교과서보다 쉬운 세포 이야기, 쿠로타미 아케미

달걀~, 타조알~ 은 세포다… 긴세포중 하나는 신경세포(인간의 좌골 신경: 1m)

   

광학 현미경을 이용하면, 세포가 살아 있는 상태에서 관찰을 할 수가 있다.

관찰 대상의 두께 차이를 명암의 차이로 바꾸어 관찰할 수 있도록 한 위상차 현미경, 살아 있는 세포가 가지고 있는 형광 구조체와 형광 색소를 결합시켜서 구조체를 관찰하기 쉽게 만든 현광현미경, 편광 프리즘을 이용하여 특정한 빛의 파장만을 통과시키도록 고안한 편광 현미경 등…

   

마이크로톰… 절편 제작기…. 절편이 얇으면 얇을 수록 전자선이 잘 통과하기 때문에 더 정밀하게 관찰 할 수 있다.

   

고세균이란 놈이 그런 극한 상황까지도 잘 견뎌 낼만큼 인내력이 강한 게 아니라, 그렇듯 지독하게 나쁜 환경이 아니면 살아갈 수 없다는 사실…

   

리보솜은 50개 이상의 단백질과 약간의 RNA로 이루어져 있는 복합체다. 간단히 말하면 단백질의 합성장조라 할 수 있다.

리보솜에서 단백질 합성이 일어나기 위해서는, 우선 핵 속의 DNA 이중 나선이 풀리면서 mRNA(messenger RNA)가 유전 정보를 물려받게 된다. 그 뒤 mRNA는 핵이 빠져 나온 뒤, DNA 로 부터 물려받은 유전 정보를 토대로 리보솜과 결합하게 한다. 이른바 mRNA-리보솜 복합체를 이룬다.

그 다음 역할은 tRNA가 담당하게 된다. tRNA의 3염기 조합에 대응하는 아미노산을 단백질의 합성 장소인 리보솜으로 운반해 와야 한다. 그 다음에 아미노산이 펩티드 결합을 하게 된다.

이 때 아미노산을 넘겨준 tRNA는 분리가 되면서 리보솜 밖으로 나가게 된다. 그 사이 mRNA의 유전 정보는 정확하게 해독되어 폴리펩티드 사슬을 이루게 된다. 그것이 바로 효소나 호르몬, 항체, 헤모글로빈 등의 형질을 나타내는 단백질로 합성되는 것.

   

분비 단백질은 소포체 위의 리보솜에서 합성된 뒤에 소포체 속으로 들어가게 된다. 그 후 소포체에서 떨어져 나오는 작은 주머니에 싸여 골지체까지 운반된다. 골지체에서 화학적으로 가공을 한 후, 그 단백질이 들어 있는 작은 주머니가 골지체의 몸통에서 떨어져 나온다. 그러고 난 뒤 세포막과 융합하여 세포 밖으로 내용물을 분출한다.

   

리소좀은 세포 속에서 폐기물 처리를 담당하고 있다. 한 장의 막으로 둘러싸여 있는데, 아주 불규칙한 모양을 하고 있다. 하지만 가수 분해 효소를 가지고 있어서, 생체 내에 들어간 이물질을 빨아들여 처리하는 능력을 가지고 있다. 이런 세포를 식세포라고 함.

   

세포에서 물을 뺀 나머지는 대부분 단백질이다. 단백질은 세포의 구조를 만드는 재료로, 다양한 생명 활동에 필요한 화학 반응을 촉매하는 효소로 사용되기도 하고, 세포 전체와 세포 소기관의 운동에 쓰이는 생체 분자 모터의 역할을 하기도 한다..

단백질은 아미노산으로 구성되어 있다. 단백질을 만드는 아미노산의 기본 구조는 동일한 탄소 원자 (알파탄소)에 카르복시기(-COOH), 아미노기(-NH₃), 그리고 곁사슬이 결합하고 있는 것이다.

단백질은 서로 마주한 아미노산의 카르복시기와 아미노기 사이에 결합(펩티드 결합)이 이루어져 길게 연결된 아미노산(폴리펩티드)으로 구성되어 있다. 이 사슬이 다양하게 접혀서 독특한 3차원 구조를 형성하게 된다.

알파탄소에 결합하는 곁사슬의 차이로 인해 몇 백만 종류의 아미노산을 만들 수 있다. 단백질을 만드는 아미노산은 20가지 밖에 되지 않는다. 박테리아든 식물이든 동물이든 동일하게 20가지의 아미노산이 발견된다.

   

단당인 포도당은 세포가 내는 에너지의 근원이라고 할 수 있다. 세포는 주로 포도당으로 구성된 글리코겐(동물)이나 전분(식물)과 같은 다당류를 에너지 저장 물질로 사용한다.

당은 에너지를 생산하고 저장할 뿐만 아니라 생물의 구조를 기본적으로 유지하는 기능도 하고 있다.

식물의 세포벽을 만드는 셀루로오스와 곤충의 외골격을 만드는 키틴, 또 점막을 보호하는 점액의 성분이 되기도 한다.

또한 이것과는 조금 다른 기능의 당으로, 진핵 생물의 세포막 단백질에 결합한 당(당 단백질) 사슬은 정자와 난자의 상호작용과 혈액의 응고 등 세포 간의 식별과 접착에도 관여한다.

   

핵산은 뉴클레오티드라는 단위가 일렬로 연결된 모양으로 구성돼 있다. 핵산을 이루는 뉴클레오티드는 다시 세 가지 물질인 5탄당, 염기, 인산으로 이루어져 있다.

5탄당은 탄소 원자가 5개 있는 탄수화물의 일종이다. 리보오스와 디옥시리보오스라는 두 가지 종류가 있다. 이처럼 두 가지 종류가 있기 때문에 뉴클레오티드도 리보오스를 가진 것과 디옥시리보오스를 가진 것, 이렇게 두가지로 나눈다. 리보오스를 가진 뉴클레오티드만으로 길게 연결된 핵산을 리보핵산(RNA)이라고 하고, 그리고 디옥시리보오스를 가지는 뉴클레오티드만으로 연결된 핵산을 디옥시리보 핵산(DNA)이라 한다.

한편 염기는 질소 원자를 지낸 유기 화합물이다. 염기에는 아데닌, 티민, 구아닌, 시토신, 우라실 등이 있다. DNA는 티민, RNA는 우라실… 이…

   

ATP는 아데노신삼인산이다. 아데노신은 염기의 한 종류인 아데닌(A)과 5탄당이 결합된 화합물이다. 인산기가 세 개 달려 있는 아데노신삼인산은 모든 생물 세포에 존재한다. 에너지를 만들어 내는 데 중요한 역할을 한다. ATP 한 분자가 물에 한 분자 들어가서 분해(가수분해)가 되면 에너지를 방출한다.

   

이렇게 DNA가 히스톤 단백질에 이중으로 감긴 것을 '뉴클레오솜'이라 부른다. 뉴클레오솜은 히스톤의 도움으로 점점 응축되어 염색사를 만든다. 염색질에는 뉴클레오솜이 길게 연결되어 있는데, 이 뉴클레오솜이 응축되면서 염색사가 된다.

세포가 분열할 때에는 핵 안에 염색사가 더욱더 접히고 압축되어 염색체가 된다. 핵 안의 DNA는 모두 하나로 연결된 게 아니라 서로 다른 세트의 염색체 속에 나뉘어 들어가 있다.

   

B세포와 T세포가 힘을 합쳐 물리치는 체액성 면역과, T세포가 직접 항원에 작용해 없애 버리는 세포성 면역이 있다..

   

• B세포가 항원을 인식해서 보조 T세포의 도움을 받아 항체를 대량으로 생산하고 또 세포 밖으로 분비하는 것. 이 때 분비된 항체는 체액에 의해 온몸으로 운반되어 항원과 결합하여 작용함으로 체액성 면역이라함. (식세포의 한 종류인 대식 세포 파지는 세균 등의 침입자(항원)를 반견하는 즉시 그것을 잡아먹어서 항원 펩티드라고 불리는 조각으로 분해해 버린다. 항원 펩티드는 대식 세포의 MHC에 넣어져서 세포 표면에 나타나게 된다. 이 방법으로 침입자를 발견한 사실을 림프구인 T세포에 전달 할 수 있다.) 다음으로 T세포의 표면에 있는 항원을 가진 MHC를 인식하는 부위가 대식 세포의 표면에 있는 항원-MHC를 인식하면, T세포는 활성화하여 세포 자극 물질을 분비하게 된다. 이 자극 물질은 또하나의 림프구인 B세포메 작용한다.

  B세포는 자신만으로도 항원과 반응할 수 있지만 T세포에서 나오는 자극 물질도 함께 작용하여 활성화된 후 분열을 반복해서 항체(면역 글로불린)를 만들어 방출할 수 있는 형질 세포로 분화한다. 방출된 항체는 침입자(항원)와 결합(항원 항체 반응)하게 된다. 항원과 항체의 결합물은 대식 세포에게 잡아먹혀 없어지게 된다. 이 때 T세포는 B세포의 분화를 도와 주는 역할을 하기 때문에 보조(helper) T세포라 불리고 있다.

  이렇듯 일단 외부 침입자가 들어오게 되면, 특정한 B세포가 많이 만들어져서 방어 작용을 한다. 이것을 1차 면역 반응이라고 한다. 그리고 회복하게 되면 B세포는 기억 B세포가 되어, 전에 경험한 침입자가 들어오면 처음보다 훨씬 더 빨리 대응할 수 있게 된다. 이것을 2차 면역 반응이라고 한다.

     

• 세포성 면역, 살해 T세포

  바이러스 감염 세포나 암 세포와 같은 변성 세포를 죽여 버린다…

  예를 들면, 세포가 바이러스에 감염되면 세포 내에서 바이러스의 단백질이 합성된다. 그것이 분해되어 MHC에 들어가면, 세포 표면에 바이러스의 표지(항원)가 나타나게 된다. 그 표지를 보고 살해 T 세포는 그 세포가 바이러스에 감염되어 있다는 사실을 알아차린다. 그 다음에 분열을 통해 동료를 증가시킨 뒤 그 세포를 죽여 버린다.

  후천성 면역 결핍증은 HIV라는 바이러스에 의해 T세포가 파괴되는 바람에 면역계 반응이 정지되어 버린 경우…

  또한 Natural Killer 라는 림프구도 살해 세포 로서 행동하는데, 암 세포가 바이러스에 감염된 세포를 죽인다. 살해 T세포와 같이 미리 항체의 자극받을 필요 없이 자연에 존재하는 살해 세포이기 때문에 이런 이름이 붙여짐.

     

  일단 만들어진 항체는 콧속 같은 점막 조직에 있는 비반 세포(mast cell)에 달라붙게 된다. 이 상황에서 다시 항원(알레르겐)인 꽃 가루가 들어오면 비반 세포에서 항원,항체 반응이 일어나고, 이 때 비반 세포로부터 화학 전달 물질인 히스타민이 분비된다.

  이 히스타민이 신경 세포와 혈관의 신호를 전달하면, 그 신호의 지시에 따라 콧물과 재채기, 눈 가려움 등의 증상을 일으키게 되지. 그런 증상을 완화시키기 위해서 처방하는 약이 항히스타민제임…

     

  아포토시스, 네크로시스