세포 내부 들여다보기

세포 안에는 무엇이 있을까?

세포를 작은 공장이라고 생각해 보세요. 벽도 있고, control center도 있고, 기계와 연료도 있어요. 각 부분이 저마다 맡은 일을 해요.

세포막: 세포의 바깥 경계예요. 보안 출입구처럼 무엇이 들어오고 나갈지 조절해요.

세포질: 세포를 가득 채운 젤리 같은 액체예요. 다른 모든 부분이 그 안에 떠 있어요.

핵: 세포의 control center예요. 세포가 하는 모든 일의 설계도인 DNA를 담고 있어요.

세포 소기관: 세포 안에서 특정한 일을 맡아 하는 특수한 구조예요. 이 말은 '작은 장기'라는 뜻이에요.

해바라기든 상어든, 모든 세포에는 이 기본 부분들이 있어요.

핵과 그 너머

핵: 관제 센터

핵은 대부분의 세포에서 가장 큰 세포소기관입니다. 핵 안에는 염색체가 있고, 염색체는 유전 정보를 저장하는 분자인 DNA가 길게 이어진 가닥입니다.

몸이 새 단백질을 만들거나, 손상을 고치거나, 자랄 때마다 핵 안의 DNA에서 설계 정보를 가져옵니다.

그 밖의 중요한 세포소기관은 다음과 같습니다.

- 리보솜: DNA의 정보를 읽어 단백질을 만드는 아주 작은 기계

- 소포체(ER): 세포 안에서 물질을 실어 나르는 터널 그물망

- 골지체: 단백질을 포장해서 필요한 곳으로 보내는 기관으로, 우체국과 비슷합니다

두 종류의 세포

식물 세포와 동물 세포

식물 세포 & 동물 세포 모두 세포막, 핵, 세포질, & 세포소기관을 갖습니다. 하지만 식물 세포에는 세 가지 특징이 더 있습니다:

세포벽: 세포막 바깥쪽에 있는 단단한 층으로, 셀룰로스로 이루어져 있습니다. 식물에 구조를 만들어 줍니다. 나무 기둥은 뻣뻣하지만 여러분의 팔은 유연한 이유가 여기에 있습니다.

엽록체: 햇빛을 붙잡아 광합성으로 양분으로 바꾸는 세포소기관입니다. 엽록소라는 초록색 색소를 품고 있어서 잎이 초록색으로 보입니다.

큰 중앙 액포: 물과 영양분으로 가득 찬 큰 저장 공간입니다. 식물이 꼿꼿하게 서 있도록 도와줍니다. 식물이 시드는 것은 액포가 물을 잃었기 때문입니다.

동물 세포에는 세포벽, 엽록체, 큰 중앙 액포가 없습니다. 대신 동물은 음식을 먹어서 에너지를 얻습니다. 햇빛으로 음식을 만들지 않습니다.

미토콘드리아와 에너지

세포의 발전소

이 말을 이전에 들어 본 적이 있을 거예요. 그런데 실제로 무슨 뜻일까요?

미토콘드리아는 음식을 쓸 수 있는 에너지로 바꾸는 세포 소기관입니다. 미토콘드리아가 만드는 에너지 분자를 ATP(아데노신 삼인산)라고 부릅니다.

ATP를 작고 충전 가능한 배터리라고 생각해 보세요. 근육이 수축할 때, 뉴런이 신호를 보낼 때, 세포가 분열할 때마다 세포는 ATP를 써서 그 일을 해냅니다.

미토콘드리아를 정말 흥미롭게 만드는 점은 다음과 같습니다.

- 세포 하나에 수백 개, 심지어 수천 개의 미토콘드리아가 들어 있을 수 있습니다

- 에너지가 더 많이 필요한 세포(근육 세포 & 뇌세포 같은)일수록 미토콘드리아가 더 많습니다

- 미토콘드리아는 핵 속 DNA와는 별개인 자신만의 DNA를 가지고 있습니다

- 과학자들은 미토콘드리아가 수십억 년 전 더 큰 세포에 삼켜진 독립 생활을 하던 세균이었다고 생각합니다. 소화되는 대신 동반자가 되었지요. 이를 세포내공생(endosymbiosis)이라고 합니다.

마지막 요점은 세포 깊은 곳에 한때 독립된 생명체였던 구조가 있다는 뜻이에요. 어떤 의미에서 여러분은 하나의 협력체예요.

세포를 관찰하는 방법

이 모든 것을 어떻게 알게 되었을까요?

세포는 맨눈으로 보기에는 너무 작습니다. 전형적인 사람의 세포는 지름이 약 10마이크로미터입니다. 0.01밀리미터에 해당합니다. 1밀리미터 너비에 세포 약 100개가 나란히 들어갑니다.

우리는 현미경으로 세포를 관찰합니다.

- 광학 현미경은 최대 약 1,000배까지 확대합니다. 세포와 비교적 큰 세포소기관을 볼 수 있는 수준입니다.

- 전자 현미경은 최대 2,000,000배까지 확대합니다. 개별 리보솜과 세포막의 이중층까지 볼 수 있는 수준입니다.

세포를 처음 본 사람은 1665년의 로버트 훅이었습니다. 그는 현미경으로 얇게 자른 코르크 조각을 관찰하다가 작은 직사각형 방들을 발견했습니다. 수도원에서 수도사들이 지내던 작은 방(cell)을 떠올리게 해서 세포(cell)라고 이름 붙였습니다.

훅이 실제로 본 것은 죽은 식물 세포의 세포벽이었습니다. 안에 있던 살아 있는 물질은 오래전에 말라 사라졌습니다. 그래도 그 이름은 그대로 남았습니다.

무엇이 놀라웠나요?

되돌아보기

오늘 많은 내용을 다뤘습니다: 세포막에서 미토콘드리아까지, 식물 세포에서 현미경까지.

세포는 어디에나 있습니다. 지금 이 순간에도 수조 개의 세포가 함께 일하며 여러분을 살아 있게 하고, 세포 하나하나가 각자 작은 공장을 운영합니다.

오늘의 핵심 정리

마지막 생각

이 지구의 모든 생명체는 같은 기본 구성 단위를 공유합니다: 바로 세포입니다.

세균 세포, 나뭇잎 세포, & 사람의 뇌세포는 모두 DNA를 사용하고, 모두 막을 지니며, 모두 ATP로 움직입니다.

이렇게 공유되는 설계는 지구상의 모든 생명이 서로 연결되어 있다는 가장 강력한 증거 중 하나입니다. 수십억 년 전 공통 조상에서 갈라져 나왔기 때문입니다.