인체의 세포의 구조와 기능

세포는 인체의 기장 작은 기본 최소 단위이다

 

세포는 인간 생명체를 이루는 가장 작은 단위로서 유기체의 구조를 이루는 기본 단위이다. 생명 활동의 과정을 수행하는 것의 가장 최소 단위이기도 하다. 세포는 어느 조직에 속해있느냐에 따라 모양이나 역할은 다르지만, 기본적으로 생명의 유지를 위한 일을 하며 보통의 유기체는 7.5조개에서 30조개 정도의 세포로 구성되어 있다. 

인체는 기본단위인 세포에서 조직, 기관, 계통과 같이 점진적인 단위로 구성되어 있다. 인체를 구성하는 화학적인 구성요소를 따지면 30종 이상이 되며, 무기물이 약 70% 정도이며 탄수화물, 지방, 단백질과 같은 유기물이 31% 정도이다. 인체를 구성하는 최소 단위인 세포는 30~50조개이며 이 중에서 약 절반 정도가 혈구로 체중의 절반에 해당한다. 같은 방향으로 분화된 세포는 신경세포, 근육세포, 상피세포 등으로 구분되는데, 이 세포들은 특히 우리 몸 안에서 일정한 역할을 담당하는데 적절하도록 유사한 세포들이 모여서 조직을 형성한다. 이러한 조직들이 결합하여 기능하는 것이 바로 기관(organ)이다. 또, 이런 기관들이 모여 하나의 기능적인 단위를 형성하면 계통(system)이라고 부른다. 

인체의 주요 계통에는 근육계통, 뼈대계통, 피부 계통, 신경계통, 순환계통, 호흡계통 등이 있으며 각자 대표적인 기능이 다르다. 예를 들어 근육계통은 뼈대 근육, 심장근육, 내장근육, 근막, 힘줄 등을 포함하며 인체의 수의적, 불수의적인 운동 기능을 담당한다. 뼈대 계통은 흔히 알려진 것처럼 뼈, 연골, 관절 등이 주요 관련기관이며 연조직과 기관을 보호하고 인간의 몸을 지지하는 역할을 한다. 신경계통은 뇌, 척수, 신경 등이 있으며 이들은 신체 활동의 조절과 통합을 담당하고 신체 내외의 환경을 지각하고 적응하는 기능을 담당한다. 

앞서 말한 것처럼 사람의 몸 안에 있는 세포는 역할과 모양, 크기가 각각 다르지만, 세포의 구조는 동일하다. 인체의 세포는 핵, 세포막, 세포질의 3가지 필수적인 요소로 구성되어 있다. 세포질에는 소기관들이 특별한 필요를 가지고 주어진 역할을 행한다. 세포질은 세포의 주요 부분을 이루며, 수분이 85%, 단백질이 10%, 지질이 2%, 무기질 1.5%, 핵산 1.1% 등으로 이루어져 있다. 세포질의 유형 성분은 소기관과 원형질이다. 소기관에는 미토콘드리아, 세포질그물, 리보솜, 골지체 등이 있다. 세포질에서는 당 분해 과정, 아미노산 합성, 요소 합성 등의 과정이 이루어지고, 당 분해효소들이 여기저기 흩어져있다. 

세포의 핵은 세포 안에서 인간의 뇌와 같은 역할을 하며, 이중 막으로 둘러싸여 핵의 내외로 물질들이 통과할 수 있는 구멍이 있다. 세포의 유전적 조절과 분열에 관계된 기능을 하며, 핵산을 포함한다. 핵은 RNA, 즉 리보핵산을 합성해서 리보솜을 형성하는 핵소체와 DNA를 포함한 염색질로 구성되어 있다. 염색질은 점차 유전자를 포함하는 염색체로 변화하는데, 이 유전자가 바로 인간의 유전적 특질을 결정하는 것이다. 

미토콘드리아(mitochondria)는 이중 막으로 되어있고, 안의 바탕질에는 미립자가 많이 들어 있다. 섭취한 음식에서 흡수된 영양분이 미토콘드리아에서 산화되어 에너지가 되기 때문에 미토콘드리아는 '세포의 발전소'라고도 한다. 미토콘드리아는 세포 안에서 물질의 대사에 관여하는 소기관이다. 물질대사를 할 시에 세포가 소비하는 산소 중에 약 2/3 정도를 사용하며, 인체에서 세포의 이동이나 생식, 복구 등에 필요한 에너지 중 대부분을 공급한다. 미토콘드리아는 산화적 인산화로 ATP를 만들어냄과 동시에 왕성한 물질대사로 에너지를 만들어낸다. 미토콘드리아는 자체적인 DNA와 리보솜을 가지고 있어서 단백질의 합성이 가능한데, 적혈구에는 이러한 미토콘드리아가 존재하지 않는다. 여기서 리보솜이란 아미노산에서 단백질로 만드는 합성을 담당하는 세포소기관으로 RNA로 구성되어 있다. 세포핵처럼 모든 세포에 있는 기관으로 리보솜은 세포질 속에 산재하여 있거나 세포질그물 안에 존재한다. 리보솜은 보통 1~2개 또는 여러 개가 모여 있는데, 이를 폴리리보솜(polyribosome)이라고 부른다. 막에 붙어있지 않고 구조단백질을 합성하는 리보솜을 '유리형 리보솜'이라고 하고, 막에 붙어있으면서도 세포 외에서만 사용하는 분비단백질을 합성하는 리보솜은 '막결합형 리보솜'이라고 한다. 

한편 리소좀(lysosome)은 한 층의 막으로 싸인 공 모양의 작은 형태로, 이물질이 세포로 들어오면 소화시켜 버리는 자기소화 기능이 있으며 강력한 노폐물의 제거 효소를 가지고 있다. 리소좀은 포식작용을 통해 몸에 해롭다고 판단되는 박테리아를 파괴해 버리기도 한다.  

세포질 그물은 세포막과 같은 막 구조로 과립세포질그물과 무과립세포질그물로 구분된다. 과립세포질그물(RER)에는 리보솜이 부착되어 있고, 이자나 간세포에 많으며, 단백질의 합성 장치이다. 세포질그물 안에서 단백질의 포도당화의 1차 과정이 수행되어 당단백질을 합성하여 골지체로 보낸다. 무과립세포질그물(SER)에는 리보솜이 부착되어 있지 않아 매끈한 형태를 보인다. 보통 작은창자나 상피세포에 많고, 지질과 스테로이드를 합성하는 장치이다. 세포질그물은 세포가 어떤 종류의 세포냐에 따라 기능이 각각 달라지는데, 예를 들어 위의 벽세포는 염산을 분비하며, 생식샘세포는 스테로이드호르몬을 합성하는 기능이 있다. 중심소체는 세포가 분열할 시에 중요한 역할을 하는 세포소기관으로 원통형의 소체로 2개의 중심소체인 쌍심체의 모양을 하며, 세포분열 시에 특히 뚜렷하게 나타나는 편이다.