세포 · 3차원 구조

세포 전경

이것은 4분의 1을 잘라 낸 동물 세포로, 지름은 약 20 µm입니다. 바깥은 세포막, 가운데는 핵, 그 사이는 세포질입니다. 반투명한 세포질 기질에 여러 세포 소기관이 떠 있습니다.

아무 구조나 클릭하면 카메라가 그쪽으로 날아가고, 오른쪽에 이름과 기능이 나옵니다. 아래 목록에서도 고를 수 있습니다.

오른쪽 아래에서 형광 현미경 모드로 바꿀 수 있습니다. 서로 다른 색의 형광 염료로 핵, 미토콘드리아, 소포체 등을 표시하며, 이것이 연구에서 살아 있는 세포를 보는 방식입니다.

세포 소기관 상세

세포 소기관의 내부 구조를 하나씩 확대해 봅니다. 단면을 켜면 이중막 사이 틈, 미토콘드리아의 크리스타, 엽록체의 그라나 등을 볼 수 있습니다.

막 구조로 나누면 다음과 같습니다.

이중막: 미토콘드리아, 엽록체(그리고 핵의 핵막)단일막: 소포체, 골지체, 리소좀, 액포막 없음: 리보솜, 중심체

동물 세포와 식물 세포

동물 세포와 식물 세포에는 모두 세포막, 세포질, 핵이 있고, 미토콘드리아, 소포체, 골지체, 리보솜 같은 세포 소기관도 있습니다.

식물 세포에만 있음: 세포벽, 엽록체(녹색 부위의 세포), 중심의 큰 액포.

동물 세포에만 있음: 중심체(하등 식물 세포에도 있음). 리소좀은 주로 동물 세포에 있습니다.

“차이 강조”를 켜면 각각의 고유 구조가 깜빡이며 표시됩니다.

원핵생물 세포와 진핵생물 세포

핵막으로 둘러싸인 핵이 있는지에 따라 세포는 원핵생물 세포와 진핵생물 세포로 나뉩니다. 세균과 남세균(남조류)은 원핵생물이고, 동물·식물·균류는 진핵생물입니다.

원핵생물의 DNA는 핵양체에 모이며 핵막과 인이 없습니다. 유일한 세포 소기관은 리보솜입니다.

“크기 비교”로 바꾸면, 대장균은 길이가 약 2 µm에 불과해 동물 세포 옆에서는 쌀알처럼 보입니다.

유동 모자이크 모델

분자 규모(약 1억 배)로 확대하면 세포막의 기본 골격은 인지질 이중층입니다. 인지질 분자의 친수성 머리는 막 양쪽의 물 환경을 향하고, 소수성 꼬리는 안쪽을 마주 봅니다.

단백질은 표면에 있거나, 일부 또는 전부가 묻히거나, 인지질 이중층 전체를 관통합니다.

세포막 바깥면의 당은 단백질과 결합해 당단백질을, 지질과 결합해 당지질을 이루며, 이들을 통틀어 당질층이라 하고 세포 인식과 정보 전달과 밀접합니다.

잘 살펴보십시오. 인지질 분자는 끊임없이 옆으로 움직이고 대부분의 단백질도 움직일 수 있어 막은 유동성을 가집니다.

물질의 세포 출입

수동 수송: 농도 기울기를 따르며 에너지를 쓰지 않습니다.· 단순 확산: O₂, CO₂, 글리세롤, 에탄올 등이 인지질 이중층을 직접 통과합니다.· 촉진 확산: 통로 단백질(물, K⁺)이나 운반체 단백질(포도당이 적혈구로 들어감)을 이용합니다.

능동 수송: 농도 기울기를 거스르며 운반체 단백질이 필요하고 ATP를 씁니다. 예: 나트륨-칼륨 펌프.

세포내 섭취와 세포외 배출: 큰 분자와 입자는 막의 유동성에 기대 세포를 드나들며 에너지를 씁니다.

아래 그래프는 각 방식의 수송 속도와 농도 차, O₂ 농도의 관계를 보여 줍니다.

분비 단백질의 합성과 수송

과학자들은 ³H로 표지한 류신을 기니피그 이자 샘포 세포에 주사하고, 방사능이 차례로 나타나는 위치를 추적했습니다(동위 원소 표지법).

리보솜에서 펩타이드 합성 → 조면 소포체로 들어가 가공·접힘 → 소포체가 출아해 소포 형성 → 골지체와 융합하여 더 변형·가공 → 골지체가 출아해 소포 형성 → 세포막과 융합하여 세포외 배출로 세포 밖으로 분비됩니다.

전 과정에 필요한 에너지는 주로 미토콘드리아가 공급합니다.

그래프는 각 구조의 방사능 변화와 소포체 막, 골지체 막, 세포막 면적의 변화를 기록합니다. 소포체 막은 줄고, 골지체 막은 늘었다가 줄며(거의 변하지 않음), 세포막은 늘어납니다.

세포 골격과 세포질 유동

세포 골격은 세 종류의 단백질 섬유로 이루어집니다. 미세 소관(가장 굵음, 약 25 nm, 중심체에서 방사), 미세 섬유(가장 가늘음, 약 7 nm, 곧 액틴 섬유로 세포막 아래 촘촘한 그물), 중간 섬유(약 10 nm, 밧줄처럼 질김을 보탬).

모터 단백질은 세포 골격을 따라 “걸어” 화물을 나릅니다. 키네신은 미세 소관을 따라 플러스 끝(세포 가장자리)으로, 다이닌은 마이너스 끝(중심체)으로 갑니다. 한 걸음마다 ATP 하나를 가수 분해합니다.

식물 세포에서는 미오신이 미세 섬유를 따라 세포질을 끌어 엽록체가 중심 액포를 돌며, 이것이 세포질 유동을 관찰하는 실험 현상입니다.