세포의 구조 — 세포 안에는 무엇이 있을까

양파 껍질을 현미경으로 들여다보면 벽돌처럼 늘어선 작은 칸이 보입니다. 처음 세포를 본 사람도 "작은 방" 이라는 뜻으로 세포(cell)라는 이름을 붙였습니다. 그런데 그 방은 비어 있지 않습니다. 세포의 구조를 들여다보면 안에는 설계도를 지키는 핵, 에너지를 만드는 발전소, 단백질을 찍어 내는 공장, 물건을 포장해 내보내는 창고가 다 들어 있습니다. 세포 하나가 곧 살아 있는 작은 공장입니다.

세포막이 방의 벽이고, 안은 소기관이 채웁니다

세포의 바깥을 두르는 것이 세포막입니다. 인지질 두 겹에 단백질이 박힌 얇은 막인데, 아무것이나 통과시키는 울타리가 아닙니다. 산소나 이산화 탄소처럼 작은 분자는 그냥 지나가고, 포도당이나 이온은 막에 박힌 단백질이 문처럼 골라 들여보냅니다. 이렇게 드나드는 물질을 가리는 성질을 선택적 투과성이라 하고, 물이 농도가 낮은 쪽에서 높은 쪽으로 막을 건너는 삼투도 이 막에서 일어납니다.

세포막 안쪽을 채운 것이 세포질이고, 그 안에 모양과 일이 다른 세포 소기관들이 떠 있습니다. 소기관은 각각 막으로 싸여 있어 서로 다른 반응을 한 공간에서 동시에 할 수 있습니다. 핵이 설계도를 읽는 동안 미토콘드리아는 에너지를 만들고, 리보솜은 단백질을 짓습니다. 한 방 안에 칸막이가 있어 일이 섞이지 않는 셈입니다.

소기관마다 맡은 일이 다릅니다

• 핵: 유전 정보를 담은 DNA 가 들어 있습니다. 핵막으로 싸여 있고, 세포가 무엇을 만들지 정하는 설계도 보관소입니다(DNA 복제).
• 미토콘드리아: 포도당을 산소로 분해해 세포가 쓰는 에너지를 만듭니다. 세포 호흡이 일어나는 발전소이고, 근육처럼 에너지를 많이 쓰는 세포에 특히 많습니다(광합성과 호흡).
• 리보솜: 핵에서 보낸 지시대로 아미노산을 이어 단백질을 합성합니다. 막이 없는 작은 알갱이로, 세포질에 흩어져 있거나 소포체 표면에 붙어 있습니다.
• 소포체: 핵막에서 이어지는 납작한 주머니와 관의 그물입니다. 리보솜이 붙은 소포체는 만든 단백질을 받아 운반하고, 리보솜이 없는 소포체는 지질을 합성합니다.
• 골지체: 납작한 주머니가 겹겹이 쌓인 모양입니다. 소포체에서 온 단백질을 가공하고 포장해 세포 안 제자리로, 또는 세포 밖으로 내보냅니다.

이 소기관들은 따로 노는 것이 아니라 한 줄로 이어진 공정입니다. 핵이 설계도를 내보내면 리보솜이 단백질을 찍고, 소포체가 받아 옮기고, 골지체가 다듬어 포장해 세포막 밖으로 내보냅니다. 소화 효소를 만들어 내보내는 이자의 세포가 이 공정을 쉬지 않고 돌리는 대표입니다. 그리고 이 모든 일에 드는 에너지는 미토콘드리아가 댑니다.

식물 세포에만 있는 셋 — 세포벽 · 엽록체 · 액포

동물 세포와 식물 세포는 핵·미토콘드리아·리보솜·소포체·골지체·세포막을 똑같이 갖습니다. 식물 세포에는 거기에 셋이 더 있습니다. 세포막 바깥을 두르는 단단한 세포벽은 셀룰로스로 되어 있어 세포의 모양을 잡아 주고, 물을 흠뻑 먹어도 터지지 않게 합니다. 양파 껍질이 벽돌처럼 보이는 것이 이 벽 때문입니다. 엽록체는 빛에너지로 포도당을 만드는 광합성 공장이고, 잎이 초록인 까닭이 여기 든 엽록소입니다. 그리고 다 자란 식물 세포의 가운데를 크게 차지하는 액포는 물과 양분·노폐물을 담아 두는 저장고입니다. 세포가 물을 머금어 팽팽해지는 것도 이 액포가 물로 차서입니다.

시험에서는 이렇게 나옵니다

• 그림에서 소기관을 짚고 이름과 기능을 짝짓습니다. 핵 – 유전 정보, 미토콘드리아 – 세포 호흡(에너지), 리보솜 – 단백질 합성, 소포체 – 운반, 골지체 – 가공·분비, 엽록체 – 광합성.
• 동물 세포와 식물 세포를 구별합니다. 세포벽·엽록체·큰 액포가 있으면 식물 세포. 미토콘드리아는 둘 다 있습니다.
• 세포막의 선택적 투과성을 묻습니다. 작은 분자는 통과, 큰 분자와 이온은 막단백질이 골라 통과.
• 단백질이 세포 밖으로 나가는 순서를 묻습니다. 핵(유전 정보) → 리보솜 → 소포체 → 골지체 → 세포막 밖.
• 에너지를 많이 쓰는 세포(근육·간)에 미토콘드리아가 많고, 분비를 많이 하는 세포(이자)에 소포체·골지체가 발달한 까닭을 설명합니다.

자주 헷갈리는 것

• "식물 세포에는 미토콘드리아가 없다" — 있습니다. 식물도 밤에는, 그리고 빛이 없는 뿌리 세포에서도 세포 호흡으로 에너지를 얻습니다. 엽록체가 더 있는 것이지 미토콘드리아를 대신하는 것이 아닙니다.
• "세포벽이 세포막을 대신한다" — 식물 세포도 세포막이 있고, 세포벽은 그 바깥에 한 겹 더 있는 것입니다. 물질을 고르는 것은 여전히 세포막입니다.
• "리보솜도 막으로 싸인 소기관이다" — 리보솜은 막이 없는 알갱이입니다. 막이 있는 소기관은 핵·미토콘드리아·소포체·골지체·엽록체·액포입니다.

정리합니다. 세포는 세포막이 두른 작은 공장이고, 안에서는 핵·리보솜·소포체·골지체가 한 공정으로 단백질을 만들어 내보내며 미토콘드리아가 그 에너지를 댑니다. 식물 세포는 거기에 세포벽·엽록체·액포를 더 갖습니다. 소기관의 이름보다 "어디서 무엇을 만들어 어디로 보내는가" 로 기억하면 그림 문제가 쉬워집니다.