생물과학 과제물 레포트
생명체가 생존하기 위해서 필요한 물질들은 외부로부터 얻거나 자체적으로 합성하여야 한다. 물질의 합성 및 분비와 관련된 내막계에 속한 세포내 소기관의 종류와 역할에 대해..,
세포소기관의 종류와 역할
1) 물질의 합성
핵(nucleus)
소포체(endoplasmic reticulum)
조면세포체
활면소포체
골지체
2) 물질분해
리소좀
액포
퍼옥시솜과 글리옥시솜
3) 에너지 생산
엽록체
미토콘드리아
본 문
생명체가 생존하기 위해서는 외부로부터 필요한 물질들을 얻거나 자체적으로 합성하여야 한다. 각각의 세포소기관은 세포 수준에서 세포가 필요로 하는 일들을 나누어 분담하고 상호작용함으로써 생명현상이 이루어진다. 세포내 세포소기관들은 신체의 기관과 같다. 세포소기관들은 세포활동을 효율적으로 분담함으로써 필요한 물질을 합성하고, 필요없는 물질을 분해하며, 유기물에서 에너지를 추출해내며, 생식을 할 수 있게 된다.
세포소기관은 기능에 따라 물질합성과 물질분해 및 에너지 생산 그룹으로 나누어 볼 수 있다.
1) 물질의 합성
물질의 합성에 관여하는 기관은 핵, 리보솜, 소포체, 골지체 등으로 단백질을 비롯하여 생활에 필요한 물질의 합성 및 세포 내 전달에 관여하는데, 이 세포소기관들의 물질합성은 주로 막의 기능에 의해 이루어진다.
핵(nucleus)
핵은 염색체의 DNA를 통하여 세포활동과 세포증식을 조절한다.
염색체의 구조를 이루는 염색사는 뭉쳐져서 염색질로 존재하며, 염색체는 염색질이 형태적으로 변화한 모습이다.
염색질과 인접해 있는 인은 rRNA를 합성하고, rRNA는 특정단백질과 결합하여 리보솜을 만든다.
핵을 둘러싸고 있는 핵막은 두 겹으로 되어 있으며, 바깥쪽 막은 세포질의 소포체와 연결된다.
핵막 표면에 있는 핵공은 핵과 세포질 사이에 물질이 드나드는 통로이다. 매 분당 수백만 개의 RNA분자가 핵공을 통해 세포질로 나간다. 핵막과 인은 세포분열 전기에 없어졌다가 말기에 다시 나타난다.
소포체(endoplasmic reticulum)
조면세포체와 활면세포체로 이루어져 있는 소포체는 두 소포체의 막이 이어져서 그물과 같은 망상구조를 이룬다.
조면세포체
리보솜이 붙어 있는 조면소포체는 새로운 막을 만들고 단백질을 가공하여 운반하며, 리보솜에서는 단백질을 합성한다.
조면소포체 안에서는 단백질을 당단백질 등으로 만들고, 이것을 운반주머니(소낭)에 담아 골지체까지 수송한다.
활면소포체
활면소포체는 스테로이드 호르몬을 분비하는 동물세포와 지질함량이 높은 식물의 종자세포에 많으며, 지질합성, 해독작용, 수축작용 등에 관여한다.
간세포의 활면소포체에는 약물이나 유해한 물질을 분해하는 산화효소가 들어 있고, 근육세포의 활면소포체는 칼슘이온을 저장하고 있다가 근육조직이 수축할 때 방출한다.
골지체
골지체는 합성물질의 저장과 농축 및 가공기능을 담당하는데, 이를 발견한 골지(Golge)의 이름을 따서 지은 명칭으로 골지체에서 가공된 운반주머니(조면세포체)은 리소좀이나 세포막으로 이동한다.
식물세포에서는 분열하는 세포에서 골지체가 증가하는데, 그 이유는 분열된 세포의 세포판 형성에 필요한 다당류를 골지체에서 운반주머니에 담아 분비하기 때문이다.
동물에서는 췌장의 랑게르한스섬 세포에서 골지체가 발달되어 있으며, 여기에 인슐린이 저장되었다가 분비한다.
2) 물질분해
물질분해기능을 갖는 리소좀, 액포, 퍼옥시솜, 글리옥시솜 등은 유해하거나 남은 부산물을 재생한다. 이 세포소기관들은 모두 단일막의 주머니로 구성되어 있고, 주머니 안에는 분해될 물질이 담겨 있다.
리소좀
리소좀은 동물세포에만 있는 세포소기관으로 가수분해효소를 가지고 있으며, 인체 세포의 리소좀은 40여 가지 이상의 소화효소를 포함하고 있다.
리소좀의 막은 소포체에서 만들고 효소는 조면소포체와 골지체에서 합성된다.
리소좀은 유기물을 분해하고, 세포에 침입한 박테리아를 파괴한다.
백혈구는 포식한 박테리아를 리소좀의 효소로 분해하여 죽인다.
리소좀은 손상된 세포소기관을 흡수, 분해하여 새로운 세포소기관을 만드는 데 이용한다.
태아의 손가락 사이에 있는 물갈퀴를 제거하는 데에도 리소좀의 효소가 작용해서 세포자살을 유도한다.
간세포는 콜레스테롤을 분해하기 위해 많은 리소좀이 필요하다.
액포
식물세포의 중심부를 차지하며 여러 가지 물질을 저장하고, 리소좀으로도 작용하는 액포는 다양한 물질이 물과 함께 용액이나 현탁액 상태로 있으며, 토노플라스트라 부르는 막으로 둘러싸여 있다.
식물세포는 외부에 비해 높은 농도의 용질을 가진다. 이는 세포내에 팽압을 만들어 세포벽이 단단한 지지역할을 하게 한다.
액포에는 식물세포의 생명유지에 필요한 이온 등 화합물질과 세포대사에서 생긴 아미노산, 당, 안토시아닌 색소 등이 들어 있다. 액포의 안토시아닌 색소는 꽃의 색깔을 결정하고, 감귤의 액포는 당이 가득 차 있으며 우리가 먹는 부분이다.
리소좀의 기능을 수행하는 식물세포의 액포는 노폐물이나 독성물질을 결정으로 만들어 저장한다.
퍼옥시솜과 글리옥시솜
두 소기관을 합쳐 미소체(microbody)라고도 부르는데 퍼옥시솜은 동물의 간세포와 신장세포에, 글리옥시솜은 식물종자의 배유에 많이 있는 특정효소를 가진 소기관이다.
퍼옥시솜에 들어있는 효소 카탈라아제는 과산화수소를 물과 산소로 분해하여 세포를 보호한다. 과산화수소는 일부 세포에서 생성되는 독성물질이다.
글리옥시솜은 식물의 종자가 발아하는 동안 효소가 배유에 저장된 지방을 당으로 전환시키며, 이 당은 어린 식물이 광합성을 시작할 때까지 탄소원과 에너지원으로 이용된다. 글리옥시솜에는 카탈라아제도 들어 있다.
3) 에너지 생산
에너지 생산을 담당하는 세포소기관은 엽록체와 미토콘드리아가 있다.
식물에서 그 역할을 담당하는 엽록체는 빛에너지를 유기물 형태의 화학에너지로 전환하며,
동물과 식물에서 미토콘드리아는 유기물의 화학에너지를 ATP로 전환하여 에너지를 생산한다.
엽록체와 미토콘드리아의 막이 확장되어 있는 것은 세포가 필요한 에너지의 전환을 쉽게 하기 위해서이다.
엽록체
엽록체는 식물세포에만 있으며, 광합성 작용을 한다.
두겹의 막으로 싸여 있으며, 독자적인 DNA와 리보솜을 가지고 있다.
광합성에 관여하는 효소들이 녹아있는 스트로마stroma가 있고, 이속에는 전자전달계와 엽록소가 들어있는 틸라코이드, 틸라코이드막으로 구성되어 있는 그라나가 있는데 식물이 녹색으로 보이는 이유는 이 속에 들어있는 엽록소 때문이다.
틸라코이드막에서 빛에너지가 화학에너지로 전환되는 광화학반응(명반응)을, 스트로마에서 이산화탄소가 당으로 고정되는 탄소반응(암반응)을 일으키는 광합성 작용을 한다.
꽃잎, 과일, 낙엽 등의 독특한 색깔을 띠게 하는 전색소체는 모든 식물세포에 들어 있으며, 빛을 받아 광합성색소를 합성하여 엽록체가 되고, 어두운 조건에서는 백색체가 되는 역할을 한다.
미토콘드리아
세포호흡을 통하여 유기물의 화학에너지를 ATP로 전환하여 에너지를 생산하는 세포소기관 미토콘드리아는 식물세포보다 동물세포에 더 많으며, 많은 에너지가 필요한 간세포, 근육세포, 신경세포 등에 풍부하다.
미토콘드리아는 엽록체와 같이 두겹의 막으로 싸여 있고 자신의 DNA와 리보솜을 가진다.
미토콘드리아는 ATP를 만드는 전자전달계의 효소들이 들어 있는 크리스타, 세포호흡의 화학반응이 이루어지는 매트릭스의 막으로 구성되어 있다.
엽록체 DNA와 미토콘드리아 DNA는 핵내 DNA와 독립적으로 복제, 증식한다.
엽록체 DNA는 기본적으로 같은 종류의 유전자를 가지고 있으나 유전자 배열상태가 다르며, 미토콘드리아 DNA보다 10배정도 더 크고, 엽록체에 필요한 단백질의 10% 정도만 생산이 가능하다. 나머지 90%는 핵 DNA에 의해 합성된다.
미토콘드리아 DNA는 대부분의 미토콘드리아 단백질이 핵DNA에 암호화되어 있다.
엽록체 DNA와 미토콘드리아 DNA는 세포질에 있으므로 세포질유전을하여 핵외 유전이라고도 한다. 분꽃의 잎 색깔은 색소체DNA에 의한 세포질유전을 하며, 식물의 웅성불임성 현상은 미토콘드리아DNA에 의해 지배되는 현상이다.
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