표피의 원형질막뿐만 아니라 세포 내부를 구획 짓고, 또는 세포소기관을 둘러싸고 있는 넓고 정교하게 배열된 내막을 가지고 있습니다. 이러한 세포 내의 막들은 수많은 효소들이 막 속에 끼여 있어 세포대사 과정에 직접적으로 관여하도록 합니다. 뿐만 아니라 세포내부의 구획을 통해 지역적으로 서로 다른 환경이 생겨 특이한 대사 기능을 가능하도록 해 주며 이를 통해 하나의 세포 안에서도 양립하기 어려운 물질대사 과정들이 동시에 일어날 수 있게 됩니다.
일반적으로 생물막들은 인지질과 다른 지질로 구성된 이중층으로 구성되어 있습니다. 다양한 단백질들이 이들 지질의 이중층에 기여 있거나 표면에 붙어 있습니다. 그러나 막의 각 형태는 그들 막의 특수한 기능을 수행하는 데 적합한 특수한 지질과 단백질로 되어 있어 구분됩니다. 예를 들면 미토콘드리아의 막에 끼어 있는 효소들은 세포의 호흡에 관여합니다.
3) 진핵세포의 핵
진핵세포의 핵(nucleus)은 대부분의 유전자를 가지고 있습니다. 또한 적은 수의 유전자가 미토콘드리아와 엽록체에 있습니다. 핵은 진핵세포에서 일반적으로 가장 눈에 잘 띄는 소기관이기도 합니다.
핵막은 이중막으로 되어 있습니다. 각각의 막은 단백질이 붙어 있는 인지질 이중층으로 되어져 있으며 두 개의 막은 20~40nm정도 떨어져 있습니다. 핵막에는 지름이 약 100nm정도 되는 구멍들이 뚫려 있습니다. 각 핵공의 입구에서 핵막의 안쪽과 바깥쪽 막은 서로 연결되어져 있습니다. 핵공 복합체라고 불리는 복잡한 단백질 구조가 각 핵공 주위에 있고 단백질, RNA 그리고 고분자의 거대한 복합체의 출입을 조절하여 줍니다. 핵공을 제외한 핵막의 부분은 단백질 필라멘트의 망상구조인 핵막 하층으로 되어져 있습니다. 이것은 핵막을 기계적으로 지지해 줌으로써 핵의 모양을 유지시켜 줍니다.