식품, 영양 관련 쉽게 정리한 생화학 핵심 요점 요약 정리 1. 세포

1. 세포

1.세포 : 생물체의 구조적·기능적 단위 ⋅모든 생물체는 그 다양성에도 불구하고 ...
- 유사한 생체분자로 화학적, 물리학적 법칙을 따름
- 자기복제와 생식을 통해 번식
- 생명유지를 위해 환경에서 에너지를 얻고 이를 이용할 수 있음
- 외부 자극에 대해 적응하고 진화함
1)세포 : 생명의 궁극적 단위 ⋅세포는 원자(atom)→생체분자(biomolecule)→고분자물질(macromolecule)→세포소기관(organelle)
을 거쳐 세포(cell)→조직(tissue)→기관(organ)→기관계(organ system)→개체(organism)의 순서로
이루어져 있음
- 세포 : 단백질, 핵산, 다당류 등의 집합체
- 생체분자 : 아미노산, 뉴클레오티드, 단당류 등이 있음
- 원자 : 탄소, 수소, 산소, 질소, 황 등을 말함
2)세포의 공통점 ⋅사람의 경우 약 200여종의 다양한 세포를 보유하고 있음
⋅세포는 환경과 분리시켜주는 원형질막으로 둘러싸임
⋅유사한 유전물질을 가짐
⋅세포질 내에서 일어나는 대사에 의해 생명이 유지됨
(1) 원형질막
⋅원형질막은 물리적으로 세포내외를 구분하는 경계
⋅단백질과 인지질 이중층의 기본구조
⋅인지질 이중층 : 친수성 머리 + 소수성의 꼬리의 구조로 기본 골격을 형성
⋅단백질은 필요 물질 수송, 신호전달 등 기능적 역할 담당하며 내재성 단백질, 주변 단백질로
이루어져 있음
⋅물질수송은 수송단백질이 관여하며 세포막을 가로질러 양방향으로 수송을 가능하게 함
⋅신호전달은 수용체 단백질로 외부 신호를 받아 세포 내로 전달. 막에 존재하는 효소들이 함께
참여하여 세포 내 반응을 개시하게 됨.
⋅그 외, 탄수화물, 콜레스테롤 등이 부가적으로 존재하며, 이는 다른 세포와의 상호작용, 감염/
독소반응 등을 한다. 또한, 소수성의 선택적인 장벽을 가지고 있는데 소수성 지질 이중층이
이에 관여한다. 전하를 띠거나 극성 물질, 무기이온의 세포내외 출입을 통제한다.

※ 친수성 : 양전하, 음전하를 갖거나 전자와 친화도가 큰 산소, 질소, 황을 많이 가지고 있는 분자로 물에 쉽게 녹는 성질을 말함 ※ 소수성 : 탄화수소 사슬처럼 전자와 친화도가 큰 원자가 거의 없어서 물에 녹지 않는 성질을 말함 ※ 소수성의 선택적인 장벽 : 소수성 지질 이중층 - 전하를 띠거나 극성물질, 무기이옦의 세포내외 출입 통제 ※ 물질 수송 : 수송단백질 - 세포막 가로질러 양방향으로 수송 가능 ※ 신호전달 : 수용체 단백질 - 외부 신호를 받아 세포내로 전달/막에 존재하는 효소들이 함께 참여하여 세포내 반응 개시

(2) 유전물질
⋅세포의 유전물질은 설계도에 해당하는 정보로
→ DNA 염기 서열 형태로 저장함
⋅세포의 번식 : 세포 분열, 생식과정
⋅유전정보의 전사 : 단백질이나 RNA로 발현시킴
(3) 세포질
⋅원형질막에 의해 둘러싸인 세포 내 공간
⋅사이토졸과 여러 입자 및 세포 소기관이 존재
⋅효소, 조효소, 대사물 등이 고농도로 존재하고 있는 기관

2. 세포의 종류 ⋅세포는 크게 진핵세포와 원핵세포로 나뉨(표1-1)

⋅크게 구분할 수 있는 것은 세포소기관의 유무이며, 공통점은 세포막, DNA, 리보좀 및 대사를
할 수 있는 능력을 가진다는 것임
⋅세포소기관은 핵, 미토콘드리아, 소포체, 골지체, 리소좀, 엽록체, 세포골격이 있으며 각각 하는
역할과 기능이 다름
⋅세포크기도 원핵생물에 비해 진핵생물이 훨씬 크며, 염색체수, 다세포성, 세포벽으로 인해 구분 가능
1) 원핵세포 ⋅원핵생물은 원핵세포로 구성
⋅유전물질은 세포질과 분리 안 된 핵양체(코일형태) DNA가 환상인 하나의 분자로 존재
⋅세포벽은 원형질막 바깥쪽에 위치하여 모양을 유지시켜 주고 기계적 손상에서 보호함.
⋅세포벽은 펩티도글리칸으로 이루어짐. (다당류와 펩타이드의 중합체)
⋅그람염색법은 그람이라는 사람에 의해 고안된 방법으로 펩티도글리칸의 염색 색깔로 그람양성
균과 그람음성균으로 나눌 수가 있음.
⋅그람양성균은 두꺼운 펩티도글리칸으로 염색약으로 인해 보라색을 띄는 반면, 그람음성균은 얇
은 펩티도글리칸으로 빨간색을 띄며, 바깥쪽에 지질층 한 겹에 더 있음.
⋅예외로 병원성 박테리아는 세포벽 밖에 캡슐층이 있어서 포식 작용을 억제하며, 편모를 가지고
있어 운동성 이 있고, 섬모를 가지고 있어 비운동성을 갖기도 함.
2) 진핵세포

⋅진핵생물은 원핵생물과의 명확한 구분은 ‘핵’과 여러 소기관이 존재하는 것.
⋅세포 소기관으로는 핵, 미토콘드리아, 소포체, 골지체, 리소좀, 엽록체, 세포골격이 있음.
(1) 핵
⋅핵은 세포의 유전정보를 보유하고 있는 가장 중요한 세포 소기관이며, 단백질 합성을 통제.
⋅핵의 구조는 이중의 핵막으로 둘러싸인 핵질과 인으로 구성
⋅핵질은 DNA와 염색질 섬유가 망상 조직을 형성, 세포 분열 시 염색체가 생성되는 곳
⋅핵막은 이중막, 조면소포체와 연결되어져 있어 핵공(통로)의 역할을 함.
⋅인은 리보좀의 성분인 rRNA의 합성장소
(2) 미토콘드리아

⋅미토콘드리아는 산소를 이용하여 세포에 필요한 에너지를 합성 → 호기성 호흡
⋅미토콘드리아의 구조는 이중막으로, 편평한 외막과 주름많은 내막(크리스타)로 이루어져 있음
→ 막 사이공 간과 기질이라는 두 개의 독립된 공간을 형성함.
⋅외막은 큰 구멍으로 대부분 분자가 출입 가능
⋅내막은 분자나 이온의 침투는 불가
- 수송단백질이 필요성분을 운반, 에너지 생산관련 효소가 존재함.
⋅미토콘드리아의 기질은 별도의 DNA와 리보좀이 존재 → 독립적인 분열이 가능
(3) 엽록체
⋅엽록체는 광합성을 하는 녹색식물과 조류에서 발견되며 빛에너지를 이용하여
탄수화물 합성 이렇게 합성을 한 에너지를 저장을 해두었다가 필요시에 사용
(4) 소포체(ER)
⋅소포체는 단일막, 전체 세포막의 1/2이상을 차지
⋅소포체는 조면소포체와 활면소포체로 나뉨
⋅조면소포체(RER)은 리보좀이 존재, 거친표면 단백질로 이루어짐, 막단백질 합성, 분비단백질은
골지체로 이동하게 함
⋅활면소포체(SER)는 리보좀이 없고, 지방산, 인지질, 스테로이드 등 지질의 합성 역할을 함
칼슘 이온을 저장 → 근육조직의 수축/이완에 관여
(5) 리보좀

⋅리보좀은 원핵세포와 진핵세포 모두에서 존재하는 소기관
⋅단백질 합성 장소, 막이 없은 것이 특징
⋅조면소포체 결합 또는 세포질에 유리된 상태로 존재
⋅tRNA와 단백질 두 개의 소단위로 구성
(6) 골지체

⋅세포에서 합성한 물질을 가공 → 다른 소기관과 세포외로 분비
⋅소포체와 분리되어 존재, 활면소포체 근처에 있음
⋅합성된 단백질과 지질 → ‘운반소포’형태로 골지체에 융합
⋅골지체를 지나는 동안 가공 또는 표적화 됨
⋅세포 외로 분비되는 물질은 ‘분비소포’로 존재 후 → 자극 시에 원형질막 융합 후 내용물만 방
출 → 운반소포(transport vescicle) 형태로 골지체와 융합 → 골지체에서 가공, 포장, 표적화
→ 분비소포(secretory vesicle) 형성 → 세포막이 파열되며 내용물이 세포 외로 방출

※ 소포체 종류(조면소포체 & 활면소포체) - 조면소포체는 리보좀이 결합된 소포체 - 활면소포체는 리보좀이 없는 소포체 ※ 세포외 유출과정 - 소포체 내에서 분비물질 합성

(7) 리소좀
⋅동물세포에만 존재, 구형의 단일막으로 가수분해 효소가 존재함
⋅리소좀의 기능은 세포 밖 물질을 분해, 손상 또는 오래된 세포 성분을 분해함
⋅리소좀의 분해 경로
- 세포 밖 물질 침입 → 엔도좀 형성 → 골지체에서 가수분해효소를 전달 받음
→ 리소좀 형성 → 분해 시작
⋅평소에는 분해작용을 하지 않음. 하지만 류머티스 관절염, 통풍 등 질병상태에서는 백혈구가
리소좀 효소를 방출 → 염증과 조직파괴 심화
(8) 퍼옥시좀
⋅우리 몸의 대사 과정 중 생성된 과산화물은 세포에 독성을 일으키기 때문에 파괴가 필요.
⋅퍼옥시좀 내에는 과산화수소 분해효소 카탈라아제(catalase)가 존재. 이 효소는 과산화수소를
물과 산소로 전환시키는 반응을 촉매
(9) 액포
⋅식물세포에만 존재.
⋅동물세포의 리소좀 역할 → 물질 분해
(10) 세포골격
⋅세포소기관들의 위치를 고정, 물질의 이동틀 역할
⋅세포질에 미세섬유의 망상구조, 모든 세포소기관과 연결
⋅결집과 해체가 계속해서 이루어짐
⋅세포분열 시에 염색체 분배를 유도
⋅분열 이후 → 세포소기관 구성 입자들 이동하는 틀로 작용
(11) 세포외 기질
⋅원형질막 주위의 보호막 역할 물질
⋅식물세포에서는 세포벽
- 세포모양 유지, 삼투압 저항력
- 셀룰로오스가 나란히 배열, 결합된 섬유상으로 존재
⋅동물세포에서는 세포외 기질
-세포가 조직내 고정되도록 함
-여러 세포들 간의 공간을 채움
-대사물질 이동 가능

※ 엔도좀 : 세포 내 이입에 의한 물질수송과정에서 만들어지는 막으로 둘러싸인 세포 내 주머니로 세포 내에서 목적에 맞게 물질을 분류하는 역할을 함 ※ 과산화물 : 분자 내에 과산화결합인 -O-O-기를 갖는 물질로서 불안정하여 반응성이 큼

<개념문제>
문제1. 다음 중 단백질 합성에 가장 밀접하게 관여하는 세포 내 소기관의 이름은? [2016년_3번]
정답 ① ① 리보좀 ② 소포체 ③ 세포벽 ④ 골지체
문제2. 다음 세포 소기관 중 포도당 분자(글루코오스로) 등의 물질로부터 산화적 인산화를 통해 다량의
ATP를 생성해 낼 수 있는 기관은? [2017년_18번] [2018년_31번]
정답 ③ ① 리소좀 ② 골지체 ③ 미토콘드리아 ④ 세포막
문제3. 다음 세포소기관들 중 동물의 간세포에서 발견되는 것은? [2016년_23번]

가. 세포벽 다. 소포체

나. 미토콘드리아 라. 리소좀

① 가, 나, 다 ② 가, 다, 라
정답 ③ ③ 나, 다, 라 ④ 가, 나, 다, 라
문제4. 다음 중 세포소기관들 중 동물의 간세포에서 발견되는 것은? [2017년_23번]

가. 세포벽 다. 엽록체

나. 미토콘드리아 라. 리소좀

① 가, 다 ② 가, 라
정답 ③ ③ 나, 라 ④ 나, 다
문제5. 기본적인 세포 구조에 비추어 볼 때, 코끼리와 소나무 세포 사이의 공통점을 설명한 것으로 맞는
것은?
① 둘 다 진핵세포이다.
② 둘 다 핵을 가지고 있다.
③ 둘 다 미토콘드리아를 가지고 있다.
정답 ④ ④ 위 ①②③ 번 모두 맞다.
문제6. 원핵세포와 진핵세포를 구분하는 가장 단순한 방법은 다음 중 무엇인가?
① 세포막을 찾는다.
② 핵의 존재를 파악한다.
③ DNA의 존재 여부를 체크한다.
정답 ② ④ 세포가 유기체인지 확인한다.
문제7. 다음 세포 소기관 중 진핵세포의 핵막에 연결되어 있는 것은 무엇인가?
정답 ④ ① 미토콘드리아 ② 리소좀 ③ 골지체 ④ 소포체
문제8. 진핵세포에서 DNA는 어디에서 발견되는가?
정답 ④ ① 핵 ② 미토콘드리아 ③ 액포 ④ 위 ①②번 모두 맞음

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