세포의 기본 개념 (1)(2) · 세포 소통 (1)(2) 통합 정리
학습목표: 세포의 특징 이해 · 체액의 조성 설명 · 체액 항상성 설명
교안의 "trillions"가 어느 정도인지 감을 잡기 위한 참고 수치임. 연구마다 추정 방법이 달라 수치는 근사값임.
| 세포 | 모양의 특징 | 모양과 연결되는 기능 |
|---|---|---|
| 혈구 (적혈구·백혈구) | 둥글고 작음 | 혈관 안을 흐르며 산소 운반·면역 |
| 피부 표면 세포 | 납작하고 촘촘히 겹침 | 외부로부터 몸을 막음 |
| 뼈세포 | 가지가 사방으로 뻗음 | 뼈 기질 유지, 이웃 세포와 연결 |
| 원주상피세포·배상세포 | 기둥 모양 / 술잔 모양 | 흡수(원주상피) · 점액 분비(배상세포) |
| 심장근세포 | 가지 친 원통, 서로 이어짐 | 함께 수축해 혈액을 내보냄 |
| 골격근세포 | 길고 핵이 여러 개 | 뼈를 움직이는 수의적 수축 |
| 평활근세포 | 양 끝이 가는 방추형 | 내장·혈관 벽의 불수의적 수축 |
| 신경세포(뉴런) | 긴 축삭과 많은 가지돌기 | 먼 거리로 신호 전달 |
| 구조 (영문) | 하는 일 |
|---|---|
| 핵 (nucleus) · 핵막 · 핵공 · 인(nucleolus) | DNA를 담고 세포 활동을 조절. 핵공으로 물질 출입, 인에서 리보솜 재료 생성 |
| 염색질 (chromatin) | DNA가 히스톤 단백질을 감은 형태(뉴클레오솜)로 이루어진 복합체. 분열 때 응축해 염색체가 됨 |
| 리보솜 (ribosome) | mRNA를 읽어 단백질을 합성 |
| 거친면 소포체 (rough ER) | 리보솜이 붙어 있음. 단백질 합성·접힘·운반 |
| 매끈면 소포체 (smooth ER) | 리보솜이 없음. 지질·스테로이드 합성, 당 대사 |
| 골지체 (Golgi apparatus) | 소포체에서 받은 단백질·지질을 가공·분류해 목적지로 보냄 |
| 분비소포 (secretory vesicle) | 골지체에서 만든 물질을 세포 밖으로 내보낼 때 담는 주머니 |
| 리소좀 (lysosome) | 산성(pH 3~5) 내부의 가수분해효소로 이물질·노폐물 분해 |
| 미토콘드리아 (mitochondrion) | 세포호흡으로 ATP 생산 |
| 중심립 (centriole) | 미세소관 3개 묶음 × 9개의 원통 구조. 세포분열 시 방추사 형성 |
| 미세소관 (microtubule) | 튜불린으로 된 속 빈 관. 세포 골격·물질 이동 |
| 액포 (vacuole) | 물·물질을 저장하는 막 주머니 (식물세포에서 크게 발달) |
| 세포질 (cytoplasm) | 핵을 뺀 세포 안의 나머지 전부 (세포기질 + 세포소기관) |
| 원형질막 (plasma membrane) | 세포 안팎의 경계. 물질 출입을 선택적으로 조절 |
교안 그림(Getty Images Bank)의 표지 항목을 기준으로 기능을 정리함. 기능 설명은 용어사전과 일반 교과 내용 기준.
교안 그림(Britannica)이 보여주는 막 구조의 공식 명칭. 시험·교재에서 자주 쓰이는 용어임.
강의는 세포를 "방", 세포막의 수송 단백질을 "문", 이동하는 물질을 "사람"으로 놓고 규칙을 하나씩 추가함.
| 규칙 | 교안 내용 | 세포막에서 뜻하는 것 (해석) |
|---|---|---|
| 1 | 문이 없음 (No door) → 아무도 못 들어감 | 인지질 이중층만으로는 대부분의 물질(이온·극성 분자)이 통과하지 못함 |
| 2 | 빨간 사람은 같은 색(빨간) 문으로만 들어감 | 수송 단백질은 특정 물질만 통과시킴 → 선택성·특이성 |
| 3 | 파란 사람은 파란 문으로만 들어감 | 물질마다 전용 통로가 따로 있음 (Na⁺ 통로, K⁺ 통로 등) |
| 4 | 덩치 큰 파란 사람은 파란 문이 완전히 열려야 통과 | 같은 통로라도 열림 정도·조건에 따라 통과 여부가 달라짐 (크기 제한, 개폐 조절) |
| 5 | 문 밖에 사람이 몰려 있으면, 문이 열릴 때 안으로 흩어짐 (Freely moved persons) | 물질은 많은 쪽에서 적은 쪽으로 퍼짐 → 농도 기울기에 따른 확산 |
| 6 | 한 방에 서로 다른 문이 아주 많음, 문마다 통과 규칙이 다름 | 한 세포막에 다양한 수송 단백질이 있고 각각 작동 방식이 다름 |
| 대상 | 체중 대비 수분 비율 |
|---|---|
| 신생아 | 80% |
| 성인 남성 | 60% |
| 성인 여성 | 50% |
| 노인 (교안: "Aging ?") | → 보충 참고 |
교안 그림이 화살표와 물음표로만 끝나 있어, 강의에서 말로 다룬 부분을 정리함.
| 섭취 (하루 평균) | 양 | 비율 |
|---|---|---|
| 음료 | 1,500 mL | 60% |
| 음식 | 750 mL | 30% |
| 대사로 생기는 물 | 250 mL | 10% |
| 합계 | 2,500 mL |
| 배출 (하루 평균) | 양 | 비율 |
|---|---|---|
| 소변 | 1,500 mL | 60% |
| 피부·폐 불감손실 | 700 mL | 28% |
| 땀 | 200 mL | 8% |
| 대변 | 100 mL | 4% |
| 합계 | 2,500 mL |
| 구획 | 체중 대비 | 체액 대비 | 설명 |
|---|---|---|---|
| 세포내액 (ICF) | 40% | 2/3 | 세포 안의 물. 단백질 농도가 높음 |
| 세포외액 (ECF) | 20% | 1/3 | 세포 밖의 물. 아래 두 가지로 나뉨 |
| └ 간질액 (IF) | 15% | ECF의 3/4 | 세포를 적시는 액체. 혈장이 모세혈관 벽에서 걸러진(ultrafiltration) 것 |
| └ 혈장 (plasma) | 5% | ECF의 1/4 | 혈관 안을 순환하는 액체 |
| 성분 | 세포외액 (혈장) | 세포내액 | 비교 |
|---|---|---|---|
| Na⁺ | 142 mmol/L | 10 mmol/L | 밖이 약 14배 |
| K⁺ | 4 mmol/L | 160 mmol/L | 안이 약 40배 |
| Ca²⁺ | 2 mmol/L | <0.01 mmol/L | 안이 극히 낮음 |
| Mg²⁺ | 1 mmol/L | 13 mmol/L | 안이 높음 |
| Cl⁻ | 105 mmol/L | 3 mmol/L | 밖이 높음 |
| HCO₃⁻ | 27 mmol/L | 10 mmol/L | 밖이 높음 |
| 인산 | 1 mmol/L | 100 mmol/L | 안이 높음 |
| 단백질 | 70 g/L | 200 g/L | 안이 높음 |
| 삼투농도 | 290 mOsm/L | 290 mOsm/L | 안팎이 같음 |
교안이 "moles, osmoles"와 "Osmolarity 290"만 제시하고 개념 설명은 없어서 덧붙임. 막수송 분류의 "Osmosis"와도 이어짐.
항상성: homeo(같은) + stasis(머무름). 자율신경계와 내분비계(호르몬)의 협조로 이루어짐 (용어사전, 두산백과)
용어사전의 action potential·electrical potential 항목과 이번 주 내용을 이어 둔 것. 다음 주차 내용의 예고에 해당함.
학습목표: 세포막의 특성 이해 · 세포막을 통한 물질 이동 원리 이해 · 특수한 세포 간 소통 방식 설명
| 구조 | 모양 | 특징 |
|---|---|---|
| 마이셀 (micelle) | 한 겹의 공 | 머리는 바깥(물 쪽), 꼬리는 안쪽으로 모임. 주로 꼬리가 하나인 분자(계면활성제)가 만듦 |
| 리포솜 (liposome) | 두 겹의 속 빈 공 | 지질 이중층으로 둘러싸인 주머니. 안쪽 공간에 약물을 넣어 전달하는 데 쓰임 |
| 인지질 이중층 | 두 겹의 판 | 세포막의 기본 골격. 꼬리끼리 마주 보고 머리는 양쪽 물을 향함 |
| 구성 요소 | 역할 |
|---|---|
| 수송 단백질 (transport protein) | 특정 물질이 막을 건너도록 통로·운반체 역할 → "문" |
| 수용체 단백질 (receptor protein) | 호르몬 등 신호 분자가 결합하는 자리(binding site)를 가짐 |
| 인식 단백질 (recognition protein) | 세포의 "이름표". 면역계가 자기·비자기를 구분하는 데 쓰임 |
| 당단백질·탄수화물 사슬 | 막 바깥면에 붙어 세포 인식·부착에 관여 |
| 콜레스테롤 | 막의 유동성 조절 |
| 단백질 섬유 (protein filaments) | 막 안쪽(세포질 쪽)에서 막을 받치는 세포골격 |
| 세포연접 | 위치 (위→아래) | 기능 |
|---|---|---|
| 밀착연접 (tight junction) | 가장 위쪽 | 이웃 세포막을 단백질로 꿰매듯 붙여 세포 사이 틈으로 물질이 새는 것을 막음 |
| 부착대 (adhesive belt) | 밀착연접 아래 | 세포 둘레를 띠처럼 감아 세포끼리 붙임 |
| 데스모솜 (desmosome) | 중간 | 점처럼 강하게 붙여 잡아당기는 힘에 버팀 (부착연접의 일종) |
| 간극연접 (gap junction) | 아래쪽 | 이웃 세포 사이에 작은 통로를 열어 이온·작은 분자·전기 신호를 직접 전달 |
농도가 높은 쪽 → 낮은 쪽 ("내리막"). 에너지 필요 없음
농도가 낮은 쪽 → 높은 쪽 ("오르막"). 에너지 필요
높은 곳에 고인 물이 열린 수문으로 저절로 흘러내림. 따로 힘을 들이지 않음
땅속 낮은 곳의 물을 태양광 전기를 써서 위로 끌어올림. 에너지가 있어야 함
| 종류 | 전기화학적 기울기 | 운반체 매개 | 대사 에너지 | Na⁺ 기울기 | Na⁺-K⁺ 펌프 억제 시 |
|---|---|---|---|---|---|
| 단순확산 | 내리막 | 아니오 | 아니오 | 아니오 | – |
| 촉진확산 | 내리막 | 예 | 아니오 | 아니오 | – |
| 1차 능동수송 | 오르막 | 예 | 예 | – | 억제됨 (Na⁺-K⁺ 펌프인 경우) |
| 공동수송 | 오르막* | 예 | 간접 | 예, 같은 방향 | 억제됨 |
| 역수송 | 오르막* | 예 | 간접 | 예, 반대 방향 | 억제됨 |
* 하나 이상의 용질은 오르막으로 이동하고, Na⁺는 내리막으로 이동함
| PO₂ | PCO₂ | |
|---|---|---|
| 몸 조직에서 돌아온 혈액 (모세혈관 입구) | 40 mmHg | 45 mmHg |
| 폐포 공기 | 104 mmHg | 40 mmHg |
| 폐를 떠나는 혈액 (모세혈관 출구) | 104 mmHg | 40 mmHg |
교안은 "농도차에 따라 퍼진다"까지만 다룸. 미세융모(표면적 증가)·폐포 구조가 왜 그런 모양인지 이해하는 데 필요한 원리라 덧붙임.
용어사전의 saturation·stereospecificity 항목은 화학 일반의 정의(설탕 용해, 반응 생성물)라 막수송 문맥과 바로 이어지지 않음. 강의 문맥의 뜻으로 다시 풀어 둠.
| 구분 | 이동 방향 | 예 |
|---|---|---|
| 공동수송 (cotransport, symport) | Na⁺와 다른 용질이 같은 방향 | 소장의 Na⁺–포도당 공동수송, 콩팥 굵은 오름가지의 Na⁺–K⁺–2Cl⁻ 공동수송 |
| 역수송 (countertransport, exchange, antiport) | Na⁺와 다른 용질이 반대 방향 | Na⁺–Ca²⁺ 교환, Na⁺–H⁺ 교환 |
Na⁺는 늘 자기 농도 기울기를 따라 세포 안으로 들어가고(내리막), 함께 옮겨지는 용질 X는 늘 오르막으로 이동함 (교안 Figure 4.14)
교안 마지막 "Pharmaceutical Drugs"와 2차 능동수송을 이어 주는 사례임.
| 비유 | 뜻 | 방향 |
|---|---|---|
| 문 없음 (공기) | 단순확산. 농도에 따른 수동 이동 | ↘ 내리막 |
| 한쪽으로 열리는 문 | 통로·운반체를 통한 확산. 농도에 따른 수동 이동 | ↘ 내리막 |
| 회전문 | 능동수송. ATP 사용 또는 Na⁺ 기울기 의존. 두 물질이 맞물려 움직이는 모습 | ↗ 오르막 |
| 지질 이중층 통과 | 통로 단백질 통과 | 촉진확산 | 1차 능동수송 | 2차 능동수송 | |
|---|---|---|---|---|---|
| 순이동 방향 | 고농도→저농도 | 고농도→저농도 | 고농도→저농도 | 저농도→고농도 | 저농도→고농도 |
| 막 내재 단백질 사용 | 아니오 | 예 | 예 | 예 | 예 |
| 고농도에서 최대 속도(포화) | 아니오 | 아니오 | 예 | 예 | 예 |
| 화학적 특이성 | 아니오 | 예 | 예 | 예 | 예 |
| 에너지 사용·출처 | 아니오 | 아니오 | 아니오 | 예: ATP | 예: 이온 기울기 (주로 Na⁺) |
| 대표 물질 | 비극성: O₂, CO₂, 지방산 | 이온: Na⁺, K⁺, Ca²⁺ | 극성: 포도당 | 이온: Na⁺, K⁺, Ca²⁺, H⁺ | 극성: 아미노산, 포도당, 일부 이온 |
| 세포내 섭취의 종류 | 방식 |
|---|---|
| (a) 액체 섭취 (fluid endocytosis, 음세포작용) | 주변 용질과 물을 가리지 않고 함께 떠 들임 |
| (b) 식세포작용 (phagocytosis) | 위족을 뻗어 세균 같은 큰 입자를 감쌈 → 식포(phagosome) → 리소좀과 합쳐져 분해 |
| (c) 수용체 매개 세포내 섭취 | 리간드가 수용체에 붙으면 클라트린 단백질이 오목한 구덩이(clathrin-coated pit)를 만들어 소포 형성 → 엔도솜 → 리간드는 분리되어 골지체·리소좀으로, 수용체는 막으로 재활용 |
그림의 a·b·c 세 경로가 실제로 약물 표적이 된다는 점을 보여 주는 예.
| 상태 | 무슨 일이 일어나나 |
|---|---|
| 정상 | 이자(췌장)가 인슐린 분비 → 세포의 인슐린 수용체에 결합 → 포도당이 세포 안으로 들어감 |
| 1형 당뇨병 | 이자가 인슐린을 만들지 못함 → 수용체는 있으나 신호가 없어 포도당이 못 들어감 |
| 2형 당뇨병 | 인슐린은 있으나 세포가 반응하지 못함(인슐린 저항성) → 포도당이 못 들어감 |
「생명과학의 세계」 2주차 용어사전 수록 용어를 이번 주 내용 기준으로 짧게 정리
| 영문 | 국문 | 한 줄 정리 |
|---|---|---|
| action potential | 활동전위 | 흥분성 세포가 활동할 때 막 안이 음전위에서 양전위로 잠깐 뒤집히는 전위 변화 |
| active transport | 능동수송 | 에너지를 써서 농도 기울기를 거슬러 옮김. 1차(ATP), 2차(이온 기울기) |
| body fluid | 체액 | 체중의 약 60%. 세포내액 40%, 간질액 15%, 혈장 5% |
| capillary | 모세혈관 | 지름 5~10 µm의 가장 가는 혈관. 조직과 물질 교환이 일어나는 곳 |
| cell junction | 세포연접 | 세포끼리, 세포와 세포외 기질을 잇는 구조. 폐쇄·부착·간극연접 |
| cell / plasma membrane | 세포막 / 원형질막 | 세포질을 둘러싼 선택적 투과막. 인지질 이중층 + 단백질 |
| centriole | 중심립 | 미세소관 3개 × 9묶음의 원통. 세포분열, 섬모·편모의 기원 |
| chromatin | 염색질 | DNA + 히스톤 단백질 복합체. 기본 단위는 뉴클레오솜 |
| cilia | 섬모 | 세포 표면의 움직이는 털 모양 돌기. 미세소관 9+2 구조 |
| columnar epithelium | 원주상피 | 폭보다 키가 큰 기둥 모양 상피. 위·장에서 흡수 담당 |
| concentration | 농도 | 용액 속 성분의 양과 비율. 몰농도(mol/L) 등으로 표시 |
| cotransport | 공동수송 | 두 물질을 함께 옮김. 넓게는 symport·antiport를 모두 포함 |
| cytoplasm | 세포질 | 핵을 뺀 세포의 내용물 전체 |
| electrical potential | 전위 | 전기장 안에서 단위 전하가 갖는 위치에너지. 두 점의 차이가 전압 |
| electrolyte | 전해질 | 물에 녹아 이온으로 나뉘며 전기를 통하는 물질 |
| electroneutrality | 전기적 중성 | 양전하와 음전하의 양이 같아 전체가 중성인 상태 |
| endoplasmic reticulum | 소포체 | 거친면(리보솜 부착, 단백질) / 매끈면(지질·스테로이드 합성) |
| epithelium | 상피 | 몸의 안팎 표면을 덮는 세포층 |
| extracellular fluid | 세포외액 | 세포 밖 체액. 간질액 + 혈장. 세포의 "내부 환경" |
| facilitated diffusion | 촉진확산 | 운반체를 거치는 내리막 이동. 에너지 불필요, 포화·경쟁 있음 |
| goblet cell | 배상세포 | 술잔 모양의 점액 분비 세포. 호흡기·장 상피에 있음 |
| golgi apparatus | 골지체 | 단백질·지질을 가공·분류해 보냄 |
| homeostasis | 항상성 | 바깥이 변해도 몸 안 환경을 일정하게 유지하는 성질 |
| intracellular fluid | 세포내액 | 세포 안 체액. K⁺와 단백질이 많음 |
| liposome | 리포솜 | 인지질 이중층으로 된 속 빈 주머니. 약물 전달에 쓰임 |
| lysosome | 리소좀 | 산성 가수분해효소로 이물질·노폐물을 분해 |
| micelle | 마이셀 | 친수성 머리가 바깥, 소수성 꼬리가 안쪽인 한 겹 공 |
| microtubule | 미세소관 | 튜불린으로 된 속 빈 관. 세포골격의 일부 |
| microvilli | 미세융모 | 표면적을 넓히는 미세한 돌기. 장·근위세뇨관 상피 |
| nucleus | 핵 | 유전자(DNA)를 담은 구조. 핵막·염색질·인·핵형질로 구성 |
| organ system | 기관계 | 특정 생리 기능을 함께 하는 기관의 집단 (소화계, 신경계 등) |
| organism | 유기체 | 생물체. 부분들이 기능적으로 연결되어 하나의 개체를 이룬 것 |
| passive transport | 수동수송 | 에너지 없이 농도 기울기를 따라 이동. 단순확산·촉진확산·삼투 |
| phospholipid | 인지질 | 글리세롤 + 지방산 2개 + 인산기. 세포막의 주성분 |
| physiology | 생리학 | 생체와 그 각 부분의 기능, 거기에 관여하는 물리·화학 과정을 다루는 학문 |
| proximal tubule | 근위세뇨관 | 보먼주머니에 이어지는 세뇨관. 포도당·아미노산·전해질 재흡수, 미세융모 있음 |
| ribosome | 리보솜 | mRNA를 번역해 단백질을 만드는 알갱이 |
| saturation | 포화 | (수송 문맥) 운반체가 모두 차서 수송 속도가 더 오르지 않는 상태 |
| simple diffusion | 단순확산 | 단백질 없이 막을 직접 통과하는 내리막 이동 |
| stereospecificity | 입체 특이성 | (수송 문맥) 운반체가 특정 입체 구조의 분자만 알아보는 성질 |
| stoichiometry | 화학량론 | 반응·수송에 참여하는 물질의 수량 비율. 예) Na⁺-K⁺ 펌프 3:2 |
| tight junction | 밀착연접 | 상피세포 사이 틈을 봉해 물질이 새는 것을 막는 연접 |
배포된 용어사전에서 아래 네 항목은 영문 정의가 다른 용어의 것으로 바뀌어 들어가 있음. 국문 정의는 맞으므로 영문은 아래처럼 읽으면 됨.
| 항목 | 용어사전에 실린 영문 정의 | 실제로 해당하는 용어 |
|---|---|---|
| nucleus (핵) | "An organism is any biological living system…" | organism (유기체) |
| organ system (기관계) | "A branch of biology that deals with the functions…" | physiology (생리학) |
| organism (유기체) | "In biology, tissue is…" | tissue (조직) |
| physiology (생리학) | "A vacuole is a membrane-bound organelle…" | vacuole (액포) |