세포의 구조와 기능 [자연과학]

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본문내용

있는 효소가 세포질 중에 방출되어 장애를 일으킵니다. 한편 리소좀 막을 안정하게 하는 것에는 코르티코이드와 같은 스테로이드나 토코페롤이 있습니다.
퍼옥시좀은 산화효소를 갖고 있는 작은 구형의 막 세포소기관입니다. 각 생물체 내의 세포에서 효소 성분이 다른 이 세포소기관은 과산화물 같은 독성 분자를 만들고 분해합니다. 예를 들어 산소 분자가 특정 유기분자로부터 수소원자를 제거하기 위해 사용될 때 과산화수소가 만들어집니다. 세포를 손상하기 전에 과산화수소는 형성되자마자 곧 파괴되어야 합니다. 예를 들어 퍼옥시좀은 흡수한 알코올을 산화합니다.
두 종류의 퍼옥시좀이 식물에 알려져 있는데, 그 하나는 잎에서 발견되는 것으로 CO2가 생성되는 광 호흡의 산소-소비과정에 관여합니다. 다른 종류는 발아하는 씨앗에서 발견됩니다. 이 구조에서 지질은 탄수화물로 전환되고 생장과 발생을 위한 에너지를 제공합니다.
산소에 의존하는 ATP 합성과 관련된 호기성 호흡이 미토콘드리아 안에서 일어납니다. 크기는 0.2~3nm로 세포호흡에 관여합니다. 모양은 생물종에 따라 각각 특징이 있고, 크기도 세포의 종류에 따라 다릅니다. 그러나 너비 0.5nm, 길이 2nm 정도 되는 것이 많습니다. 위상차현미경을 사용하면 살아 있는 세포에서도 관찰이 가능하고, 야누스크린 B에 염색되어 다른 부분과 쉽게 구별됩니다. EH한 시토크롬산화효소에 대한 나디 반응, 숙신 산 탈수소 효소에 의한 테트라 졸리움염 환원 반응으로 염색하여 검출합니다.
1개의 세포에 함유된 미토콘드리아의 수는 세포의 에너지 수용에 관계되며, 일반적으로 호흡이 활발한 세포일 수록 많은 미토콘드리아를 함유하고 있습니다. 예를 들면, 간세포 1개당 1.000~3.000개, 식물세포에서는 100~200개의 미토콘드리아를 볼 수 있습니다. 전자현미경이 발달함에 따라 미토콘드리아의 미세구조가 상세하게 연구되어 있습니다. 또, 세포 원심 분리한 세포분획법에 의해 미토콘드리아의 화학적 성분과 생물학적 기능이 밝혀졌습니다.
진핵세포 중에 식물세포에서만 볼 수 있는 것은 엽록체입니다. 녹색식물 잎의 세포 속에 풍부하게 들어 있는 소체로 그 속에 엽록소를 다량 함유하여 광합성을 하는 세포내 구조물입니다.
이 엽록체 속에 들어 있는 엽록소가 녹색을 띠고 있기 때문에 엽록체도 녹색의 알갱이로 보이고, 이 녹색인 엽록체가 다량 들어있기 때문에 식물의 잎이 녹색으로 보입니다. 지름 5㎛ 정도의 둥근 모양 또는 타원형입니다. 전자현미경으로 관찰하면, 엽록체는 두께 50nm정도의 막이 두 겹으로 외부를 싸고 있습니다. 내부는 비교적 무색 투명한 부분인 스토로마와 막이 겹겹으로 포개져서 마치 책갈피 모양으로 층상구조 부분인 그라나의 두 부분으로 보입니다. 스트로마는 엽록체의 기질에 해당하는 부분으로 그 속에는 각종 효소와 핵산이 들어있습니다. 이 효소 가운데는 이산화탄소를 포도당과 같은 유기물로 동화(합성)하는 데 필요한 효소들도 있습니다. 따라서 광합성에서 이산화탄소의 동화는 이 스트로마 속에서 일어나는 것으로 밝혀졌습니다.
스트로마 속의 핵산에는 RNA와 DNA의 2가지가 다 있는데, 이들 분자의 특징은 세균의 핵산과 비슷한 점이 많고, 또 엽록체가 스스로 증식하는 점으로 보아, 엽록체는 먼 옛날에는 세균류와 같은 독립된 생물체였다고 생각하는 사람들이 많습니다. 엽록체 속의 그라나는 라멜라 구조라고 하는데, 이것은 엽록체의 두 겹의 막 가운데 안쪽 막, 즉 내막이 속으로 길게 연장되어 겹겹으로 겹쳐져 생긴 구조입니다. 이 라멜라 구조를 보면 마치 동전을 여러 개 포개서 세워놓은 것처럼 보이는데, 이 동전의 기둥이 그라나입니다. 이 그라나에서 하나하나의 동전에 해당하는 막 구조를 틸라코이드라고 합니다. 다시 말하여 틸라코이드는 한 겹의 막의 납작한 주머니인데, 이 주머니들이 여러 개가 차곡차곡 포개져서 책갈피처럼 층을 구성하고 있는 것이 그라나이고, 이런 구조를 라멜라 구조라고 부릅니다.
광합성에서 빛 에너지를 포착하는 엽록소는 이 그라나의 막 주머니 속에 배열되어 있다는 것이 실험적으로 증명되고 있습니다. 이 엽록소가 빛에너지를 흡수하면 엽록소의 전자가 엽록소 분자 밖으로 튕겨 나갔다가 여러 가지 물질을 거쳐 다시 엽록소 분자에 되돌아옵니다. 이 과정에서 전자의 에너지의 일부가 ATP라는 화합물을 만드는 데 사용됩니다. 또 일부의 전자는 엽록소에 되돌아오지 않고 NADP라는 물질에 붙어서 이것을 환원시킵니다. 한편 빛 에너지에 의하여 스트로마속에서 물 분자가 분해되어 그 결과 생긴 수소 H는 NADP에 붙어서 NADPH를 만들고 산소는 기체 상태의 산소 분자가 되어 대기 속으로 방출됩니다. 엽록소에 의해 형성된 NADPH와 ATP는 스트로마 속에 있는 여러 효소의 작용을 받아 이산화탄소를 PGA라는 간단한 유기물로 만드는 데에 쓰입니다.
식물, 조류 그리고 약간의 원생생물 등에서만 발견되는 색소체는 이중 막으로 둘러싸여 있습니다. 비 녹색식물이나 남조류를 제외하면 거의 모든 식물의 세포질 속에 존재합니다. 일반적으로 색소체는 유색의 색소체와 무색의 백색체로 구별합니다.
백색체는 물질의 저장고이며 녹말, 지방, 단백질 등을 저장하고 박 층상의 라멜라구조는 거의 없습니다. 백색체의 특수한 것으로는 전색소체가 있습니다. 이것은 발달단계가 제일 어린 색소체이며 전 라멜라 체를 가지는 것이 특징입니다. 엽록체의 내부는 복잡한 라멜라 구조와 그 이외의 스트로마라고 하는 투명한 기질로 구성되어 있습니다. 라멜라에는 엽록소, 카로티노이드 색소, 플라스토퀴논 등이 함유되며 광합성의 광화학 반응이 이루어지는 곳입니다. 스트로마 부분에서는 탄소고정반응이 일어나며 그것에 필요한 다수의 효소가 존재합니다. 크로마토포어는 광합성세균의 특수한 기관으로 지름 50nm의 구체이고 세균엽록소를 함유하며 광합성의 기능적 단위입니다.
대부분의 유색 체는 엽록소가 없으며 광합성을 하지 않습니다. 그 대신 대량의 카로티노이드 색소가 있어 적색, 등색, 황색등을 띱니다. 색소체는 모두 어린 전색소체에서 출발하여 밝은 곳에서는 엽록체를 거쳐 유색체로, 어두운 곳에서는 백색체가 됩니다. 백색체는

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