세포: 두 판 사이의 차이

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{{다른 뜻|세포군||강원도의 군}}
{{다른 뜻|세포군||강원도의 군}}
{{해부학 정보
[[파일:Epithelial-cells.jpg|right|섬네일|160px|배양중인 세포. [[각질]]은 붉은색으로, [[DNA]]는 녹색으로 염색되어 있다.]]
| 이름 = 세포
'''세포'''(細胞)는 지구상 대다수 [[유기체]]의 기본 구조 및 활동 단위이다. [[박테리아]] 등의 유기체는 단지 세포 하나로 이루어진 [[단세포 생물]]이다. 반면, [[인간]]을 포함한 다른 유기체는 [[다세포 생물|다세포]]이며, 인간의 경우 대략 60조 개 이상의 세포로 구성되어 있다.
| Latin =
| 그림 = Wilson1900Fig2.jpg
| 설명 = 양파(''Allium cepa'')의 뿌리 세포에서 관찰된 [[세포 주기]]의 다른 단계들 ([[에드먼드 비처 윌슨]]의 1900년 작)
| 너비 = 280px
| 그림2 = celltypes.svg
| 설명2 = [[진핵세포]](왼쪽)과 [[원핵세포]](오른쪽)의 구조
| 동맥 =
| 정맥 =
| 신경 =
| 림프 =
}}


'''세포'''(細胞, {{llang|en|cell}})는 모든 [[생물체]]의 구조적, 기능적 기본 단위이다. 세포의 [[영어]] 낱말 "cell"은 "작은 방"을 의미하는 [[라틴어]]의 "켈라(cella)"에서 유래하였다.<ref name="etymonline1">{{cite dictionary|title=Cell|url=http://www.etymonline.com/index.php?term=cell|dictionary=Online Etymology Dictionary|access-date=31 December 2012}}</ref> 이 이름은 세포를 처음으로 발견한 [[로버트 훅]]이 자신이 고안한 [[현미경]]을 이용해서 관찰하던 [[참나무속|참나무]]의 [[코르크]] 조각을 [[수도사]]들이 살던 작은 방에 비유한데서 유래하였다. 세포에 대해 연구하는 학문을 [[세포생물학]]이라고 한다.
[[세포 이론]]은 1838년 마티아스 야코프 슐라이덴은 식물체에 대해, 1839년 [[테오도르 슈반]]에 의해 세포가 몸을 구성하는 단위가 된다고 주장하였다. 그리고 1855년 피르호가 모든 세포는 세포로부터 만들어진다고 하여 세포설이 확립되었다. 이 이론은 모든 [[유기체]]는 하나 이상의 세포로 구성되어 있으며, 모든 세포는 기존의 세포에서 출발했고, 모든 생명 활동 역시 세포에 기반하며, 마지막으로 세포는 스스로의 기능을 정의하고 다음 세대로 정보를 넘겨주기 위해 어떠한 방식으로든 [[유전학|유전 정보]]를 가지고 있을 것이라고 설명하였다.


세포는 [[세포막]]으로 둘러싸인 [[세포질]]로 구성되어 있으며, [[단백질]] 및 [[핵산]]과 같은 많은 [[생체분자]]들을 포함하고 있다.<ref name="Alberts2002">[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26863/ Cell Movements and the Shaping of the Vertebrate Body] in Chapter 21 of ''[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21054/ Molecular Biology of the Cell]'' fourth edition, edited by Bruce Alberts (2002) published by Garland Science.<br /> The Alberts text discusses how the "cellular building blocks" move to shape developing embryos. It is also common to describe small molecules such as amino acids as "[https://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?cmd=Search&db=books&doptcmdl=GenBookHL&term=%22all+cells%22+AND+mboc4%5Bbook%5D+AND+372023%5Buid%5D&rid=mboc4.section.4#23 molecular building blocks]".</ref> 생물은 [[단세포 생물]](단일세포로 구성됨, [[세균]] 포함) 또는 [[다세포 생물]]([[식물]] 및 [[동물]] 포함)로 분류할 수 있다.<ref name="NCBI"/> 식물 및 동물의 세포수는 생물종마다 다르며, [[사람]]은 약 60조(6&times;10<sup>13</sup>) 개의 세포를 가지고 있는 것으로 추산된다.{{efn|30세에 체중이 70 kg 이고, 키가 172 cm인 사람을 기준으로 한 근사치이다.<ref name=cellcount/> 근사치는 정확하지 않으며, 이 연구에서는 세포의 수를 3.72&plusmn;0.81&times;10<sup>13</sup>개인 것으로 추정했다.<ref name=cellcount/>}}<ref name=cellcount>{{Cite journal|last=Bianconi|first=Eva|last2=Piovesan|first2=Allison|last3=Facchin|first3=Federica|last4=Beraudi|first4=Alina|last5=Casadei|first5=Raffaella|last6=Frabetti|first6=Flavia|last7=Vitale|first7=Lorenza|last8=Pelleri|first8=Maria Chiara|last9=Tassani|first9=Simone|date=November 2013|title=An estimation of the number of cells in the human body|url=https://www.researchgate.net/publication/248399628_An_estimation_of_the_number_of_cells_in_the_human_body|journal=Annals of Human Biology|language=en|volume=40|issue=6|pages=463–471|doi=10.3109/03014460.2013.807878|issn=0301-4460|quote=These partial data correspond to a total number of 3.72&plusmn;0.81&times;10<sup>13</sup> [cells].|via=}}</ref> 대부분의 식물 세포와 동물 세포는 1~100 [[마이크로미터]] 범위의 [[현미경]]으로 관찰할 수 있다.<ref>{{cite book | last = Campbell | first = Neil A. |author2=Brad Williamson |author3=Robin J. Heyden | title = Biology: Exploring Life | publisher = Pearson Prentice Hall | year = 2006 | location = Boston, Massachusetts | pages = | url = http://www.phschool.com/el_marketing.html | doi = | id = | isbn = 9780132508827 }}</ref>
세포의 영어 낱말 cell(셀)은 작은 방을 의미하는 [[라틴어]]의 "[[켈라]](cella)"에서 유래하였다. 이 이름은 [[1665년]] [[로버트 훅]]이 현미경으로 관찰하였던 [[코르크]] 세포를 수도승이 살던 작은 방에 비유한데서 유래하였다.

세포는 1665년에 영국의 과학자 로버트 훅에 의해 최초로 발견되었는데, "세포(cell)"라는 이름은 크리스트교 [[수도원]]의 수도사들이 살던 작은 방과 닮았다는 이유로 명명되었다.<ref name="Karp2009">{{cite book|last=Karp|first=Gerald|title=Cell and Molecular Biology: Concepts and Experiments|date=19 October 2009|publisher=John Wiley & Sons|isbn=9780470483374|page=2|quote=Hooke called the pores cells because they reminded him of the cells inhabited by monks living in a monastery.}}</ref><ref>{{cite book|title=Achiever's Biology|date=1990 |publisher=Allied Publishers |isbn=9788184243697|page=36|quote=In 1665, an Englishman, Robert Hooke observed a thin slice of" cork under a simple microscope. (A simple microscope is a microscope with only one biconvex lens, rather like a magnifying glass). He saw many small box like structures. These reminded him of small rooms called "cells" in which Christian monks lived and meditated.| first = Alan Chong | last = Tero | name-list-format = vanc }}</ref> [[독일]]의 과학자 [[마티아스 야코프 슐라이덴]]은 1838년에 "모든 식물은 세포로 이루어져 있다"는 식물 세포설을 주장하였고, 독일의 과학자 [[테오도어 슈반]]은 1839년에 "모든 동물은 세포로 이루어져 있다"는 동물 세포설을 주장하였다. 슐라이덴과 슈반은 "모든 생물은 하나 이상의 세포로 구성되어 있으며, 세포는 모든 생물의 구조적, 기능적 단위이고, 모든 세포는 이전에 존재하던 세포로부터 유래한다"는 [[세포설]]을 제창하였다.<ref>{{cite book | last = Maton | first = Anthea | name-list-format = vanc | title = Cells Building Blocks of Life | publisher = Prentice Hall | year = 1997 | location = New Jersey | pages = | url = https://archive.org/details/cellsbuildingblo00mato | doi = | id = | isbn = 9780134234762 }}</ref> 최초의 세포는 약 35억년 전에 지구 상에 출현한 것으로 추정되고 있다.<ref name="Origin1"/><ref name="Origin2"/><ref name="RavenJohnson2002"/>


== 개론 ==
== 개론 ==
각 세포는 적어도 스스로 물질대사를 할 수 있다. 즉, 영양소를 받아들여서 에너지로 전환하고, 고유한 기능을 수행하며, 필요에 의해 [[번식]]할 수 있다. 각 세포는 이러한 여러 가지 생명 활동을 수행하기 위한 각각의 세포소기관들을 가지고 있다.
=== 세포의 특징 ===
[[파일:Cellsize.jpg|섬네일|right|190px|배양 접시에서 배양중인 [[쥐]] 세포. 세포는 군집을 이루어서 크게 자라지만, 개개의 세포는 약 10 [[마이크로미터]] 정도밖에 되지 않는다.]]


모든 세포는 다음과 같은 능력들을 공유한다.
각 세포는 적어도 그 자체로 완전하며, 스스로 활동 가능하다. 즉 영양소를 받아들여서 에너지로 전환하고, 고유한 기능을 수행하며, 필요에 의해 [[번식]]할 수도 있는 것이다. 각 세포는 이러한 여러 활동을 수행하기 위한 각각의 소기관을 지니고 있다.
* [[세포 분열]]을 통한 [[번식]]([[이분법]], [[유사 분열]], [[감수 분열]])

* [[물질대사]]를 통해 흡수된 [[영양소]]로부터 세포의 구성물들을 형성하고, [[에너지]], [[분자]]를 만들어내며, [[부산물]]을 내버린다. 세포의 기능은 [[화학 에너지]]를 추출해서 사용하는 방식에 의해 결정된다. 이러한 에너지는 [[대사 경로]]에서 추출된다.
모든 세포는 다음과 같은 능력을 공유하고 있다.
* [[단백질 합성]] 과정을 통해 [[단백질]]을 합성한다. 일반적인 [[유방 (동물)|유방]] 세포는 서로 다른 만 개 정도의 단백질을 가질 수 있다.
* [[세포분열]]을 통한 [[번식]](이분법, 유사분열, 감수분열)
* [[세포대사]]를 통해 흡수된 영양소로부터 세포 구성물을 형성하고, [[에너지]], [[분자]]를 만들어내며, [[부산물]]을 내버린다. 세포의 기능은 화학 에너지를 추출해서 사용하는 방식에 의해 결정된다. 이러한 에너지는 [[대사경로]]에서 추출된다.
* [[단백질 합성]] 과정을 통해 [[단백질]]을 합성한다. 일반적인 [[유방 (동물)|유방]] 세포는 서로 다른 만 개 정도의 단백질도 가질 수 있다.
* 외부 혹은 내부의 자극에 대해 [[신호전달]] 체계를 가진다. 즉 자극은 [[온도]], [[수소 이온 농도|pH]], [[영양소]] 등이 있다.
* 외부 혹은 내부의 자극에 대해 [[신호전달]] 체계를 가진다. 즉 자극은 [[온도]], [[수소 이온 농도|pH]], [[영양소]] 등이 있다.
* [[소포 (세포)|소포]](小胞)를 운반한다
* [[소포 (세포)|소포]](小胞)를 운반한다.


=== 세포의 종류 ===
== 세포의 유형 ==
세포는 [[세포핵]]을 가지고 있는 [[진핵세포]]와 세포핵을 가지고 있지 않은 [[원핵세포]]의 두 가지 유형으로 크게 나눌 수 있다. 원핵생물은 단세포 생물이며, 진핵생물은 [[단세포 생물]] 또는 [[다세포 생물]]일 수 있다. [[인체]]를 구성하는데는 220종류의 세포들이 필요하다.
[[파일:celltypes-ko.png|thumbnail|350px|[[진핵세포]](eukaryotic cell) 및 [[원핵세포]](prokaryotic cell). 왼쪽은 일반적인 인간의 진핵세포이며, 오른쪽은 일반적인 박테리아의 원핵세포이다. 진핵세포에는 [[세포핵]](하늘색), [[핵소체]](푸른색), [[미토콘드리아]](주황색), [[리보솜]](진한 푸른색)이 나타나 있다. 원핵세포에는, [[DNA]]가 존재하는 [[핵양체]](옅은 하늘색) 및 [[세포막]](검은색), [[세포벽]](푸른색), [[피막]](주황색), 리보솜(진한 푸른색), [[편모]](검은색)이 나타나 있다.]]


=== 원핵세포 ===
세포를 분류하는 하나의 방법은 스스로 살아가는가, 집단을 이루어 살아가는가 하는 것이다. [[유기체]]는 홀로 혹은 [[군체]]를 이루어 독립적으로 살아가는 [[단세포]] 형태에서, 각각의 세포가 특화되어 있는 [[다세포]] 형태에 이르기까지 다양한 종류가 있다. [[인체]]를 구성하는데는 220 종류의 세포 및 조직이 필요하다.
{{Main|원핵세포}}

[[File:Average prokaryote cell- en.svg|thumb|upright=1.25|전형적인 [[원핵세포]]의 구조]]
세포는 또한 내부 구조에 따라 두 가지로 분류될 수 있다.

* '''[[원핵세포]]'''는 구조적으로 단순하다. 원핵세포는 단세포 혹은 [[군체]]에서만 발견된다. [[생물분류]] 방식 중 [[3역 계통]]([[고세균]], [[세균]], [[진핵생물]] 분류) 방식에서 [[고세균]]과 [[세균]]에 해당한다.

* '''[[진핵세포]]'''는 [[세포소기관]]이 스스로의 [[세포막]]을 가지고 있는 것이다. [[아메바]]나 일부 [[균류]]와 같은 단세포 형태에서부터, [[식물]], [[동물]], [[갈조류]] 등과 같은 군체 및 다세포 형태까지도 존재한다.

=== 세포의 모양과 크기 ===
세포의 형태는 생물의 종류에 따라, 또 같은 생물이라도 조직이나 기관의 종류에 따라 다종다양하다. 그것은 세포의 기능과도 관계가 있지만 외부 요인, 예를 들어 기계적인 압력이나 표면 장력 등에 의해서도 결정된다. 단일 세포는 보통 공모양이 되기 쉽지만 특별한 것(구균)을 제외하면 공모양의 세포는 드물다. 실제로는 공모양이나 약간 변형된 타원체가 된 것(난세포·꽃가루 세포·세균 따위), 세포 표면에 편모나 섬모가 나 있는 것〔(정자·유주자(遊走子)·여러 가지 원생 동물> 등이 있다. 또 아메바·백혈구·점균의 변형체처럼 일정한 형태를 갖지 않고 모양이 끊임없이 바뀌는 세포도 있다.


원핵생물은 [[3역 분류 체계]]에서 두 개의 [[역 (생물학)|역]]인 [[세균역]]과 [[고세균역]]을 포함하고 있다. 원핵생물은 지구 상의 최초의 [[생명체]]로서, [[세포 신호전달]]을 포함한 중요한 [[생물학적 과정]]을 수행하는 것으로 특징지어 진다. 원핵세포는 진핵세포보다 구조가 단순하고, 크기가 작으며, [[세포핵]]과 같은 막으로 둘러싸인 [[세포소기관]]이 없다. 원핵세포의 [[DNA]]는 원형 DNA로 단일 염색체로 구성되며, [[세포질]]에 존재한다. 원핵세포의 세포질에 존재하는 [[DNA]], [[RNA]], [[단백질]] 복합체로 진핵 세포의 핵에 해당하는 구조체를 [[핵양체]]라고 한다. 대부분의 [[원핵생물]]들은 지름이 0.5~2.0 µm 이며, 가장 작은 생물체이다.<ref>''Microbiology : Principles and Explorations'' By Jacquelyn G. Black</ref>
== 세포의 구성 요소 ==
[[파일:biological_cell.svg|섬네일|350px|일반적인 동물 세포 구조와 세포내 구성. [[세포소기관]]은 다음과 같다. (1) [[핵소체]] (2) [[세포핵]] (3) [[리보솜]] (4) [[소포 (세포)|소포]] (5) [[조면소포체]] (6) [[골지체]] (7) [[세포골격]] (8) [[활면소포체]] (9) [[미토콘드리아]] (10) [[액포]] (11) [[세포질]] (12) [[리소좀]], (13) [[중심소체]]]]
[[파일:Plant cell structure.png|섬네일|350px|일반적인 [[식물]] 세포의 구조. 식물과 동물 세포의 차이는 표 2를 참조하기 바란다.]]


원핵세포는 세 가지 구조적 영역을 가지고 있다.
[[원핵세포]]든 [[진핵세포]]든 모든 세포는 [[세포막]]을 지니고 있다. 세포막은 세포 내부와 외부를 구분지으며, 내부와 외부의 물질 교류를 조절하며, 또한 [[세포 전이]]를 유지한다. 세포막 내부에는 [[염|염분]]성의 [[세포질]]이 거의 전부를 차지한다. 모든 세포는 [[유전자]]를 가지고 있는 [[DNA]]와, [[효소]] 등의 [[단백질]]을 [[유전자 발현]]시키는데 필요한 정보를 가진 [[RNA]]를 가지고 있다. 그 외에도 여러 종류의 [[생체분자]] 역시 존재하지만, 여기에서는 주요한 세포 구성요소와 기능에 대한 간략한 설명만을 다룬다.
* 세포피막은 세포를 둘러싸고 있는데, 일반적으로 [[세포벽]]으로 둘러싸인 [[세포막]]으로 이루어져 있으며, 일부 세균의 경우 [[협막]]이라고 불리는 세 번째 층으로 한 번 더 둘러싸일 수 있다. 대부분의 원핵생물들은 세포막과 세포벽을 가지고 있지만, [[미코플라스마]](세균)와 [[테르모플라스마속|테르모플라스마]](고세균)과 같이 세포막만 가지고 있는 예외도 있다. 세포피막은 세포에 강성을 부여하고, 세포의 내부를 외부환경으로부터 분리하는 보호 필터 역할을 한다. 세균의 세포벽 성분은 [[펩티도글리칸]]이며, 외력에 대한 추가적인 장벽으로 역할을 한다. 세균의 세포벽은 저장성 환경에서 [[삼투압]]으로 인해 세포가 팽창되고 파열([[세포용해]])되는 것을 방지한다. 일부 진핵세포([[식물 세포]] 및 [[균류]])들도 세포벽을 가지고 있다.
* 세포의 내부에는 [[게놈]](DNA), [[리보솜]] 및 다양한 종류의 [[생체분자]]를 가지고 있는 [[세포질]]이 있다.<ref name="NCBI">{{NCBI-scienceprimer|article=What Is a Cell?|url=https://web.archive.org/web/20130503014839/http://www.ncbi.nlm.nih.gov/About/primer/genetics_cell.html|access-date=3 May 2013}} 30 March 2004.</ref> 유전 물질은 세포질에서 발견된다. 원핵생물은 일반적으로 염색체 외에도 [[플라스미드]]라고 하는 작은 원형 DNA를 가지고 있다. 세균은 보통 원형 플라스미드를 가지나 선형 플라스미드를 가지고 있는 세균들도 있는데, 여러 종의 스피로헤타 세균에서 선형 플라스미드를 가지고 있는 종류들이 확인되었으며, 특히 라임병을 일으키는 [[보렐리아 부르그도르페리]](''Borrelia burgdorferi'')와 같은 [[보렐리아속]]의 세균들을 포함한다.<ref>European Bioinformatics Institute, [http://www.ebi.ac.uk/2can/genomes/bacteria/Borrelia_burgdorferi.html Karyn's Genomes: Borrelia burgdorferi], part of 2can on the EBI-EMBL database. Retrieved 5 August 2012</ref> 원핵세포는 세포핵이 없지만, [[DNA]]는 [[핵양체]]에 응축되어 있다. 플라스미드는 [[항생제 저항성]] 유전자와 같은 추가적인 유전자를 가지기도 한다.
* 세포 표면의 바깥쪽으로 [[편모]]와 [[선모]]가 돌출되어 있다. 편모와 선모(모든 원핵세포에 존재하지는 않음)는 단백질로 구성된 구조로, 세포 간의 움직임과 소통을 촉진한다.
[[File:Animal cell structure en.svg|thumb|upright=1.25|전형적인 동물 세포의 구조]]
[[File:Plant cell structure-en.svg|thumb|upright=1.25|전형적인 식물 세포의 구조]]


=== 세포막 ===
=== 진핵세포 ===
{{Main|진핵세포}}
{{참고|세포막|설명=자세한 내용에 대해서는}}

[[세포막]]의 가장 큰 역할은 세포내부와 외부를 경계짓는 것이다. 세포막은 일반적으로 [[지질 이중층]](지방형태의 분자)와 [[단백질]]로 구성되어 있다. 이러한 세포막 내부에는 영양분 및 부산물을 세포 내부 및 외부로 수송하기 위한 통로 및 펌프 역할을 하는 다양한 종류의 분자가 있다.

=== 세포골격 ===
{{참고|세포골격|설명=자세한 내용에 대해서는}}

[[세포골격]]은 중요하면서도 복잡하고 유동적인 구성 요소이다. 주로 하는 일은 세포의 형태를 정의하고 유지하는 것이다. 즉 각각의 [[세포소기관]]을 제자리에 고정시키며, 외부 물질을 받아들이는 과정인 [[세포내 이입]]을 도와준다. 또한 성장 및 운동시에 세포의 부분을 움직여주는 역할도 한다. 세포골격에는 수많은 [[단백질]]이 필요한데, 각각은 방향을 정하고, 서로 묶어주고, 정렬해주는 식으로 세포의 형태를 유지해준다.

=== 유전 물질 ===
[[DNA]]와 [[RNA]]이라는 두 가지의 유전 물질이 존재한다. 대부분의 [[유기체]]는 오랜기간 정보를 저장하기 위해 DNA를 사용하지만, 일부 바이러스([[레트로바이러스]] 등)는 RNA을 이용하여 유전정보를 저장한다. 각 유기체에 해당하는 정보는 DNA나 RNA 순서에 [[유전 암호|암호화]]되어 저장된다. 또한 RNA는 [[mRNA]] 및 [[리보솜]] RNA를 통해 정보 전달 및 [[효소]] 합성등에도 사용된다.

[[원핵세포]]의 유전 물질은 [[세포질]]의 [[핵양체]] 영역에 있는 단순한 순환 [[DNA]] 분자(세균 [[염색체]])에 저장된다. [[진핵세포]]의 유전 물질은 따로 존재하는 [[세포핵]] 내부에 직선 DNA 형태로 저장된다. 또한 이와는 별개로 추가적인 유전 물질이 [[미토콘드리아]]나 [[엽록체]]와 같은 [[세포소기관]]에 존재하기도 한다.

예를들어, 인간 세포에서 유전 물질 중 [[게놈|유전체]]는 [[세포핵]]에, [[미토콘드리아 유전체]]는 [[미토콘드리아]]에 존재한다. 세포핵 유전자는 [[염색체]]라고 불리는 46개의 직선 DNA 분자구조로 구성되어 있다. 미토콘드리아 유전체는 세포핵 DNA와는 달리 순환 구조를 지닌다. 미토콘드리아 유전체는 매우 적지만, 중요한 단백질을 합성한다.

외부의 유전 물질(대개는 DNA)이 인공적으로 세포에 주입될 수도 있다. 이 과정은 [[형질주입]]이라고 한다. 주입된 DNA가 원래 세포의 [[게놈|유전체]]에 성공적으로 추가되지 않는다면 주입된 DNA는 일시적으로 존재할 뿐이지만, 성공적으로 추가된다면 안정된 상태로 유지될 수 있다.

=== 세포소기관 ===
{{참고|세포소기관|설명=자세한 내용에 대해서는}}

인체는 [[심장]], [[폐]], [[콩팥]] 등과 같은 많은 종류의 [[기관 (생물)|장기]]를 가지고 있으며, 각각은 각자의 기능을 수행한다. 세포 역시 [[세포소기관]]이라고 불리는 작은 기관으로 구성되어 있으며, 각 기관은 각자의 역할을 수행한다. 진핵세포의 경우, 각 기관 역시 세포막에 싸여있다.

* 세포핵 - 세포의 정보 창구: [[세포핵]]은 [[진핵세포]]에서 가장 두드러진 기관이다. [[게놈|유전체]]를 가지고 있으며, [[DNA]] 복제 및 [[RNA]] 합성이 이루어지는 곳이다. 세포핵은 둥근 모양을 가지고 있으며, [[핵막]]으로 불리는 이중 세포막에 의해 [[세포질]]과 구분된다. 핵막은 DNA 구조 및 복제 과정을 지켜준다. 복제 과정 중에, DNA는 특수한 [[mRNA]]라는 RNA에 복제된다. mRNA는 이후 세포핵을 빠져나와서 특수한 단백질로 변화하게 된다. [[원핵세포]]에서, DNA 복제 과정은 세포질에서 일어난다.


[[식물]], [[동물]], [[균류]], [[원생생물]]은 모두 [[진핵생물]]이다. 이들 진핵세포는 일반적인 원핵세포보다 약 15배 더 넓으며, 부피로는 1,000배 이상 더 클 수 있다. 원핵세포와 비교했을 때 진핵생물의 주요 특징으로는 구획화, 즉 특정 활동이 일어나는 막으로 둘러싸인 [[세포소기관]]이 존재한다는 것이다. 이 중에서 가장 중요한 것은 세포의 [[DNA]]가 들어있는 세포소기관인 [[세포핵]]이다.<ref name="NCBI"/> 진핵생물(eukaryote)이라는 이름은 "진짜 핵(true kernel (nucleus))"을 뜻하는 단어에서 유래하였다. 진핵생물과 원핵생물의 다른 차이점들은 다음과 같다.
* 리보솜 - 단백질 합성기: [[리보솜]]은 [[진핵세포]]와 [[원핵세포]] 모두에 존재한다. 리보솜은 [[RNA]]와 [[단백질]]을 포함한 복잡한 구조이며, [[mRNA]]이 나타내는 유전 명령어를 분석하는 일을 한다. mRNA의 유전 코드를 정확한 [[아미노산]]의 순서로 만드는 과정은 [[번역 (유전학)|번역]]이라고 불린다. 단백질 합성은 모든 세포에서 중요하며, 하나의 세포에서도 수백-수천개의 리보솜이 존재하기도 한다.


* 원형질막은 기능상 원핵세포의 것과 유사하며, 세부적으로 약간의 차이가 있다. 세포벽은 존재할 수도 있고, 존재하지 않을 수도 있다.
* 미토콘드리아와 엽록체 - 세포내 발전기: [[미토콘드리아]]는 모든 [[진핵세포]]의 [[세포질]]에 다양한 수, 모양, 크기로 존재하는 자기 복제 기관이다. 즉 미토콘드리아는 원래 세포의 유전 물질과는 달리 스스로의 [[게놈|유전체]]를 가지고 있다. 미토콘드리아는 진핵세포에서 에너지 생산을 담당하며, 에너지 생산은 복잡한 과정의 [[대사경로]]를 통해 이루어진다. [[엽록체]]는 미토콘드리아보다도 크며, 태양 에너지를 [[광합성]]을 통해 [[화학 에너지]]로 바꾼다. 미토콘드리아와 마찬가지로 엽록체 역시 스스로의 유전체를 가지고 있다. 엽록체는 식물이나 해조류와 같은 광합성을 하는 진핵세포만이 가지고 있다. 다양한 종류의 변형 엽록체 역시 존재한다. 이는 일반적으로 [[색소체]]라고 불리며, 저장에 관련한다.
* 진핵생물의 [[염색체]]는 선형 DNA와 [[히스톤 단백질]]로 구성되어 있다. 모든 염색체의 DNA는 [[세포핵]]에 존재하며, 세포핵은 핵막에 의해 세포질과 분리되어 있다.<ref name="NCBI"/> [[미토콘드리아]]와 [[엽록체]]와 같은 세포소기관도 DNA를 가지고 있다.
* 많은 진핵세포들은 [[섬모]]를 가지고 있다. 섬모는 화학감지, [[기계감지]], [[열감지]]에서 중요한 역할을 한다. 따라서 각각의 섬모는 다수의 세포 내 신호전달 경로를 조정하는 감각 세포의 더듬이로 볼 수 있으며, 때로는 신호전달을 섬모의 운동이나 세포 분열과 세포 분화에 결합시킨다.<ref name="Christenson2008">{{cite journal | vauthors = Satir P, Christensen ST | title = Structure and function of mammalian cilia | journal = Histochemistry and Cell Biology | volume = 129 | issue = 6 | pages = 687–93 | date = June 2008 | pmid = 18365235 | pmc = 2386530 | doi = 10.1007/s00418-008-0416-9 | url = http://www.springerlink.com/content/x5051hq648t3152q/ | author3 = Søren T. Christensen | id = 1432-119X }}</ref>
* 운동성 진핵생물은 운동성 [[섬모]]나 [[편모]]를 사용하여 움직일 수 있다. 운동성 세포는 [[침엽수|침염수]]와 [[속씨식물]]에는 없다.<ref name=raven>PH Raven, Evert RF, Eichhorm SE (1999) Biology of Plants, 6th edition. WH Freeman, New York</ref> 진핵생물의 편모는 원핵생물의 편모보다 더 복잡하다.<ref>{{Cite journal|last=Blair|first=David F.|last2=Dutcher|first2=Susan K.|date=1992-01-01|title=Flagella in prokaryotes and lower eukaryotes|url=|journal=Current Opinion in Genetics & Development|volume=2|issue=5|pages=756–767|doi=10.1016/S0959-437X(05)80136-4|issn=0959-437X}}</ref>


{| class="wikitable" style="margin-left: auto; margin-right: auto;"
* 소포체와 골지장치 - 거대 분자 관리자: [[소포체]]는 분자를 특정한 목적지로 수송하는 망의 역할을 담당한다. 주된 소포체에는 두 종류가 있는데, [[리보솜]]을 표면에 지닌 [[조면소포체]]와 지니지 않는 [[활면소포체]]이다. 소포체에 있거나 세포 밖으로 나갈 단백질에 대한 mRNA의 번역은 조면소포체에 붙은 리보솜에서 이루어진다. 활면소포체는 [[지방]] 합성, [[해독]], [[칼슘]] 보관에 중요한 역할을 한다. 이외에도 [[근육]]에서 [[칼슘]] 보관에 주로 사용되는 [[근소포체]] 역시 존재한다. 골지체로도 불리는 [[골지장치]]는 세포의 중추 전달 체계이며, 단백질 처리, 전송등을 담당한다. 이 두 세포소기관은 많은 양의 접힌 세포막으로 이루어져 있다.
|+원핵세포와 진핵세포의 특징 비교

|-
* 리소좀과 과산화소체 - 세포 소화계: [[리소좀]] 과 [[과산화소체]]는 때로 세포의 쓰레기 처리 시스템이라고도 불린다. 두 기관은 둥글게 생겼으며, 단층의 세포막으로 구성되며, 화학 반응을 촉진시키는 많은 양의 소화 [[효소]]를 지닌다. 예를 들어, 리소좀은 [[단백질]], [[핵산]], [[다당류]] 등을 분해하는 30개 이상의 효소를 지니고 있다. 여기서 진핵세포의 세포막에 의한 구분의 중요성을 알 수 있다. 즉 세포막이 없이는 이러한 파괴적인 효소를 지닌 채 세포가 존재할 수 없을 것이다.
!

* 중심소체 - [[중심소체]]는 세포분열을 도와준다. 동물 세포의 경우 두 개의 중심소체를 지니고 있으며, 일부 [[균류]] 및 [[해조류]]에서도 발견되기도 한다.

* 액포 - [[액포]]는 영양분 및 노폐물을 저장한다. 일부 액포는 추가 수분을 저장하기도 한다. 액포는 종종 액체로 채워진 공간을 의미하기도 하며, 세포막으로 둘러싸여 있다.

== 세포의 구조 ==
=== 원핵세포 ===
[[원핵세포]]는 [[세포핵]]을 둘러싸는 [[핵막]]이 없다는 점에서 [[진핵세포]]와 큰 차이를 지닌다. 또한 진핵세포에게서 특징적인 세포간의 소기관 및 구조물을 가지고 있지 않다. 중요한 예외는 [[리보솜]]으로, 진핵세포와 원핵세포에 모두 존재한다. [[미토콘드리아]], [[골지장치]], [[엽록체]]와 같은 [[세포소기관]]의 대부분의 기능은 원핵세포에서는 세포막이 담당한다. 원핵세포는 3개의 영역을 지닌다. [[편모]]와 [[필리]](세포 표면에 붙어 있는 [[단백질]])라고 불리는 부속 기관 영역, [[피막]], [[세포벽]], [[세포막]]으로 구성된 세포외막(cell envelope) 영역, 마지막으로 [[게놈|유전체]](DNA) 와 [[리보솜]] 및 여러가지 세포 물질을 포함한 [[세포질]] 영역이 바로 그것이다.
* 세포막(인지질 이중층)은 세포 내부와 외부를 구분지으며 필터 및 통신의 역할을 담당한다.
* 대부분의 원핵세포는 [[세포벽]]을 지니고 있다. 세균인 [[미코플라스마]] 등이 예외이다. 세포벽은 세균에서는 [[펩타이드글리칸]]으로 구성되며, 외부힘에 대해 추가적인 벽으로 작용한다. 또한 세포벽은 [[저장성]] 환경에 대한 [[삼투압]]의 영향으로 세포가 파열되는 것을 막아준다. 세포벽은 [[균류]] 등의 진핵세포에도 존재하지만, 화학 구성이 다르다.
* 원핵세포의 [[염색체]]는 일반적으로 순환구조이다. 예외는 [[관절염]]을 유발하는 ''Borrelia burgdorferi''이다. 유전물질을 감싸주는 ''세포핵''이라는 막이 실제로는 없음에도 DNA는 [[핵양체]]에 모여 있다. 원핵세포는 [[플라스미드]]라는 추가염색체 DNA를 가지기도 하며, 이 역시 순환구조이다. 플라스미드는 추가적인 기능을 하는데, 항생물질에 대한 저항과 같은 것이다.

=== 진핵세포 ===
세포에는 진핵세포와 원핵세포 두 종류가 있다. 원핵세포가 일반적으로 그 스스로 생명체인것에 비해 진핵세포는 일반적으로 다세포 유기체에서 발견된다. [[진핵세포]]는 일반적인 원핵세포에 비해 10배 가량 크고, 부피로 따지면 1000배나 크다. 원핵세포와 진핵세포의 가장 큰 차이는 진핵세포의 경우 특정 [[세포대사]]를 하는 세포의 일부분이 [[세포막]]에 둘러 싸여 있다는 것이다. 가장 중요한 부분은 [[세포핵]]이며 진핵세포의 DNA를 가지고 있는 부분을 세포막으로서 경계짓고 있다. 진핵세포의 진핵(眞核)이라는 이름 역시 "진실된 세포핵"이 있다는 의미이다.

기타 차이점은 다음과 같다.
* [[세포막]]은 [[원핵세포]]의 세포막과 기능면에서는 유사하나 구성에서 약간 차이가 있다. [[세포벽]]이 있을 수도, 없을 수도 있다.
* 진핵세포의 DNA는 [[염색체]]라고 불리는 하나 혹은 그 이상의 직선 분자 구조로 되어 있다. 매우 압축되어 있으며, [[히스톤]] 주위로 졉혀 있다. 모든 DNA는 [[세포질]]과 분리되어 [[세포핵]]에 존재한다. 일부 [[세포소기관]]은 소량의 DNA를 가지기도 한다.
* 진핵세포는 [[섬모]]나 [[편모]]를 이용하여 움직인다. 편모라고 해도 [[원핵세포]]의 편모에 비해서 더욱 복잡하다.

{| align="center" class="toccolours" border="1" style="border:1px solid gray; border-collapse:collapse;"
|+'''표 1: 원핵세포와 진핵세포의 비교'''
|-
|&nbsp;
![[원핵세포]]
![[원핵세포]]
![[진핵세포]]
![[진핵세포]]
|-
|-
!전형적인 생물
!일반적인 [[유기체]]
|[[박테리아]], [[고세균]]
|[[세균]], [[고세균]]
|[[원생생물]], [[균류]], [[식물]], [[동물]]
|[[원생생물]], [[균류]], [[식물]], [[동물]]
|-
|-
!일반적인 크기
!전형적인 크기
|약 1~5 [[마이크로미터|µm]]<ref name="CampbellBiology320">{{cite book | title=Campbell Biology—Concepts and Connections | publisher=Pearson Education | year=2009 | page=320}}</ref>
|~ 1-10 [[마이크로미터|µm]]
|약 10~100&nbsp;µm<ref name=CampbellBiology320 />
|~ 10-100 [[마이크로미터|µm]] (꼬리를 제외한 [[정자]]는 더 작다)
|-
|-
![[세포핵]]의 형태
![[세포핵|핵]]의 유무
|[[핵양체]] 영역; 실제 세포핵이 없다
|핵이 없음, [[핵양체]]가 존재함.
|2중막으로 둘러싸인 핵이 있음
|이중 세포막 형태의 세포핵
|-
|-
!DNA
![[DNA]]
|원형 DNA(일반적으로)
|대개 순환형태
|선형 DNA([[히스톤 단백질]]과 결합하여 [[염색체]]로(염색질)로 존재함)
|[[히스톤]] 단백질을 포함한 직선 분자 유전자
|-
|-
![[전사 (생물학)|전사]]/[[번역 (생물학)|번역]]
!RNA/[[단백질]] 합성
|[[세포질]]에서 일어남
|[[세포질]]
|[[전사 (생물학)|RNA 합성]]은 핵<br />[[번역 (생물학)|단백질 합성]]은 세포질
|RNA-합성은 [[세포핵]]에서, 단백질 합성은 세포질에서 일어남
|-
|-
![[리보솜]]
![[리보솜]]
|70S (50S+30S)
|50S와 30S
|80S (60S+40S)
|60S와 40S
|-
|-
![[세포질]] 구조
!세포질 구조
|비교적 단순한 구조
|거의 구조가 없다
|매우 구조적이며, [[세포골격]]이 있다
|[[내막계]]와 [[세포골격]]에 의해 고도로 구조화 됨.
|-
|-
!이동 담당
![[화학주성]](-走性)
|[[플라젤린]]으로 이루어진 [[편모]]
|[[플라젤린]]으로 구성된 [[편모]]
|[[미세소관]]을 가지고 있는 편모와 [[섬모]], [[액틴]]을 가지고 있는 [[사상위족]]과 [[접착용 세포족]]
|[[튜불린]]으로 이루어진 편모 및 [[섬모]]
|-
|-
![[미토콘드리아]]
![[미토콘드리아]]
|없음
|없음
|있음
|하나에서 수십 개
|-
|-
![[엽록체]]
![[엽록체]]
|없음
|없음
|[[식물]]과 [[조류 (수생 생물)|조류]]에 있음
|[[해조류]] 및 [[식물]]
|-
|-
!세포의 수
!조직
|대개 단세포
|일반적으로 단세포
|단세포, [[군체]], 특화된 세포를 가지는 다세포 유기체
|단세포 또는 군체 또는 분화된 세포를 가지고 있는 다세포 생물
|-
|-
![[세포분열]]
![[세포 분열]]
|이분법
|[[이분열]]
|[[유사분열]] <br />[[감수분열]]
|[[유사 분열]] (분열 또는 출아) <br />[[감수 분열]]
|}

{| align="center" class="toccolours" border="1" style="border:1px solid gray; border-collapse:collapse;"
|+'''표 2: [[동물]] 세포와 [[식물]] 세포의 비교'''
|-
|-
![[염색체]]
|
|단일 염색체
!일반 동물 세포
|1개 이상의 염색체
!일반 식물 세포
|-
|- valign="top"
!막
!세포소기관
|[[세포막]]
|
|세포막 및 막으로 둘러싸인 세포소기관
* [[세포핵]]
** [[핵소체]]
* [[조면소포체]]
* [[활면소포체]]
* [[리보솜]]
* [[세포골격]]
* [[골지체]]
* [[세포질]]
* [[미토콘드리아]]
* [[소포 (세포)|소포]]
* [[액포]]
* [[리소좀]]
* [[중심소체]]
|
* [[세포핵]]
** [[핵소체]]
* 조면소포체
* 활면소포체
* [[리보솜]]
* [[세포골격]]
* [[골지체]] (dictiosomes)
* [[세포질]]
* [[미토콘드리아]]
* [[소포 (세포)|소포]]
* [[엽록체]] 및 기타 [[색소체]]
* 리소좀
* [[중심 액포]]
** [[액포막]]
* [[과산화소체]]
* [[글리옥시좀]]
|- valign="top"
!추가 구조
|
* [[섬모]]
* [[편모]]
* [[세포막]]
|
* [[세포막]]
* [[세포벽]]
* [[세포질 연락사]]
* [[편모]] (생식자에만 존재)
|}
|}


== 세포의 기능 ==
=== 세포의 모양과 크기 ===
세포의 형태는 생물의 종류에 따라, 또는 같은 생물이라도 [[조직 (생물학)|조직]]이나 [[기관 (해부학)|기관]]의 종류에 따라 다양하다. 그것은 세포의 기능과도 관계가 있지만 외부 요인, 예를 들어 기계적인 압력이나 표면 장력 등에 의해서도 결정된다. 단일 세포는 보통 구형이 되기 쉽지만 특별한 것(구균)을 제외하면 구형의 세포는 드물다. 실제로는 공모양이나 약간 변형된 타원체가 된 것(예: 난세포, [[꽃가루|꽃가루 세포]], [[세균]]), 세포 표면에 편모나 섬모가 나 있는 것(예: [[정자 (생물학)|정자]], 유주자(遊走子), 여러 가지 [[원생동물]]) 등이 있다. 또한, [[아메바]], [[백혈구]], [[점균류]]의 변형체처럼 일정한 형태를 갖지 않고 모양이 끊임없이 바뀌는 세포도 있다.
=== 세포 성장 및 대사 ===
{{참고|세포성장|세포대사|설명=자세한 내용에 대해서는}}


== 세포 내 구성 성분 ==
세포분열과 다음번 세포분열 사이에는 대사과정을 통해 세포가 성장한다. [[세포대사]]는 세포가 영양소를 처리하는 과정이다. 세포대사는 크게 두 과정으로 이루어진다. 하나는 에너지를 얻기 위해 복잡한 분자를 쪼개는 과정인 [[분해대사]]이며, 다른 하나는 복잡한 분자를 구성하고 다른 기능을 수행하기 위해 에너지를 사용하는 과정인 [[합성대사]]이다. 예로, 복잡한 분자인 설탕은 보다 덜 복잡한 [[글루코스]]라는 다당류로 분해된다. 글루코스는 두 경로를 통해 에너지 형태인 [[아데노신 삼인산]](ATP)으로 더욱 쪼개어진다.
[[원핵세포]]든 [[진핵세포]]든 모든 세포들은 세포를 둘러싸고 있고, 세포 안팎으로의 물질 출입을 조절하고(선택적 막 투과성), [[막전위]]를 유지하는 [[세포막|막]]을 가지고 있다. 막의 안쪽에서 [[세포질]]은 세포 부피의 대부분을 차지한다. 모든 세포([[헤모글로빈]]을 최대로 수용하기 위해 세포핵과 대부분의 세포소기관이 없는 [[적혈구]]는 제외)에는 유전 물질인 [[DNA]]와 [[RNA]]가 있으며, DNA와 RNA에는 세포의 중요 기구인 [[효소]]와 같은 다양한 [[단백질]]을 만드는데 필요한 정보가 들어있다. 세포에는 다른 종류의 [[생체분자]]들도 있다. 이 문서에서는 이러한 기본적인 [[세포의 구성 성분]]들을 열거한 다음 해당 기능을 간략하게 설명한다.


=== 세포막 ===
첫 번째 경로는 [[해당과정|해당]](解糖) 과정이다. 해당 과정은 산소를 필요로 하지 않으며 [[무산소성 대사]]라고도 한다. 각 반응은 수소 이온을 생성하며, 이는 에너지 단위인 ATP를 얻기 위해 사용된다. [[원핵세포]]에서 해당과정은 에너지를 전환하는 유일한 방법이다. [[진핵세포]]에서 가능한 두 번째 경로는 [[크레브스 회로]] 혹은 [[구연산 회로]]라고 불리는 과정이다. 이는 [[미토콘드리아]]에서 일어나며, 모든 세포 기관을 동작시킬만큼의 충분한 ATP를 생산할 수 있다.
{{Main|세포막}}
[[File: Cell membrane detailed diagram en.svg|thumb|upright=1.35|세포막의 상세 구조]]
[[세포막]] 또는 원형질막은 세포의 세포질을 둘러싸고 있는 [[생체막]]이다. 동물에서 세포막은 세포의 바깥쪽 경계이며 식물과 원핵생물에서는 대개 세포막 바깥쪽이 [[세포벽]]으로 덮여 있다. 세포막은 주변 환경으로부터 세포를 분리, 보호하는 역할을 하며, 대부분 [[양친매성]]([[소수성]] 및 [[친수성]] 부분을 모두 가진) [[인지질 이중층]]으로 구성되어 있다. 따라서 세포막을 인지질 이중층 또는 유동 모자이크 막이라고 한다. 세포막에는 세포 안팎으로 물질들을 이동시키는 통로 및 펌프 역할을 하는 다양한 [[단백질]] 분자들이 존재한다.<ref name="NCBI"/> 막은 물질([[분자]] 또는 [[이온]])들을 자유롭게 통과시키거나 제한적으로 통과시키거나 아예 통과시키지 않을 수 있다는 점에서 반투과성이고 선택적 투과성이다. 세포막은 또한 세포가 [[호르몬]]과 같은 외부 신호 분자를 감지할 수 있도록 하는 [[수용체]] 단백질을 가지고 있다.


=== 세포분열 ===
=== 세포골격 ===
{{Main|세포골격}}
{{참고|세포분열|설명=자세한 내용에 대해서는}}
[[File:DAPIMitoTrackerRedAlexaFluor488BPAE.jpg|thumb|내피 세포의 형광 이미지. 핵은 청색으로 염색되었고, [[미토콘드리아]]는 적색으로 염색되었으며, 미세섬유는 녹색으로 염색되었다.]]
[[세포골격]]은 세포의 형태를 조직하고 유지하며, 세포소기관을 고정시키는 역할을 한다. 또한 세포골격은 세포막을 통과하여 이동하기 어려운 물질들은 세포막으로 감싸서 세포 내로 끌어들이는 [[세포 내 섭취]]를 돕고, [[세포 분열]] 후 딸세포들을 분리하는 [[세포질분열]]을 돕는다. 그리고 세포골격은 성장과 이동 과정에서 세포의 일부를 움직일 수 있게 한다. 진핵세포의 세포골격은 [[미세섬유]], [[중간섬유]], [[미세소관]]으로 구성되어 있다. 이들과 관련된 다수의 단백질들이 있으며, 각각의 세포골격의 방향을 정하고, 결합, 정렬함으로써 세포의 구조를 조절한다.<ref name="NCBI"/> 원핵생물의 세포골격은 잘 연구되지는 않았지만, 세포 형태의 유지, [[세포 극성]], 세포질분열에 관여한다.<ref>{{cite journal | vauthors = Michie KA, Löwe J | title = Dynamic filaments of the bacterial cytoskeleton | journal = Annual Review of Biochemistry | volume = 75 | issue = | pages = 467–92 | year = 2006 | pmid = 16756499 | doi = 10.1146/annurev.biochem.75.103004.142452 }}</ref> 미세섬유의 소단위체 단백질은 [[액틴]]이라고 불리는 작은 단량체 단백질이다. 미세소관의 소단위체는 [[튜불린]]이라 불리는 이량체 분자이다. 중간섬유는 상이한 조직에서 세포 유형에 따라 소단위체가 달라지는 헤테로폴리머이다. 중간섬유의 소단위체 단백질들에는 [[비멘틴]], [[데스민]], [[라민 (단백질)|라민]](라민 A, B, C), [[케라틴]](다중 산성 및 염기성 케라틴), 신경필라멘트 단백질(NF-L, NF-M)등이 있다.


=== 유전 물질 ===
세포분열은 하나의 모세포가 두 개의 딸세포로 분해되는 과정이다. 이 과정은 [[다세포 생물]]에서는 성장을 의미하며, [[단세포 생물]]에서는 생식을 의미한다. [[원핵세포]]는 [[이분열]]에 의해 분열되며, [[진핵세포]]는 대개 [[유사분열]]이라 불리는 [[세포핵분열]] 과정을 거친 뒤 [[세포질 분열]] 과정을 통해 세포분열을 한다. [[이배체]] 세포는 [[일배체]] 세포를 만들기 위해 [[감수분열]]을 한다. [[일배체]]는 다세포 생물에서 [[생식자]]의 역할을 수행하며, 새로운 [[이배체]] 세포를 구성하기 위해 [[세포핵융합]]을 한다.
[[디옥시리보핵산]](DNA)과 [[리보핵산]](RNA)이라는 두 가지 종류의 유전 물질이 존재한다. 세포는 장기적인 정보 저장을 위해 DNA를 사용한다. 생물에 들어있는 유전 정보는 DNA의 염기 서열에 [[유전 부호|암호화]]되어 있다.<ref name="NCBI"/> RNA는 정보 전달(예: [[mRNA]]), [[효소]] 기능(예: [[rRNA]]), 단백질 [[번역 (생물학)|번역]] 과정 동안 아미노산을 운반하는데(예: [[tRNA]])을 하는데 사용된다.

원핵생물의 유전 물질은 세포질의 [[핵양체]]에서 원형 DNA로 존재한다. 진핵생물의 유전 물질은 핵 내부에 [[염색체]]라고 불리는 선형 분자로 주로 존재하며, 일반적으로 [[미토콘드리아]] 및 [[엽록체]]([[세포 내 공생설]] 참조)와 같은 일부 세포소기관에도 유전 물질이 존재한다.<ref name="NCBI"/>

사람의 세포는 [[세포핵]]([[게놈|핵 게놈]])과 [[미토콘드리아]]([[미토콘드리아 게놈]])에 유전 물질을 가지고 있다. 사람에서 핵 게놈은 선형 [[DNA]]와 [[히스톤 단백질]]로 구성된 46개의 [[염색체]]로 이루어져 있는데, 이 중 22쌍은 [[상염색체]]이고, 1쌍은 [[성염색체]]이다. 미토콘드리아 게놈은 핵 안의 선형 DNA와 구별되는 원형 DNA이다. [[미토콘드리아 DNA]]는 핵 염색체에 비해 매우 작지만,<ref name="NCBI"/> 미토콘드리아에서의 에너지 생산과 특정 tRNA들의 생성과 관련된 13개의 유전자를 암호화하고 있다.

외부에서 유래된 유전 물질(가장 일반적으로 DNA)은 또한 [[형질주입]]이라 불리는 과정에 의해 세포 내에 인위적으로 도입될 수 있다. DNA가 세포의 [[게놈]]에 삽입되지 않으면 일시적으로 존재할 수 있고, 게놈에 삽입되면 안정적으로 존재할 수 있다. 특정 [[바이러스]]들은 또한 유전 물질을 숙주의 게놈에 삽입한다.

=== 세포소기관 ===
{{Main|세포소기관}}
[[세포소기관]]은 인체의 [[기관 (해부학)|기관]](예: 심장, 폐, 콩팥과 같이 각각의 기관들이 다른 기능을 수행함)과 유사한 한 가지 이상의 중요 기능을 수행하기 위해 적응 및 전문화된 세포의 일부분이다.<ref name="NCBI"/> 진핵세포와 원핵세포는 둘 다 세포소기관을 가지고 있지만, 원핵세포의 세포소기관은 더 단순하고 원핵세포에는 막으로 둘러싸인 세포소기관이 없다.

세포에는 여러 종류의 세포소기관이 있다. 일부 세포소기관(예: [[세포핵]], [[골지체]])은 일반적으로 1개인 반면, 다른 세포소기관(예: [[미토콘드리아]], [[엽록체]], [[퍼옥시좀]], [[리소좀]])은 갯수가 많을 수 있다(수십 개~수천 개). [[세포기질]]은 세포를 채우고 세포소기관들을 둘러싸고 있는 점착성 액체이다.

==== 진핵세포 ====
[[File:HeLa Hoechst 33258.jpg|thumb|DNA가 청색으로 염색된 사람의 암세포([[헬라 세포]]). 가운데 세포와 오른쪽의 세포는 간기에 있어서 염색체가 응축되어 있지 않고, 핵 전체가 표지된다. 왼쪽의 세포는 [[유사 분열]] 중에 있으며 염색체가 응축되어 있다.]]
* '''세포핵''': 세포의 정보 중심인 [[세포핵]]은 [[진핵세포]]에서 발견되는 가장 눈에 띄는 세포소기관이다. 세포핵에는 [[염색체]]가 있으며, 거의 모든 [[DNA 복제]] 및 RNA 합성([[전사 (생물학)|전사]])가 일어난다. 세포핵은 구형이며, [[핵막]]이라고 불리는 이중막에 의해 세포질과 구분되어 있다. 핵막은 세포의 구조를 손상시키거나 세포의 처리 과정을 방해할 수 있는 다양한 분자들로부터 세포의 DNA를 분리하고 보호한다. 전사 과정 동안 [[DNA]]는 [[전령 RNA]](mRNA)로 [[전사 (생물학)|전사]]된다. 그런 다음 mRNA는 세포질로 운반되어, 특정 단백질 분자를 합성하는데 이용된다. [[인 (세포핵)|인]]은 [[리보솜]]을 구성하는 [[rRNA]]가 합성되는 장소이고, 리보솜 합성에 관여하는 핵 내의 특정 영역이다. [[원핵세포]]에서 [[전사 (생물학)|전사]]와 [[번역 (생물학)|번역]]은 [[세포질]]에서 일어난다.<ref name="NCBI"/>
* '''미토콘드리아와 엽록체''': 세포의 에너지를 생성한다. [[미토콘드리아]]는 모든 진핵세포의 세포질에서 다양한 수, 모양 및 크기로 생성되는 스스로 증식할 수 있는 세포소기관이다.<ref name="NCBI"/> 미토콘드리아는 [[세포 호흡]]이 일어나는 장소로 [[산화적 인산화]]에 의해 세포의 에너지를 생성하며, [[산소]]를 이용하여 영양소(일반적으로 [[포도당]]과 관련된)에 저장된 에너지를 사용하여 [[아데노신 삼인산|ATP]]를 생성한다. 미토콘드리아는 원핵생물처럼 [[이분법]]으로 증식한다. [[엽록체]]는 [[식물]]과 [[조류 (수생 생물)|조류]]에만 존재하며, [[광합성]]이 일어나는 장소로, 빛에너지를 이용하여 [[이산화 탄소]](CO<sub>2</sub>)와 [[물]](H<sub>2</sub>O)로부터 [[포도당]](C<sub>6</sub>H<sub>12</sub>O<sub>6</sub>)과 [[산소]](O<sub>2</sub>)가 생성되는 반응이 일어난다.

[[File:Endomembrane system diagram en.svg|thumb|upright=1.25|[[내막계]]의 구조]]
* '''소포체''': [[소포체]]는 세포질에 자유롭게 떠다니는 분자와 비교하여 특정 변형 및 특정 목적지를 목표로 하는 분자의 운반 네트워크이다. 소포체에는 표면에 [[리보솜]]이 붙어있는 거친면 소포체와 표면에 리보솜이 붙어있지 않은 매끈면 소포체라는 두 가지 형태가 있다.<ref name="NCBI"/> 매끈면 소포체는 칼슘 이온(Ca<sup>2+</sup>)의 저장 및 방출에 중요한 역할을 한다.
* '''골지체''': [[골지체]]의 주요 기능은 세포에 의해 합성되는 [[단백질]] 및 [[지질 (생물학)|지질]]과 같은 [[고분자]]들을 변형하고 포장하여, 세포 밖으로 분비하거나 세포의 다른 부위로 이동시키는 것이다.
* '''리소좀과 퍼옥시좀''': [[리소좀]]은 다당류, 지질, 핵산, 단백질 등을 분비하는 여러 가지 [[가수분해효소]]가 있어서 물질의 분해를 담당한다. 리소좀은 세포 내부로 들어온 [[세균]]이나 [[바이러스]]와 같은 외부 물질, 오래되고 손상된 [[세포소기관]]과 유기물 등의 세포 내 물질들을 분해하는 세포 내 소화를 담당한다. [[퍼옥시좀]]은 독성 [[과산화물]]을 제거하는 효소들을 가지고 있다. 세포는 이러한 파괴적인 효소들을 막으로 둘러싸서 수용하고 있다.<ref name="NCBI"/>
* '''중심체''': [[중심체]]는 [[세포골격]]의 조직자로 세포골격의 핵심 구성 요소인 [[미세소관]]을 생성한다. 중심체는 2개의 [[중심립]]으로 구성되어 있고, 주로 [[동물 세포]]에 존재하고 막이 없으며, [[세포 분열]]시 [[방추사]] 형성과 염색체의 이동에 관여한다. 일반적으로 균류와 식물에는 중심체가 없다.
* '''액포''': [[액포]]는 식물 세포에 주로 존재하며, 물을 흡수하여 식물 세포의 생장을 돕고, 식물 세포의 형태 유지 및 세포 내 수분량과 삼투압 조절에 관여한다. 영양소, 노폐물, 독성 물질, 색소 등을 저장하며, 식물 세포가 성숙함에 따라 발달한다. 식물 세포와 균류 세포의 액포는 일반적으로 동물 세포의 액포보다 크다.

==== 진핵세포 및 원핵세포 ====
* '''리보솜''': [[리보솜]]은 [[리보솜 RNA]](rRNA)와 [[단백질]]로 구성된 큰 복합체이다.<ref name="NCBI"/> 리보솜은 2개의 단위체(대단위체와 소단위체)로 구성되며, mRNA에 의해 전달되는 유전 정보에 따라 단백질을 합성하는 세포소기관이다. 리보솜은 세포질에 자유롭게 떠다니거나 막에 결합(진핵세포의 거친면 소포체 또는 원핵세포의 세포막)되어 있다.<ref>{{cite journal | vauthors = Ménétret JF, Schaletzky J, Clemons WM, Osborne AR, Skånland SS, Denison C, Gygi SP, Kirkpatrick DS, Park E, Ludtke SJ, Rapoport TA, Akey CW | title = Ribosome binding of a single copy of the SecY complex: implications for protein translocation | journal = Molecular Cell | volume = 28 | issue = 6 | pages = 1083–92 | date = December 2007 | pmid = 18158904 | doi = 10.1016/j.molcel.2007.10.034 }}</ref>

== 세포막 외부의 구조 ==
많은 세포들은 또한 세포막 외부에 전체적 또는 부분적으로 존재하는 구조들을 가지고 있다. 이들 구조는 [[반투과성막|반투과성 세포막]]에 의해 외부 환경으로부터 보호되지 않기 때문에 주목할 만하다. 이러한 구조들을 형성하려면 세포 외로 배출하는 과정을 통해 구성 요소들이 세포막을 가로질러 운반되어야 한다.

=== 세포벽 ===
{{Further|세포벽}}
많은 종류의 원핵세포와 진핵세포는 [[세포벽]]을 가지고 있다. 세포벽은 환경으로부터 세포를 기계적, 화학적으로 보호하는 역할을 하며, 세포막에 대한 추가적인 보호층이다. 다른 유형의 세포는 다른 물질로 구성된 세포벽을 가지고 있다. 식물 세포의 세포벽은 주로 [[셀룰로스]]로 구성되어 있고, 균류 세포의 세포벽은 [[키틴]]으로 구성되어 있으며, 세균의 세포벽은 [[펩티도글리칸]]으로 구성되어 있다.

=== 원핵세포 ===
==== 협막 ====
젤상의 [[협막]]은 일부 세균에서 세포막과 세포벽 외부에 존재한다. 협막은 [[폐렴 연쇄상구균]], [[수막염균]]에서와 같은 [[다당류]] 또는 [[탄저균]]에서와 같은 [[폴리펩타이드]] 또는 [[연쇄상구균]]에서와 같은 [[히알루론산]]일 수 있다. 협막은 일반적인 염색 방법으로 표시되지 않으며, [[먹물]] 또는 [[메틸 블루]]로 감지할 수 있다. 이를 통해 세포들 간의 높은 대비를 가능하게 해서 관찰을 용이하게 해준다.<ref>{{cite book | url=https://books.google.com/?id=N2GU-DYKkk0C&pg=PA87&lpg=PA87&dq=Prokaryotic+india+ink#v=onepage&q=india%20ink | title=Prokaryotes | publisher=Newnes | year=Apr 11, 1996 | isbn=9780080984735}}</ref>

==== 편모 ====
[[편모]]는 세포의 이동에 관여하는 세포소기관이다. 세균의 편모는 세포질에서 세포막을 통해 뻗어 나와서 세포벽을 통해 돌출되어 있다. 편모는 길고 두꺼운 실 모양의 부속물이며, 단백질로 구성되어 있다. 고세균과 진핵생물에서 각각 다른 종류의 편모가 발견된다.

==== 선모 ====
[[선모]]는 세균의 표면에서 발견되는 짧고, 가늘고 머리카락과 같은 필라멘트이다. 선모는 [[필린]]([[항원|항원성]])이라 불리는 단백질로 구성되어 있으며, 사람 세포의 특정 수용체에 세균이 부착([[세포 부착]])될 수 있도록 한다. 세균의 [[접합 (생물)|접합]]과 관련된 특별한 종류의 선모가 존재한다.

==세포 내 과정==
[[File:Three cell growth types.svg|thumb|upright=1.25|[[원핵세포]]는 [[이분법]]으로 분열하고, [[진핵세포]]는 [[체세포 분열]] 또는 [[감수 분열]]로 분열한다.]]

=== 복제 ===
{{Main|세포 분열}}
[[세포 분열]]은 단일 세포(모세포라고도 불림)가 두 개의 딸세포로 나뉘어지는 과정이다. 세포 분열은 [[다세포 생물]]의 생장([[조직 (생물학)|조직]]의 생장) 및 [[단세포 생물]]의 생식([[영양 생식]])으로 이어진다. [[원핵세포]]는 [[이분법]]으로 분열되는 반면, [[진핵세포]]는 일반적으로 [[체세포 분열]]에서 핵분열 과정을 거친 후 [[세포질 분열]]이 일어나 2개의 딸세포를 형성한다. 이배체 세포는 또한 [[감수 분열]]을 통해 보통 4개의 반수체 세포를 생성할 수 있다. 반수체 세포는 다세포 생물에서 배우자([[생식세포]])로 역할을 하며, 수정을 통해 새로운 이배체 세포([[수정란]])을 형성할 수 있다.

[[DNA 복제]] 또는 세포의 게놈 복제 과정은 세포가 [[유사 분열]]이나 이분법을 통해 분열할 때 일어난다.<ref name="NCBI"/> DNA 복제는 [[세포 주기]]의 S기 동안에 일어난다.

감수 분열에서 DNA는 1회 복제되지만, 세포는 연속 2회 분열한다. DNA 복제는 감수 1분열 이전 간기의 S기에서 일어난다. 감수 1분열과 감수 2분열 사이에서 DNA 복제는 일어나지 않는다.<ref>{{cite book|title=Campbell Biology—Concepts and Connections|year=2009|publisher=Pearson Education|page=138}}</ref> 모든 세포 활동과 마찬가지로 DNA 복제는 작업 수행을 위한 특이적인 단백질들을 필요로 한다.<ref name="NCBI"/>
[[File:Catabolism schematic.svg|thumb|left|[[단백질]], [[탄수화물]], [[지방]]의 [[이화작용]]에 대한 개요]]


=== 생장 및 물질대사 ===
[[DNA 복제]]는 세포분열이 일어날때마다 필요하다. 복제는 다른 세포 기능과 마찬가지로 기능을 수행하기 위해 특정한 단백질을 필요로 한다.
[[File:Proteinsynthesis.png|thumb|단백질 합성의 개요. [[세포핵]](하늘색) 내에서 [[유전자]](DNA, 남색)가 [[RNA]]로 [[전사 (생물학)|전사]]된다. RNA는 전사 후 변형 및 조절되어 성숙한 [[mRNA]](적색)를 형성한 다음 핵으로부터 [[세포질]](분홍색)로 수송되어 단백질로 [[번역 (생물학)|번역]]되는데 필요한 유전 정보를 제공한다. mRNA의 [[코돈]]은 [[tRNA]]의 안티코돈과 수소 결합에 의해 결합되어 [[리보솜]](하늘색)에 의해 단백질로 번역된다. 새로 합성된 단백질(검은색)은 종종 효과인자(주황색)와 결합하여 완전한 활성형이 되도록 추가로 변형될 수 있다.]]
{{Main|세포 생장|물질대사}}
연속적인 [[세포 분열]]들 사이(간기)에서, 세포는 [[물질대사]]를 활발히 하여 생장한다. 세포의 물질대사는 개별 세포가 영양소 분자들을 처리하는 과정이다. 물질대사는 세포가 복잡한 분자들을 분해하여 에너지와 [[환원제|환원력]]을 생성하는 [[이화대사]]와 세포가 에너지와 환원력을 사용하여 복잡한 분자들을 생합성하고 다른 생물학적 기능들을 수행하는 [[동화대사]]로 구분할 수 있다. 생물이 섭취한 [[탄수화물]]은 [[포도당]]과 같은 [[단당류]]로 분해될 수 있다. 세포에서 포도당은 [[세포 호흡]]을 통해 분해되어 생명 활동에 필요한 에너지 분자인 [[아데노신 삼인산|ATP]]를 생성하는데 사용된다.<ref name="NCBI"/>


=== 단백질 합성 ===
=== 단백질 합성 ===
{{참고|단백질 합성|설명=자세한 내용에 대해서는}}
{{Main|단백질 생합성}}
세포는 세포 활동의 조절 및 유지에 필수적인 새로운 [[단백질]]들을 합성할 수 있다. 이는 [[DNA]]와 [[RNA]]에 암호화되어 있는 정보에 기초하여 [[아미노산]]으로부터 새로운 단백질을 형성하는 과정이다. 단백질 합성은 일반적으로 [[전사 (생물학)|전사]]와 [[번역 (생물학)|번역]]의 두 가지 주요 단계로 구성되어 있다.


전사는 DNA에 저장되어 있는 유전 정보가 RNA로 옮겨지는 과정이다. 그리고 나서, 이 RNA 가닥은 [[전령 RNA]](mRNA)를 생성하기 위해 가공되는데, mRNA는 세포 안을 자유롭게 이동할 수 있다. mRNA 분자는 [[세포질]]에 위치한 [[리보솜]]이라 불리는 단백질-RNA 복합체와 결합하며, [[폴리펩타이드]]로 번역된다. 리보솜은 mRNA의 염기 서열에 기초하여 폴리펩타이드의 아미노산 서열을 결정한다. mRNA의 염기 서열은 리보솜 내의 결합 자리에서 [[운반 RNA]](tRNA) 분자와 결합함으로써 폴리펩타이드의 아미노산 서열과 직접적으로 관련된다. 새로운 폴리펩타이드는 기능성 3차원 단백질 분자로 접힌다.
단백질 합성은 세포가 [[단백질]]을 생산해내는 과정이다. DNA [[전사 (유전학)|전사]]는 [[mRNA]](전령 RNA) 분자를 DNA 주형으로부터 합성해내는 과정을 의미한다. 이 과정은 DNA 복제와 아주 유사하다. mRNA가 생성된 후에는 새로운 단백질 분자가 [[번역 (유전자)|번역]] 과정을 통해 합성된다.


=== 운동성 ===
단백질 합성을 담당하는 세포 기관은 [[리보솜]]이다. 리보솜은 RNA으로 구성되어 있으며 대략 80개의 서로 다른 단백질로 구성된다. 리보솜이 mRNA를 만나면, mRNA를 단백질로 [[번역 (유전자)|번역]]하는 과정이 시작된다. 리보솜은 단백질의 구성요소인 [[아미노산]]을 가지고 있는 [[tRNA]](전달 RNA)를 받아들인다. tRNA는 mRNA와 단백질간의 변환기로 작용한다. 아미노산은 점점 자라나서 [[폴리펩타이드]] 고리를 형성하며, 결국에는 단백질이 된다.
{{Main|운동성}}
단세포 생물은 음식물을 찾거나 포식자를 피하기 위해 움직일 수 있다. 운동의 일반적인 기작에는 [[편모]]와 [[섬모]]가 포함된다.


다세포 생물에서 상처 치유, 면역 반응, 암 [[전이 (의학)|전이]]와 같은 과정에서 세포가 움직일 수 있다. 예를 들어, 동물의 상처 치유 과정에서 백혈구는 상처 부위로 이동하여 감염을 일으킬 수 있는 미생물들을 죽인다. 세포의 운동성에는 많은 수용체, 가교, 묶음, 결합, 부착, 운동 그리고 다른 단백질들이 관여한다.<ref>{{cite web| first1 = Revathi | last1 = Ananthakrishnan | first2 = Allen | last2 = Ehrlicher | name-list-format = vanc |url=http://www.biolsci.org/v03p0303.htm |title=The Forces Behind Cell Movement |publisher=Biolsci.org |access-date=2009-04-17}}</ref> 이 과정은 세포의 앞쪽 가장자리의 돌출, 앞쪽 가장자리의 부착 및 세포 몸통과 뒷쪽에서의 탈부착, 세포를 앞쪽으로 당기기 위한 세포골격의 수축 등 세 단계로 나뉘어진다. 각 단계는 세포골격의 고유한 부분에 의해 생성되는 물리적 힘에 의해 추진된다.<ref name="AlbertsB">Alberts B, Johnson A, Lewis J. et al. Molecular Biology of the Cell, 4e. Garland Science. 2002</ref><ref name="Ananthakrishnan">{{cite journal | vauthors = Ananthakrishnan R, Ehrlicher A | title = The forces behind cell movement | journal = International Journal of Biological Sciences | volume = 3 | issue = 5 | pages = 303–17 | date = June 2007 | pmid = 17589565 | pmc = 1893118 | doi = 10.7150/ijbs.3.303 | url = http://www.biolsci.org/v03p0303.htm }}</ref>
단백질은 1차구조, 2차구조, 3차구조, 4차구조로 이루어지는데, 총 20종류의 아미노산이 어떻게 연결되는지에 따라 다르게 만들어진다. 이러한 구조별로 무한히 많은 단백질이 만들어진다고 보인다.


== 다세포화 ==
1차구조에 의해 아미노산들이 배열을 하게된다.
{{main|다세포 생물}}


=== 세포 분화 ===
2차구조에 의해, 나선이나 병풍구조 혹은 아무 규칙성이 없이 아무렇게나 꼬여있는 상태를 만들게 되고, 대표적인 예로 사람의 손톱과 모발을 구성하는 단백질인 [[케라틴]]을 들 수 있다.
[[File:C elegans stained.jpg|thumb|upright|세포핵이 강조되도록 염색된 [[예쁜꼬마선충]]]]
[[다세포 생물]]은 [[단세포 생물]]과는 달리 한 개 이상의 세포로 구성된 [[생물]]이다.<ref>{{cite book | last = Becker | first = Wayne M. | name-list-format = vanc | title = The world of the cell | publisher = Pearson Benjamin Cummings | series = | year = 2009 | doi = | isbn = 9780321554185 | page = 480|display-authors=etal}}</ref>


복잡한 다세포 생물에서 세포는 특정 기능에 적합한 상이한 [[세포 유형]]으로 분화된다. 포유류에서 주요 세포 유형으로는 [[피부|피부세포]], [[근육세포]], [[뉴런]], [[혈구]], [[섬유아세포]], [[줄기세포]] 등이 있다. 한 개체 내에서 세포 유형은 모양과 기능은 다르지만, 유전적으로는 모두 동일하다. 세포는 자신이 가지고 있는 [[유전자]]들의 차등 [[유전자 발현|발현]]으로 인해 [[유전자형]]은 동일하지만 다른 유형의 세포가 될 수 있다.
3차구조는 2차구조를 가진 단백질들이 공간적으로 꼬이고, 구부러지고 접히면서 입체구조를 갖게 된다. 이때 단백질 접힘(protein folding)현상이 나타난다. 예로는 세포의 원형질 속에 들어있는 대부분의 구형의 [[효소]]들이다.


대부분의 별개의 세포 유형들은 [[접합자]](zygote)라고 불리는 단일 [[전형성능]] 세포로부터 발생하며, 이는 [[발생 (생물학)|발생]] 과정동안 수백 가지 종류의 다른 세포 유형으로 [[세포 분화|분화]]된다. 세포의 분화는 서로 다른 환경 신호(예: 세포-세포 상호작용)와 본질적인 차이(예: [[세포 분열]] 중 [[분자]]들의 불균등한 분포로 인한 차이)에 의해 결정된다.
4차구조는, 3차구조를 지닌 단백질 분자들이 두개 이상 모여서 집합체를 형성하면서 만들어진다. 이런 과정을 거치며 생물학적 기능을 나타낸다. 예로서 [[헤모글로빈]]이 있다.


== 세포의 기원 ==
=== 다세포성의 기원 ===
다세포성은 [[남세균]], [[점액세균]], [[방선균목]], [[델타프로테오박테리아]], [[메타노사르키나속]]과 같은 몇몇 원핵생물들을 포함하여 적어도 25회 이상 독자적으로 진화해왔다.<ref name="Grosberg2007">{{cite journal | vauthors = Grosberg RK, Strathmann RR | url = http://www-eve.ucdavis.edu/grosberg/Grosberg%20pdf%20papers/2007%20Grosberg%20%26%20Strathmann.AREES.pdf | title = The evolution of multicellularity: A minor major transition? | journal = Annu Rev Ecol Evol Syst | year = 2007 | volume = 38 | pages = 621–54 | doi = 10.1146/annurev.ecolsys.36.102403.114735 }}</ref> 그러나 복잡한 다세포 생물은 동물, 균류, 갈조류, 홍조류, 녹조류, 식물 등 6개의 진핵생물 그룹에서만 진화해 왔다.<ref name="pmid21351878">{{cite journal | vauthors = Popper ZA, Michel G, Hervé C, Domozych DS, Willats WG, Tuohy MG, Kloareg B, Stengel DB | title = Evolution and diversity of plant cell walls: from algae to flowering plants | journal = Annual Review of Plant Biology | volume = 62 | issue = | pages = 567–90 | date = 2011 | pmid = 21351878 | doi = 10.1146/annurev-arplant-042110-103809 | url = http://public.wsu.edu/~lange-m/Documnets/Teaching2011/Popper2011.pdf | hdl = 10379/6762 }}</ref> 다세포성은 식물([[녹색식물]])에서는 반복적으로 진화해 왔고, [[동물]]에서는 1회~2회, [[갈조류]]에서는 1회, 그리고 [[균류]], [[점균류]], [[홍조류]]에서는 아마도 여러 번 진화를 거듭해 왔다.<ref>{{cite journal| last = Bonner | first = John Tyler | name-list-format = vanc |year=1998 |title=The Origins of Multicellularity |journal=Integrative Biology: Issues, News, and Reviews |volume=1 |issue=1 |pages=27–36 |url=http://courses.cit.cornell.edu/biog1101/outlines/Bonner%20-Origin%20of%20Multicellularity.pdf |format=PDF, 0.2 MB |issn=1093-4391 |doi=10.1002/(SICI)1520-6602(1998)1:1<27::AID-INBI4>3.0.CO;2-6 |url-status=dead |archive-url=https://web.archive.org/web/20120308175112/http://courses.cit.cornell.edu/biog1101/outlines/Bonner%20-Origin%20of%20Multicellularity.pdf |archive-date=March 8, 2012 }}</ref> 다세포성은 상호의존적인 생물들의 [[군체]], [[세포화]] 또는 [[공생|공생 관계]]에 있는 생물들로부터 진화해 왔을지도 모른다.
세포의 기원은 생명의 기원과 동일하며, 생명의 진화에서 가장 중요한 단계의 하나이다. 세포의 탄생은 생명 이전의 화학 물질에서 생물학적인 생명체로의 길을 만들었다.


다세포성의 첫 번째 증거는 35억~30억년 전에 살았던 [[남세균]]과 유사한 생물에서 나왔다.<ref name="Grosberg2007"/> 다세포 생물의 다른 초기 화석으로는 그리파니아 스피랄리스(''Grypania spiralis'')와 [[가봉]]의 [[고원생대]] 프랑스빌리언 그룹 화석 B층의 흑색 셰일 화석이 있다.<ref>{{cite journal | vauthors = El Albani A, Bengtson S, Canfield DE, Bekker A, Macchiarelli R, Mazurier A, Hammarlund EU, Boulvais P, Dupuy JJ, Fontaine C, Fürsich FT, Gauthier-Lafaye F, Janvier P, Javaux E, Ossa FO, Pierson-Wickmann AC, Riboulleau A, Sardini P, Vachard D, Whitehouse M, Meunier A | title = Large colonial organisms with coordinated growth in oxygenated environments 2.1 Gyr ago | journal = Nature | volume = 466 | issue = 7302 | pages = 100–04 | date = July 2010 | pmid = 20596019 | doi = 10.1038/nature09166 | bibcode = 2010Natur.466..100A }}</ref>
=== 최초의 세포 ===
생명이란 것을 [[DNA]] 분자라는 자기복제기의 개념으로 생각한다면, 세포는 두 개의 기본 목적을 만족한다. 즉 외부 환경에서의 보호와 생화학적인 행위의 국한이 그것이다. 외부 환경에서의 보호는 약한 [[DNA]] 고리를 변화하는 특히 해로운 환경에서 지키는 것이며, 세포가 진화하는 가장 큰 이유의 하나이다. 생화학적인 행위의 국한은 생물학적인 진화를 위해서 필수적이다. 세포에 포함되어 있지 않은 채 자유롭게 다니는 (즉 국한되지 않은) DNA 분자도 역시 효소를 생성하지만, 이 효소는 생산한 DNA 뿐만 아니라 주변의 DNA에도 이득(예를 들어 [[뉴클레오타이드]] 생산 등)을 준다. 즉 누군가 운 좋은 DNA 분자가 변이로부터 보다 나은 효소를 생산할 수 있는 능력을 얻게 되었다고 하더라도 이를 공유할 수 있으므로 DNA 분자는 [[자연선택|선택의 압력]]을 훨씬 낮게 느끼게 된다.


단세포 조상으로부터 다세포성의 진화는 실험실에서 포식을 선택적 압력으로 사용한 진화 실험에서 재연 실험되었다.<ref name="Grosberg2007"/>
만약 모든 DNA 분자가 세포 내에 존재한다면, 즉 생화학적인 행위가 세포 내부에 국한된다면, DNA가 생성하는 효소 역시 DNA 근처에 유지된다. DNA 분자는 다른 DNA가 생산하는 것이 아닌 자신이 생산하는 효소의 이득을 직접적으로 누리게 된다. 이는 다른 DNA 분자는 주변 DNA 분자의 긍정적인 변이로부터 어떠한 이득도 얻지 못하는 것임을 의미한다. 다시 말하면 긍정적인 변이는 변이를 포함하고 있는 세포 그 자체에게만 이득을 준다는 것이다. 이것이 현재 우리가 알고있는 생명의 진화의 가장 큰 요인인 것으로 생각된다. (이 설명은 단지 단순화된 설명일뿐이다. 실제 세포 등장 이전의 생명 형태의 분자구조는 [[RNA]] 형태였으며, 이는 복제기와 효소의 역할을 동시에 수행한다. 하지만 중심 이론은 동등하다.)


== 기원 ==
생화학적으로, [[프로티노이드]]로 구성되는 세포 형태의 타원체는 [[인산]]을 [[촉매]]로 사용해서 [[아미노산]]을 가열하면 관찰할 수 있다. 프로티노이드는 [[세포막]]의 여러 기본적인 기능을 가지고 있다. RNA 분자를 포함한 프로티노이드 기반의 원시 세포는 지구상에 처음으로 등장한 세포 형태일 가능성이 있다.
{{Main|생물의 진화 역사}}
세포의 기원은 지구 상의 생명체 역사의 시작인 [[생명의 기원]]과 밀접한 관련이 있다.


=== 최초의 세포의 기원 ===
또 다른 이론은 고대 연안의 격한 바닷가가 거대한 실험실과 같은 역할을 해서 최초의 세포를 만들기 위한 엄청난 수의 실험을 진행했다는 것이다. 해안에 부딪혀 부서지는 파도는 거품을 만들어낸다. 바다에 불어오는 바람은 표류물을 해안으로 가져오는 것처럼 물질을 해안으로 가져온다. 유기 분자 역시 같은 방식으로 해안선에 집중되었을 가능성이 있다. 얕은 해수는 따뜻했을 것이며, [[증발]]을 통해 더욱 분자 농도를 증가시켰다. 대부분이 수분으로 구성된 거품은 순간적으로 사라진것과는 달리, 유성의 거품은 보다 안정하며 이른바 "실험"에 보다 많은 시간을 제공했을 것이다. [[인지질]]은 생물 발생 이전의 바다에서 풍부했던 일반적인 유성 성분의 예이다. 인지질은 또한 중요한 특징을 가지는데, 같이 연결되면 [[이중 지방층]] 세포막을 형성할 수 있는 것이다. 단일 지방층은 유분만을 포함할 수 있으며, 수용성의 유기 분자를 내포할 수 없다. 반면 이중 지방층은 수분을 포함할 수 있으며, 이후 세포막을 구성했으리라 생각된다[https://web.archive.org/web/20140711153438/http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/P/Phospholipids.html].
[[File:Stromatolites.jpg|thumb|[[스트로마톨라이트]]는 남조류라고도 하는 [[남세균]]의 화석이다. 스트로마톨라이트는 지구 상에서 가장 오래된 화석이다. 사진의 화석은 10억년 전의 화석으로 미국의 [[글레이셔 국립공원 (미국)|글레이셔 국립공원]]에서 출토된 화석이다.]]
{{further|생명의 기원|세포의 진화}}


[[원시 지구]]에서 생명으로 이어진 분자들의 기원에 대한 몇 가지 이론이 있다. 이들 분자들은 운석을 타고 지구로 운반되었을 수도 있고([[머치슨 운석]] 참조), [[열수분출공]]에서 생성되었을 수도 있고, 또는 환원성 대기에서 번개에 의해 합성([[밀러와 유리의 실험]] 참조)되었을 수도 있다. 최초의 자기 복제의 형태가 무엇이었는지를 정의하는 실험 자료는 없다. [[RNA]]는 유전 정보를 저장하고 화학 반응을 촉매할 수 있기 때문에([[RNA 세계]] 참조), 최초의 자기 복제 분자인 것으로 생각되지만, 자기 복제 가능성이 있는 다른 실체, 예를 들어 [[펩타이드 핵산]]이 RNA보다 우선했을 수도 있다.<ref name=OrgelLE>{{cite journal | vauthors = Orgel LE | title = The origin of life – a review of facts and speculations | journal = Trends in Biochemical Sciences | volume = 23 | issue = 12 | pages = 491–95 | date = December 1998 | pmid = 9868373 | doi = 10.1016/S0968-0004(98)01300-0 }}</ref>
=== 진핵세포의 기원 ===
[[진핵세포]]는 [[원핵세포]]의 [[공생 (생물)|공생]]에서 진화한 것으로 생각된다. 특히 [[미토콘드리아]]나 [[엽록체]]와 같은 스스로의 DNA를 가지고 있는 [[세포소기관]]은 각각 [[세균]]이나 [[남조류]]가 과거 공생한 흔적이 아닐까 생각된다. 반면 이들을 포함하는 세포는 과거 [[고세균]]으로부터 유래한 것이라는 생각이다. 이러한 이론을 [[내부공생설]]이라고 한다.


최초의 세포는 약 35억년 전에 지구 상에 출현한 것으로 추정된다.<ref name="Origin1">{{cite journal | vauthors = Schopf JW, Kudryavtsev AB, Czaja AD, Tripathi AB | date = 2007 | title = Evidence of Archean life: Stromatolites and microfossils | journal = Precambrian Research | volume = 158 | issue = 3–4 | pages = 141–55 | bibcode = 2007PreR..158..141S | doi = 10.1016/j.precamres.2007.04.009 }}</ref><ref name="Origin2">{{cite journal | vauthors = Schopf JW | year = 2006 | title = Fossil evidence of Archaean life | journal = Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci | volume = 29 | issue = 361(1470) | pages = 869–885 | doi = 10.1098/rstb.2006.1834 | pmid = 16754604 | pmc = 1578735 }}</ref><ref name="RavenJohnson2002">{{cite book | first1 = Peter Hamilton | last1 = Raven | first2 = George Brooks | last2 = Johnson | name-list-format =vanc |title=Biology|url=https://books.google.com/books?id=GtlqPwAACAAJ|access-date=7 July 2013|year=2002|publisher=McGraw-Hill Education|isbn=9780071122610|page=68}}</ref> 최초의 세포는 무산소 호흡으로 유기물을 분해하여 에너지를 얻는 [[종속영양생물]]이었을 것이다. 최초의 세포의 세포막은 아마도 현대 생물의 세포막보다 더 단순하고, 투과성이 좋으며, 지질에 하나의 지방산 사슬을 가지고 있었을 것이다. 지질은 물에서 이중층 [[소포 (세포)|소포]]를 자발적으로 형성하는 것으로 알려져 있으며, RNA보다 우선했을 수 있지만, 최초의 세포막은 촉매 기능을 가지고 있는 RNA에 의해 생성되었을 수도 있고, 심지어 생성되기 전에 구조 단백질을 필요로 했을 수도 있다.<ref>{{cite journal | vauthors = Griffiths G | title = Cell evolution and the problem of membrane topology | journal = Nature Reviews. Molecular Cell Biology | volume = 8 | issue = 12 | pages = 1018–24 | date = December 2007 | pmid = 17971839 | doi = 10.1038/nrm2287 }}</ref>
하지만 [[수소발생소포]](hydrogenosome)와 같은 세포소기관이 미토콘드리아에 앞서 있었는가 혹은 그 반대인가 하는 논쟁은 현재 진행 중이다. 진핵세포의 기원에 관해서는 [[수소 가설]]을 참조하기 바란다.


=== 진핵세포의 기원 ===
== 세포의 생명 활동 ==
{{further|유성생식의 진화}}
생물체는 생물체 내에서 일어나는 화학반응(물질대사)를 통하여 생명활동에 필요한 에너지를 얻을 뿐만 아니라 생물체의 구성 성분을 합성하기도한다. 생명체 내에서 일어나는 물질대사 중 [[이화작용]]은 생물체가 섭취한 영양소를 분해하여 에너지를 만들어 내는 반응이고, [[동화작용]]은 이화작용으로 생성된 에너지를 이용하여 간단한 화합물로부터 복잡한 구조의 화합물을 만들어 내는 반응이다.
진핵세포는 원핵세포들의 공생 군집으로부터 진화한 것으로 보인다. 미토콘드리아와 엽록체와 같은 DNA를 가지고 있는 세포소기관은 독립적으로 생활하던 호기성 세균과 광합성 세균이 숙주세포와 공생하다가 분화된 것으로, 이러한 세포 내 공생설의 증거로는 [[미토콘드리아]]와 [[엽록체]]가 원핵생물과 유사한 자체의 원형 DNA와 리보솜을 가지고 있다는 점과 이중막 구조를 이루고 있다는 점 등이 있다.
<ref>이준규 외, 2012년, 고등학교 생명 과학1, 천재교육</ref>


[[하이드로제노솜]]과 같은 세포소기관이 [[미토콘드리아]]의 기원을 앞선 것인지 아닌지에 대해서는 여전히 상당한 논쟁이 있다(진핵세포의 기원에 대한 [[수소 가설]]을 참조).
== 역사 ==

* [[1632년]]-[[1723년]]: [[안톤 판 레이우엔훅]]이 [[렌즈]]를 갈아서 [[현미경]]을 만들고 빗물 속의 [[종벌레]]와 자신 입 속의 [[세균]] 등의 [[원생동물]]을 관찰하였다.
== 세포 연구의 역사 ==
* [[1665년]]: [[로버트 훅]]이 [[코르크]] 및 살아있는 식물 조직 내에서 세포를 관찰하였다. 그는 1665년에 ''마이크로그라피아(Micrographia)''라는 책을 출판하면서 [[코르크]]의 단면에 나타난 무수한 구멍을 ''cell''이라고 명명했다. 이 단어의 어원은 라틴어로 작은 방을 의미하는 ''cellua''에서 비롯되었다.
{{Main|세포설}}
* [[1839년]]: [[테오도르 슈반]]과 [[마티아스 슐라이덴]]이 식물 및 동물이 세포로 이루어져있으며, 세포가 구조와 성장의 기본 단위임을 설명하는 이른바 '''세포 이론'''을 확립하였다.
[[File:RobertHookeMicrographia1665.jpg|thumb|로버트 훅이 1665년에 그린 [[코르크]] 세포]]
* [[루이 파스퇴르]](1822-1895)는 생명체가 자연적으로 생겨난다던 [[자연발생설]]을 반증하였다.
* 1632~1723년: [[안톤 판 레이우엔훅]]은 [[렌즈]]를 갈아서 기본적인 [[광학 현미경]]을 제작하였고, [[종벌레]]와 같은 원생동물과 자신의 구강 속의 [[세균]] 등을 관찰하였다.
* [[Rudolph Virchow]]는 세포는 항상 [[세포분열]]을 통해 발생한다고 설명하였다.
* 1665년: [[로버트 훅]]은 [[코르크]]에서 세포를 발견했고, 이 후에 현미경을 사용하여 살아있는 식물 조직에서 세포를 관찰하였다. 훅은 자신의 저서 《마이크로그라피아》(Micrographia)<ref name="Hooke">{{cite book|last1=Hooke|first1=Robert|name-list-format=vanc|title=Micrographia: …|date=1665|publisher=Royal Society of London|location=London, England|pages=113|url=https://archive.org/stream/mobot31753000817897#page/113/mode/2up}}" … I could exceedingly plainly perceive it to be all perforated and porous, much like a Honey-comb, but that the pores of it were not regular […] these pores, or cells, […] were indeed the first microscopical pores I ever saw, and perhaps, that were ever seen, for I had not met with any Writer or Person, that had made any mention of them before this … " – Hooke describing his observations on a thin slice of cork. See also:
* [[1931년]] [[에른스트 루스카]]는 [[투과 전자 현미경]](TEM)을 [[베를린 대학]]에서 제작하였다. [[1935년]] 그는 광학 현미경 해상도의 두 배인 전자 현미경을 제작하고 기존에 볼 수 없었던 세포소기관을 관찰하였다.
[http://www.ucmp.berkeley.edu/history/hooke.html Robert Hooke]</ref>에서 세포(cell)라는 용어([[라틴어]] "cella"에서 유래함, "작은 방"<ref name="etymonline1"/> 을 의미)를 만들었다.
* [[1953년]] [[2월 28일]] [[제임스 왓슨]]과 [[프랜시스 크릭]]이 DNA의 [[이중 나선]] 구조를 발표하였다.
* 1839년: [[테오도어 슈반]]과 [[마티아스 야코프 슐라이덴]]은 식물과 동물이 세포로 이루어져 있다는 원리를 설명하고, 세포가 모든 생물의 구조적 단위일 뿐만 아니라 생명 활동이 일어나는 기능적 단위라는 세포설을 제창하였다.
* [[1981년]]: [[Lynn Margulis]]는 [[내부공생설]]을 설명하는 ''세포진화에서의 공생론''을 발표하였다.
* 1855년: [[루돌프 피르호]]는 세포는 기존의 살아있는 세포로부터만 만들어진다라고 주장하여 세포설을 완성하고, 일반화시켰다.
* 1859년: [[루이 파스퇴르]]는 실험을 통해 [[자연발생설]]을 부정하고, 생물은 생물을 통해 생겨난다는 [[생물속생설]]을 확립하였다([[프란체스코 레디]]는 1668년에 파스퇴르와 동일한 결론을 제안한 실험을 수행했다).
* 1931년: [[에른스트 루스카]]는 [[베를린 훔볼트 대학교]]에서 최초의 [[투과 전자 현미경]](TEM)을 제작했다. 1935년까지 루스카는 광학 현미경의 두 배의 해상도로 [[전자 현미경]]을 만들어 이전에는 관찰할 수 없었던 세포소기관들을 밝혀냈다.
* 1953년: [[로잘린드 프랭클린]]의 연구를 바탕으로 [[제임스 D. 왓슨]]과 [[프랜시스 크릭]]은 DNA의 이중 나선 구조에 대한 논문을 발표했다.
* 1981년: [[린 마굴리스]]는 독립적으로 생활하던 세균이 숙주세포와 공생하다가 진핵세포의 세포소기관으로 분화되었다는 가설인 [[세포 내 공생설]]을 발표했다.


== 같이 보기 ==
== 같이 보기 ==
{{Div col}}
* [[세포 독성]]
* [[식물 세포]]
* [[세포소기관]]
* [[세포 종류]]
* [[생체분자]]
* [[합포체]]
* [[생체고분자]]
* [[세포 피층]]
* [[세포 배양]]
* [[세포 배양]]
* [[줄기 세포]]
* [[사이토리시스]]
* [[원형질 분리]]
* [[사이토넴]]
* [[세포독성]]
* [[지질 뗏목]]
* [[원형질분리]]
* [[합포체]]
* [[세포막 나노튜브]]
* [[볼트 (세포소기관)]]
{{div col end}}


== 각주 ==
== 각주 ==
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<references/>

== 주해 ==
{{Notelist}}

== 더 읽을거리 ==
{{Refbegin}}
* {{Cite book | last1 = Alberts | first1 = Bruce | last2 = Johnson | first2 = Alexander | last3 = Lewis | first3 = Julian | last4 = Morgan | first4 = David | last5 = Raff | first5 = Martin | last6 = Roberts | first6 = Keith | last7 = Walter | first7 = Peter | name-list-format = vanc | year = 2015 | title = Molecular Biology of the Cell | edition = 6th | publisher = Garland Science | page = 2 | isbn = 9780815344322 | ref = {{sfnRef|Alberts}} |날짜=|장=}}
* {{Cite book |vauthors=Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P | title = Molecular Biology of the Cell | edition = 6th| publisher = Garland | year = 2014 | url = http://www.garlandscience.com/product/isbn/9780815344322 | isbn = 9780815344322|날짜=|성=|이름=|쪽=|장=}}; The [https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=mboc4.TOC&depth=2 fourth edition is freely available] from National Center for Biotechnology Information Bookshelf.
* {{Cite book | vauthors = Lodish H, Berk A, Matsudaira P, Kaiser CA, Krieger M, Scott MP, Zipurksy SL, Darnell J | title = Molecular Cell Biology | edition = 5th | publisher = WH Freeman: New York, NY | year = 2004 | url = https://archive.org/details/molecularcellbio00harv | isbn = 9780716743668 |날짜=|성=|이름=|쪽=|장=}}
* {{Cite book | vauthors =Cooper GM |title=The cell: a molecular approach | edition = 2nd | publisher=ASM Press |location=Washington, D.C |year=2000 |pages= |isbn=9780878931026 | url = https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/bv.fcgi?rid=cooper.TOC&depth=2 |날짜=|성=|이름=|장=}}
{{Refend}}


== 참고 자료 ==
== 참고 자료 ==
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* {{언어링크|en}} [http://www.cellsalive.com/ 세포는 살아있다]
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* {{언어링크|en}} [http://www.jcb.org/ Journal of Cell Biology]
* {{언어링크|en}} [http://www.jcb.org/ Journal of Cell Biology]
* [http://www.mechanobio.info/ MBInfo – Descriptions on Cellular Functions and Processes]
* [http://www.mechanobio.info/topics/cellular-organization MBInfo – Cellular Organization]
* [http://publications.nigms.nih.gov/insidethecell/ Inside the Cell] – a science education booklet by National Institutes of Health, in PDF and ePub.
* [http://www.biology.arizona.edu/cell_bio/cell_bio.html Cell Biology] in "The Biology Project" of University of Arizona.
* [http://www.centreofthecell.org/ Centre of the Cell online]
* [http://cellimages.ascb.org/ The Image & Video Library of The American Society for Cell Biology], a collection of peer-reviewed still images, video clips and digital books that illustrate the structure, function and biology of the cell.
* [http://highmagblog.blogspot.com/ HighMag Blog], still images of cells from recent research articles.
* [http://www.hhmi.org/news/betzig20110304.html New Microscope Produces Dazzling 3D Movies of Live Cells], March 4, 2011 – Howard Hughes Medical Institute.
* [http://wormweb.org/celllineage WormWeb.org: Interactive Visualization of the ''C. elegans'' Cell lineage] – Visualize the entire cell lineage tree of the nematode ''C. elegans''
* [http://www.histology-world.com/photoalbum/thumbnails.php?album=44 Cell Photomicrographs]


{{세포소기관}}
{{생물학적 조직}}
{{생물학적 조직}}

{{전거 통제}}
{{전거 통제}}


[[분류:세포| ]]
[[분류:세포| ]]
[[분류:세포생물학]]
[[분류:세포해부학]]
[[분류:1665년 과학]]

2019년 9월 23일 (월) 11:35 판

강원도의 군에 대해서는 세포군 문서를 참고하십시오.
세포
양파(Allium cepa)의 뿌리 세포에서 관찰된 세포 주기의 다른 단계들 (에드먼드 비처 윌슨의 1900년 작)
진핵세포(왼쪽)과 원핵세포(오른쪽)의 구조
식별자
MeSHD002477
THH1.00.01.0.00001
FMA686465

세포(細胞, 영어: cell)는 모든 생물체의 구조적, 기능적 기본 단위이다. 세포의 영어 낱말 "cell"은 "작은 방"을 의미하는 라틴어의 "켈라(cella)"에서 유래하였다.[1] 이 이름은 세포를 처음으로 발견한 로버트 훅이 자신이 고안한 현미경을 이용해서 관찰하던 참나무의 코르크 조각을 수도사들이 살던 작은 방에 비유한데서 유래하였다. 세포에 대해 연구하는 학문을 세포생물학이라고 한다.

세포는 세포막으로 둘러싸인 세포질로 구성되어 있으며, 단백질 및 핵산과 같은 많은 생체분자들을 포함하고 있다.[2] 생물은 단세포 생물(단일세포로 구성됨, 세균 포함) 또는 다세포 생물(식물 및 동물 포함)로 분류할 수 있다.[3] 식물 및 동물의 세포수는 생물종마다 다르며, 사람은 약 60조(6×1013) 개의 세포를 가지고 있는 것으로 추산된다.[a][4] 대부분의 식물 세포와 동물 세포는 1~100 마이크로미터 범위의 현미경으로 관찰할 수 있다.[5]

세포는 1665년에 영국의 과학자 로버트 훅에 의해 최초로 발견되었는데, "세포(cell)"라는 이름은 크리스트교 수도원의 수도사들이 살던 작은 방과 닮았다는 이유로 명명되었다.[6][7] 독일의 과학자 마티아스 야코프 슐라이덴은 1838년에 "모든 식물은 세포로 이루어져 있다"는 식물 세포설을 주장하였고, 독일의 과학자 테오도어 슈반은 1839년에 "모든 동물은 세포로 이루어져 있다"는 동물 세포설을 주장하였다. 슐라이덴과 슈반은 "모든 생물은 하나 이상의 세포로 구성되어 있으며, 세포는 모든 생물의 구조적, 기능적 단위이고, 모든 세포는 이전에 존재하던 세포로부터 유래한다"는 세포설을 제창하였다.[8] 최초의 세포는 약 35억년 전에 지구 상에 출현한 것으로 추정되고 있다.[9][10][11]

개론

각 세포는 적어도 스스로 물질대사를 할 수 있다. 즉, 영양소를 받아들여서 에너지로 전환하고, 고유한 기능을 수행하며, 필요에 의해 번식할 수 있다. 각 세포는 이러한 여러 가지 생명 활동을 수행하기 위한 각각의 세포소기관들을 가지고 있다.

모든 세포는 다음과 같은 능력들을 공유한다.

세포의 유형

세포는 세포핵을 가지고 있는 진핵세포와 세포핵을 가지고 있지 않은 원핵세포의 두 가지 유형으로 크게 나눌 수 있다. 원핵생물은 단세포 생물이며, 진핵생물은 단세포 생물 또는 다세포 생물일 수 있다. 인체를 구성하는데는 220종류의 세포들이 필요하다.

원핵세포

<nowiki /> 이 부분의 본문은 원핵세포입니다.
전형적인 원핵세포의 구조

원핵생물은 3역 분류 체계에서 두 개의 역인 세균역과 고세균역을 포함하고 있다. 원핵생물은 지구 상의 최초의 생명체로서, 세포 신호전달을 포함한 중요한 생물학적 과정을 수행하는 것으로 특징지어 진다. 원핵세포는 진핵세포보다 구조가 단순하고, 크기가 작으며, 세포핵과 같은 막으로 둘러싸인 세포소기관이 없다. 원핵세포의 DNA는 원형 DNA로 단일 염색체로 구성되며, 세포질에 존재한다. 원핵세포의 세포질에 존재하는 DNA, RNA, 단백질 복합체로 진핵 세포의 핵에 해당하는 구조체를 핵양체라고 한다. 대부분의 원핵생물들은 지름이 0.5~2.0 µm 이며, 가장 작은 생물체이다.[12]

원핵세포는 세 가지 구조적 영역을 가지고 있다.

  • 세포피막은 세포를 둘러싸고 있는데, 일반적으로 세포벽으로 둘러싸인 세포막으로 이루어져 있으며, 일부 세균의 경우 협막이라고 불리는 세 번째 층으로 한 번 더 둘러싸일 수 있다. 대부분의 원핵생물들은 세포막과 세포벽을 가지고 있지만, 미코플라스마(세균)와 테르모플라스마(고세균)과 같이 세포막만 가지고 있는 예외도 있다. 세포피막은 세포에 강성을 부여하고, 세포의 내부를 외부환경으로부터 분리하는 보호 필터 역할을 한다. 세균의 세포벽 성분은 펩티도글리칸이며, 외력에 대한 추가적인 장벽으로 역할을 한다. 세균의 세포벽은 저장성 환경에서 삼투압으로 인해 세포가 팽창되고 파열(세포용해)되는 것을 방지한다. 일부 진핵세포(식물 세포 및 균류)들도 세포벽을 가지고 있다.
  • 세포의 내부에는 게놈(DNA), 리보솜 및 다양한 종류의 생체분자를 가지고 있는 세포질이 있다.[3] 유전 물질은 세포질에서 발견된다. 원핵생물은 일반적으로 염색체 외에도 플라스미드라고 하는 작은 원형 DNA를 가지고 있다. 세균은 보통 원형 플라스미드를 가지나 선형 플라스미드를 가지고 있는 세균들도 있는데, 여러 종의 스피로헤타 세균에서 선형 플라스미드를 가지고 있는 종류들이 확인되었으며, 특히 라임병을 일으키는 보렐리아 부르그도르페리(Borrelia burgdorferi)와 같은 보렐리아속의 세균들을 포함한다.[13] 원핵세포는 세포핵이 없지만, DNA는 핵양체에 응축되어 있다. 플라스미드는 항생제 저항성 유전자와 같은 추가적인 유전자를 가지기도 한다.
  • 세포 표면의 바깥쪽으로 편모와 선모가 돌출되어 있다. 편모와 선모(모든 원핵세포에 존재하지는 않음)는 단백질로 구성된 구조로, 세포 간의 움직임과 소통을 촉진한다.
전형적인 동물 세포의 구조
전형적인 식물 세포의 구조

진핵세포

<nowiki /> 이 부분의 본문은 진핵세포입니다.

식물, 동물, 균류, 원생생물은 모두 진핵생물이다. 이들 진핵세포는 일반적인 원핵세포보다 약 15배 더 넓으며, 부피로는 1,000배 이상 더 클 수 있다. 원핵세포와 비교했을 때 진핵생물의 주요 특징으로는 구획화, 즉 특정 활동이 일어나는 막으로 둘러싸인 세포소기관이 존재한다는 것이다. 이 중에서 가장 중요한 것은 세포의 DNA가 들어있는 세포소기관인 세포핵이다.[3] 진핵생물(eukaryote)이라는 이름은 "진짜 핵(true kernel (nucleus))"을 뜻하는 단어에서 유래하였다. 진핵생물과 원핵생물의 다른 차이점들은 다음과 같다.

  • 원형질막은 기능상 원핵세포의 것과 유사하며, 세부적으로 약간의 차이가 있다. 세포벽은 존재할 수도 있고, 존재하지 않을 수도 있다.
  • 진핵생물의 염색체는 선형 DNA와 히스톤 단백질로 구성되어 있다. 모든 염색체의 DNA는 세포핵에 존재하며, 세포핵은 핵막에 의해 세포질과 분리되어 있다.[3] 미토콘드리아와 엽록체와 같은 세포소기관도 DNA를 가지고 있다.
  • 많은 진핵세포들은 섬모를 가지고 있다. 섬모는 화학감지, 기계감지, 열감지에서 중요한 역할을 한다. 따라서 각각의 섬모는 다수의 세포 내 신호전달 경로를 조정하는 감각 세포의 더듬이로 볼 수 있으며, 때로는 신호전달을 섬모의 운동이나 세포 분열과 세포 분화에 결합시킨다.[14]
  • 운동성 진핵생물은 운동성 섬모나 편모를 사용하여 움직일 수 있다. 운동성 세포는 침염수와 속씨식물에는 없다.[15] 진핵생물의 편모는 원핵생물의 편모보다 더 복잡하다.[16]
원핵세포와 진핵세포의 특징 비교
원핵세포 진핵세포
전형적인 생물 세균, 고세균 원생생물, 균류, 식물, 동물
전형적인 크기 약 1~5 µm[17] 약 10~100 µm[17]
핵의 유무 핵이 없음, 핵양체가 존재함. 2중막으로 둘러싸인 핵이 있음
DNA 원형 DNA(일반적으로) 선형 DNA(히스톤 단백질과 결합하여 염색체로(염색질)로 존재함)
전사/번역 세포질 RNA 합성은 핵
단백질 합성은 세포질
리보솜 50S와 30S 60S와 40S
세포질 구조 비교적 단순한 구조 내막계와 세포골격에 의해 고도로 구조화 됨.
이동 담당 플라젤린으로 구성된 편모 미세소관을 가지고 있는 편모와 섬모, 액틴을 가지고 있는 사상위족과 접착용 세포족
미토콘드리아 없음 있음
엽록체 없음 식물과 조류에 있음
세포의 수 일반적으로 단세포 단세포 또는 군체 또는 분화된 세포를 가지고 있는 다세포 생물
세포 분열 이분법 유사 분열 (분열 또는 출아)
감수 분열
염색체 단일 염색체 1개 이상의 염색체
막 세포막 세포막 및 막으로 둘러싸인 세포소기관

세포의 모양과 크기

세포의 형태는 생물의 종류에 따라, 또는 같은 생물이라도 조직이나 기관의 종류에 따라 다양하다. 그것은 세포의 기능과도 관계가 있지만 외부 요인, 예를 들어 기계적인 압력이나 표면 장력 등에 의해서도 결정된다. 단일 세포는 보통 구형이 되기 쉽지만 특별한 것(구균)을 제외하면 구형의 세포는 드물다. 실제로는 공모양이나 약간 변형된 타원체가 된 것(예: 난세포, 꽃가루 세포, 세균), 세포 표면에 편모나 섬모가 나 있는 것(예: 정자, 유주자(遊走子), 여러 가지 원생동물) 등이 있다. 또한, 아메바, 백혈구, 점균류의 변형체처럼 일정한 형태를 갖지 않고 모양이 끊임없이 바뀌는 세포도 있다.

세포 내 구성 성분

원핵세포든 진핵세포든 모든 세포들은 세포를 둘러싸고 있고, 세포 안팎으로의 물질 출입을 조절하고(선택적 막 투과성), 막전위를 유지하는 막을 가지고 있다. 막의 안쪽에서 세포질은 세포 부피의 대부분을 차지한다. 모든 세포(헤모글로빈을 최대로 수용하기 위해 세포핵과 대부분의 세포소기관이 없는 적혈구는 제외)에는 유전 물질인 DNA와 RNA가 있으며, DNA와 RNA에는 세포의 중요 기구인 효소와 같은 다양한 단백질을 만드는데 필요한 정보가 들어있다. 세포에는 다른 종류의 생체분자들도 있다. 이 문서에서는 이러한 기본적인 세포의 구성 성분들을 열거한 다음 해당 기능을 간략하게 설명한다.

세포막

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세포막의 상세 구조

세포막 또는 원형질막은 세포의 세포질을 둘러싸고 있는 생체막이다. 동물에서 세포막은 세포의 바깥쪽 경계이며 식물과 원핵생물에서는 대개 세포막 바깥쪽이 세포벽으로 덮여 있다. 세포막은 주변 환경으로부터 세포를 분리, 보호하는 역할을 하며, 대부분 양친매성(소수성 및 친수성 부분을 모두 가진) 인지질 이중층으로 구성되어 있다. 따라서 세포막을 인지질 이중층 또는 유동 모자이크 막이라고 한다. 세포막에는 세포 안팎으로 물질들을 이동시키는 통로 및 펌프 역할을 하는 다양한 단백질 분자들이 존재한다.[3] 막은 물질(분자 또는 이온)들을 자유롭게 통과시키거나 제한적으로 통과시키거나 아예 통과시키지 않을 수 있다는 점에서 반투과성이고 선택적 투과성이다. 세포막은 또한 세포가 호르몬과 같은 외부 신호 분자를 감지할 수 있도록 하는 수용체 단백질을 가지고 있다.

세포골격

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내피 세포의 형광 이미지. 핵은 청색으로 염색되었고, 미토콘드리아는 적색으로 염색되었으며, 미세섬유는 녹색으로 염색되었다.

세포골격은 세포의 형태를 조직하고 유지하며, 세포소기관을 고정시키는 역할을 한다. 또한 세포골격은 세포막을 통과하여 이동하기 어려운 물질들은 세포막으로 감싸서 세포 내로 끌어들이는 세포 내 섭취를 돕고, 세포 분열 후 딸세포들을 분리하는 세포질분열을 돕는다. 그리고 세포골격은 성장과 이동 과정에서 세포의 일부를 움직일 수 있게 한다. 진핵세포의 세포골격은 미세섬유, 중간섬유, 미세소관으로 구성되어 있다. 이들과 관련된 다수의 단백질들이 있으며, 각각의 세포골격의 방향을 정하고, 결합, 정렬함으로써 세포의 구조를 조절한다.[3] 원핵생물의 세포골격은 잘 연구되지는 않았지만, 세포 형태의 유지, 세포 극성, 세포질분열에 관여한다.[18] 미세섬유의 소단위체 단백질은 액틴이라고 불리는 작은 단량체 단백질이다. 미세소관의 소단위체는 튜불린이라 불리는 이량체 분자이다. 중간섬유는 상이한 조직에서 세포 유형에 따라 소단위체가 달라지는 헤테로폴리머이다. 중간섬유의 소단위체 단백질들에는 비멘틴, 데스민, 라민(라민 A, B, C), 케라틴(다중 산성 및 염기성 케라틴), 신경필라멘트 단백질(NF-L, NF-M)등이 있다.

유전 물질

디옥시리보핵산(DNA)과 리보핵산(RNA)이라는 두 가지 종류의 유전 물질이 존재한다. 세포는 장기적인 정보 저장을 위해 DNA를 사용한다. 생물에 들어있는 유전 정보는 DNA의 염기 서열에 암호화되어 있다.[3] RNA는 정보 전달(예: mRNA), 효소 기능(예: rRNA), 단백질 번역 과정 동안 아미노산을 운반하는데(예: tRNA)을 하는데 사용된다.

원핵생물의 유전 물질은 세포질의 핵양체에서 원형 DNA로 존재한다. 진핵생물의 유전 물질은 핵 내부에 염색체라고 불리는 선형 분자로 주로 존재하며, 일반적으로 미토콘드리아 및 엽록체(세포 내 공생설 참조)와 같은 일부 세포소기관에도 유전 물질이 존재한다.[3]

사람의 세포는 세포핵(핵 게놈)과 미토콘드리아(미토콘드리아 게놈)에 유전 물질을 가지고 있다. 사람에서 핵 게놈은 선형 DNA와 히스톤 단백질로 구성된 46개의 염색체로 이루어져 있는데, 이 중 22쌍은 상염색체이고, 1쌍은 성염색체이다. 미토콘드리아 게놈은 핵 안의 선형 DNA와 구별되는 원형 DNA이다. 미토콘드리아 DNA는 핵 염색체에 비해 매우 작지만,[3] 미토콘드리아에서의 에너지 생산과 특정 tRNA들의 생성과 관련된 13개의 유전자를 암호화하고 있다.

외부에서 유래된 유전 물질(가장 일반적으로 DNA)은 또한 형질주입이라 불리는 과정에 의해 세포 내에 인위적으로 도입될 수 있다. DNA가 세포의 게놈에 삽입되지 않으면 일시적으로 존재할 수 있고, 게놈에 삽입되면 안정적으로 존재할 수 있다. 특정 바이러스들은 또한 유전 물질을 숙주의 게놈에 삽입한다.

세포소기관

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세포소기관은 인체의 기관(예: 심장, 폐, 콩팥과 같이 각각의 기관들이 다른 기능을 수행함)과 유사한 한 가지 이상의 중요 기능을 수행하기 위해 적응 및 전문화된 세포의 일부분이다.[3] 진핵세포와 원핵세포는 둘 다 세포소기관을 가지고 있지만, 원핵세포의 세포소기관은 더 단순하고 원핵세포에는 막으로 둘러싸인 세포소기관이 없다.

세포에는 여러 종류의 세포소기관이 있다. 일부 세포소기관(예: 세포핵, 골지체)은 일반적으로 1개인 반면, 다른 세포소기관(예: 미토콘드리아, 엽록체, 퍼옥시좀, 리소좀)은 갯수가 많을 수 있다(수십 개~수천 개). 세포기질은 세포를 채우고 세포소기관들을 둘러싸고 있는 점착성 액체이다.

진핵세포

DNA가 청색으로 염색된 사람의 암세포(헬라 세포). 가운데 세포와 오른쪽의 세포는 간기에 있어서 염색체가 응축되어 있지 않고, 핵 전체가 표지된다. 왼쪽의 세포는 유사 분열 중에 있으며 염색체가 응축되어 있다.
  • 세포핵: 세포의 정보 중심인 세포핵은 진핵세포에서 발견되는 가장 눈에 띄는 세포소기관이다. 세포핵에는 염색체가 있으며, 거의 모든 DNA 복제 및 RNA 합성(전사)가 일어난다. 세포핵은 구형이며, 핵막이라고 불리는 이중막에 의해 세포질과 구분되어 있다. 핵막은 세포의 구조를 손상시키거나 세포의 처리 과정을 방해할 수 있는 다양한 분자들로부터 세포의 DNA를 분리하고 보호한다. 전사 과정 동안 DNA는 전령 RNA(mRNA)로 전사된다. 그런 다음 mRNA는 세포질로 운반되어, 특정 단백질 분자를 합성하는데 이용된다. 인은 리보솜을 구성하는 rRNA가 합성되는 장소이고, 리보솜 합성에 관여하는 핵 내의 특정 영역이다. 원핵세포에서 전사와 번역은 세포질에서 일어난다.[3]
  • 미토콘드리아와 엽록체: 세포의 에너지를 생성한다. 미토콘드리아는 모든 진핵세포의 세포질에서 다양한 수, 모양 및 크기로 생성되는 스스로 증식할 수 있는 세포소기관이다.[3] 미토콘드리아는 세포 호흡이 일어나는 장소로 산화적 인산화에 의해 세포의 에너지를 생성하며, 산소를 이용하여 영양소(일반적으로 포도당과 관련된)에 저장된 에너지를 사용하여 ATP를 생성한다. 미토콘드리아는 원핵생물처럼 이분법으로 증식한다. 엽록체는 식물과 조류에만 존재하며, 광합성이 일어나는 장소로, 빛에너지를 이용하여 이산화 탄소(CO2)와 물(H2O)로부터 포도당(C6H12O6)과 산소(O2)가 생성되는 반응이 일어난다.
내막계의 구조
  • 소포체: 소포체는 세포질에 자유롭게 떠다니는 분자와 비교하여 특정 변형 및 특정 목적지를 목표로 하는 분자의 운반 네트워크이다. 소포체에는 표면에 리보솜이 붙어있는 거친면 소포체와 표면에 리보솜이 붙어있지 않은 매끈면 소포체라는 두 가지 형태가 있다.[3] 매끈면 소포체는 칼슘 이온(Ca2+)의 저장 및 방출에 중요한 역할을 한다.
  • 골지체: 골지체의 주요 기능은 세포에 의해 합성되는 단백질 및 지질과 같은 고분자들을 변형하고 포장하여, 세포 밖으로 분비하거나 세포의 다른 부위로 이동시키는 것이다.
  • 리소좀과 퍼옥시좀: 리소좀은 다당류, 지질, 핵산, 단백질 등을 분비하는 여러 가지 가수분해효소가 있어서 물질의 분해를 담당한다. 리소좀은 세포 내부로 들어온 세균이나 바이러스와 같은 외부 물질, 오래되고 손상된 세포소기관과 유기물 등의 세포 내 물질들을 분해하는 세포 내 소화를 담당한다. 퍼옥시좀은 독성 과산화물을 제거하는 효소들을 가지고 있다. 세포는 이러한 파괴적인 효소들을 막으로 둘러싸서 수용하고 있다.[3]
  • 중심체: 중심체는 세포골격의 조직자로 세포골격의 핵심 구성 요소인 미세소관을 생성한다. 중심체는 2개의 중심립으로 구성되어 있고, 주로 동물 세포에 존재하고 막이 없으며, 세포 분열시 방추사 형성과 염색체의 이동에 관여한다. 일반적으로 균류와 식물에는 중심체가 없다.
  • 액포: 액포는 식물 세포에 주로 존재하며, 물을 흡수하여 식물 세포의 생장을 돕고, 식물 세포의 형태 유지 및 세포 내 수분량과 삼투압 조절에 관여한다. 영양소, 노폐물, 독성 물질, 색소 등을 저장하며, 식물 세포가 성숙함에 따라 발달한다. 식물 세포와 균류 세포의 액포는 일반적으로 동물 세포의 액포보다 크다.

진핵세포 및 원핵세포

  • 리보솜: 리보솜은 리보솜 RNA(rRNA)와 단백질로 구성된 큰 복합체이다.[3] 리보솜은 2개의 단위체(대단위체와 소단위체)로 구성되며, mRNA에 의해 전달되는 유전 정보에 따라 단백질을 합성하는 세포소기관이다. 리보솜은 세포질에 자유롭게 떠다니거나 막에 결합(진핵세포의 거친면 소포체 또는 원핵세포의 세포막)되어 있다.[19]

세포막 외부의 구조

많은 세포들은 또한 세포막 외부에 전체적 또는 부분적으로 존재하는 구조들을 가지고 있다. 이들 구조는 반투과성 세포막에 의해 외부 환경으로부터 보호되지 않기 때문에 주목할 만하다. 이러한 구조들을 형성하려면 세포 외로 배출하는 과정을 통해 구성 요소들이 세포막을 가로질러 운반되어야 한다.

세포벽

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많은 종류의 원핵세포와 진핵세포는 세포벽을 가지고 있다. 세포벽은 환경으로부터 세포를 기계적, 화학적으로 보호하는 역할을 하며, 세포막에 대한 추가적인 보호층이다. 다른 유형의 세포는 다른 물질로 구성된 세포벽을 가지고 있다. 식물 세포의 세포벽은 주로 셀룰로스로 구성되어 있고, 균류 세포의 세포벽은 키틴으로 구성되어 있으며, 세균의 세포벽은 펩티도글리칸으로 구성되어 있다.

원핵세포

협막

젤상의 협막은 일부 세균에서 세포막과 세포벽 외부에 존재한다. 협막은 폐렴 연쇄상구균, 수막염균에서와 같은 다당류 또는 탄저균에서와 같은 폴리펩타이드 또는 연쇄상구균에서와 같은 히알루론산일 수 있다. 협막은 일반적인 염색 방법으로 표시되지 않으며, 먹물 또는 메틸 블루로 감지할 수 있다. 이를 통해 세포들 간의 높은 대비를 가능하게 해서 관찰을 용이하게 해준다.[20]

편모

편모는 세포의 이동에 관여하는 세포소기관이다. 세균의 편모는 세포질에서 세포막을 통해 뻗어 나와서 세포벽을 통해 돌출되어 있다. 편모는 길고 두꺼운 실 모양의 부속물이며, 단백질로 구성되어 있다. 고세균과 진핵생물에서 각각 다른 종류의 편모가 발견된다.

선모

선모는 세균의 표면에서 발견되는 짧고, 가늘고 머리카락과 같은 필라멘트이다. 선모는 필린(항원성)이라 불리는 단백질로 구성되어 있으며, 사람 세포의 특정 수용체에 세균이 부착(세포 부착)될 수 있도록 한다. 세균의 접합과 관련된 특별한 종류의 선모가 존재한다.

세포 내 과정

원핵세포는 이분법으로 분열하고, 진핵세포는 체세포 분열 또는 감수 분열로 분열한다.

복제

<nowiki /> 이 부분의 본문은 세포 분열입니다.

세포 분열은 단일 세포(모세포라고도 불림)가 두 개의 딸세포로 나뉘어지는 과정이다. 세포 분열은 다세포 생물의 생장(조직의 생장) 및 단세포 생물의 생식(영양 생식)으로 이어진다. 원핵세포는 이분법으로 분열되는 반면, 진핵세포는 일반적으로 체세포 분열에서 핵분열 과정을 거친 후 세포질 분열이 일어나 2개의 딸세포를 형성한다. 이배체 세포는 또한 감수 분열을 통해 보통 4개의 반수체 세포를 생성할 수 있다. 반수체 세포는 다세포 생물에서 배우자(생식세포)로 역할을 하며, 수정을 통해 새로운 이배체 세포(수정란)을 형성할 수 있다.

DNA 복제 또는 세포의 게놈 복제 과정은 세포가 유사 분열이나 이분법을 통해 분열할 때 일어난다.[3] DNA 복제는 세포 주기의 S기 동안에 일어난다.

감수 분열에서 DNA는 1회 복제되지만, 세포는 연속 2회 분열한다. DNA 복제는 감수 1분열 이전 간기의 S기에서 일어난다. 감수 1분열과 감수 2분열 사이에서 DNA 복제는 일어나지 않는다.[21] 모든 세포 활동과 마찬가지로 DNA 복제는 작업 수행을 위한 특이적인 단백질들을 필요로 한다.[3]

단백질, 탄수화물, 지방의 이화작용에 대한 개요

생장 및 물질대사

단백질 합성의 개요. 세포핵(하늘색) 내에서 유전자(DNA, 남색)가 RNA로 전사된다. RNA는 전사 후 변형 및 조절되어 성숙한 mRNA(적색)를 형성한 다음 핵으로부터 세포질(분홍색)로 수송되어 단백질로 번역되는데 필요한 유전 정보를 제공한다. mRNA의 코돈은 tRNA의 안티코돈과 수소 결합에 의해 결합되어 리보솜(하늘색)에 의해 단백질로 번역된다. 새로 합성된 단백질(검은색)은 종종 효과인자(주황색)와 결합하여 완전한 활성형이 되도록 추가로 변형될 수 있다.
<nowiki /> 이 부분의 본문은 세포 생장 및 물질대사입니다.

연속적인 세포 분열들 사이(간기)에서, 세포는 물질대사를 활발히 하여 생장한다. 세포의 물질대사는 개별 세포가 영양소 분자들을 처리하는 과정이다. 물질대사는 세포가 복잡한 분자들을 분해하여 에너지와 환원력을 생성하는 이화대사와 세포가 에너지와 환원력을 사용하여 복잡한 분자들을 생합성하고 다른 생물학적 기능들을 수행하는 동화대사로 구분할 수 있다. 생물이 섭취한 탄수화물은 포도당과 같은 단당류로 분해될 수 있다. 세포에서 포도당은 세포 호흡을 통해 분해되어 생명 활동에 필요한 에너지 분자인 ATP를 생성하는데 사용된다.[3]

단백질 합성

<nowiki /> 이 부분의 본문은 단백질 생합성입니다.

세포는 세포 활동의 조절 및 유지에 필수적인 새로운 단백질들을 합성할 수 있다. 이는 DNA와 RNA에 암호화되어 있는 정보에 기초하여 아미노산으로부터 새로운 단백질을 형성하는 과정이다. 단백질 합성은 일반적으로 전사와 번역의 두 가지 주요 단계로 구성되어 있다.

전사는 DNA에 저장되어 있는 유전 정보가 RNA로 옮겨지는 과정이다. 그리고 나서, 이 RNA 가닥은 전령 RNA(mRNA)를 생성하기 위해 가공되는데, mRNA는 세포 안을 자유롭게 이동할 수 있다. mRNA 분자는 세포질에 위치한 리보솜이라 불리는 단백질-RNA 복합체와 결합하며, 폴리펩타이드로 번역된다. 리보솜은 mRNA의 염기 서열에 기초하여 폴리펩타이드의 아미노산 서열을 결정한다. mRNA의 염기 서열은 리보솜 내의 결합 자리에서 운반 RNA(tRNA) 분자와 결합함으로써 폴리펩타이드의 아미노산 서열과 직접적으로 관련된다. 새로운 폴리펩타이드는 기능성 3차원 단백질 분자로 접힌다.

운동성

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단세포 생물은 음식물을 찾거나 포식자를 피하기 위해 움직일 수 있다. 운동의 일반적인 기작에는 편모와 섬모가 포함된다.

다세포 생물에서 상처 치유, 면역 반응, 암 전이와 같은 과정에서 세포가 움직일 수 있다. 예를 들어, 동물의 상처 치유 과정에서 백혈구는 상처 부위로 이동하여 감염을 일으킬 수 있는 미생물들을 죽인다. 세포의 운동성에는 많은 수용체, 가교, 묶음, 결합, 부착, 운동 그리고 다른 단백질들이 관여한다.[22] 이 과정은 세포의 앞쪽 가장자리의 돌출, 앞쪽 가장자리의 부착 및 세포 몸통과 뒷쪽에서의 탈부착, 세포를 앞쪽으로 당기기 위한 세포골격의 수축 등 세 단계로 나뉘어진다. 각 단계는 세포골격의 고유한 부분에 의해 생성되는 물리적 힘에 의해 추진된다.[23][24]

다세포화

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세포 분화

세포핵이 강조되도록 염색된 예쁜꼬마선충

다세포 생물은 단세포 생물과는 달리 한 개 이상의 세포로 구성된 생물이다.[25]

복잡한 다세포 생물에서 세포는 특정 기능에 적합한 상이한 세포 유형으로 분화된다. 포유류에서 주요 세포 유형으로는 피부세포, 근육세포, 뉴런, 혈구, 섬유아세포, 줄기세포 등이 있다. 한 개체 내에서 세포 유형은 모양과 기능은 다르지만, 유전적으로는 모두 동일하다. 세포는 자신이 가지고 있는 유전자들의 차등 발현으로 인해 유전자형은 동일하지만 다른 유형의 세포가 될 수 있다.

대부분의 별개의 세포 유형들은 접합자(zygote)라고 불리는 단일 전형성능 세포로부터 발생하며, 이는 발생 과정동안 수백 가지 종류의 다른 세포 유형으로 분화된다. 세포의 분화는 서로 다른 환경 신호(예: 세포-세포 상호작용)와 본질적인 차이(예: 세포 분열 중 분자들의 불균등한 분포로 인한 차이)에 의해 결정된다.

다세포성의 기원

다세포성은 남세균, 점액세균, 방선균목, 델타프로테오박테리아, 메타노사르키나속과 같은 몇몇 원핵생물들을 포함하여 적어도 25회 이상 독자적으로 진화해왔다.[26] 그러나 복잡한 다세포 생물은 동물, 균류, 갈조류, 홍조류, 녹조류, 식물 등 6개의 진핵생물 그룹에서만 진화해 왔다.[27] 다세포성은 식물(녹색식물)에서는 반복적으로 진화해 왔고, 동물에서는 1회~2회, 갈조류에서는 1회, 그리고 균류, 점균류, 홍조류에서는 아마도 여러 번 진화를 거듭해 왔다.[28] 다세포성은 상호의존적인 생물들의 군체, 세포화 또는 공생 관계에 있는 생물들로부터 진화해 왔을지도 모른다.

다세포성의 첫 번째 증거는 35억~30억년 전에 살았던 남세균과 유사한 생물에서 나왔다.[26] 다세포 생물의 다른 초기 화석으로는 그리파니아 스피랄리스(Grypania spiralis)와 가봉의 고원생대 프랑스빌리언 그룹 화석 B층의 흑색 셰일 화석이 있다.[29]

단세포 조상으로부터 다세포성의 진화는 실험실에서 포식을 선택적 압력으로 사용한 진화 실험에서 재연 실험되었다.[26]

기원

<nowiki /> 이 부분의 본문은 생물의 진화 역사입니다.

세포의 기원은 지구 상의 생명체 역사의 시작인 생명의 기원과 밀접한 관련이 있다.

최초의 세포의 기원

스트로마톨라이트는 남조류라고도 하는 남세균의 화석이다. 스트로마톨라이트는 지구 상에서 가장 오래된 화석이다. 사진의 화석은 10억년 전의 화석으로 미국의 글레이셔 국립공원에서 출토된 화석이다.
<nowiki /> 생명의 기원 및 세포의 진화 문서에 이 부분의 추가 정보가 있습니다.

원시 지구에서 생명으로 이어진 분자들의 기원에 대한 몇 가지 이론이 있다. 이들 분자들은 운석을 타고 지구로 운반되었을 수도 있고(머치슨 운석 참조), 열수분출공에서 생성되었을 수도 있고, 또는 환원성 대기에서 번개에 의해 합성(밀러와 유리의 실험 참조)되었을 수도 있다. 최초의 자기 복제의 형태가 무엇이었는지를 정의하는 실험 자료는 없다. RNA는 유전 정보를 저장하고 화학 반응을 촉매할 수 있기 때문에(RNA 세계 참조), 최초의 자기 복제 분자인 것으로 생각되지만, 자기 복제 가능성이 있는 다른 실체, 예를 들어 펩타이드 핵산이 RNA보다 우선했을 수도 있다.[30]

최초의 세포는 약 35억년 전에 지구 상에 출현한 것으로 추정된다.[9][10][11] 최초의 세포는 무산소 호흡으로 유기물을 분해하여 에너지를 얻는 종속영양생물이었을 것이다. 최초의 세포의 세포막은 아마도 현대 생물의 세포막보다 더 단순하고, 투과성이 좋으며, 지질에 하나의 지방산 사슬을 가지고 있었을 것이다. 지질은 물에서 이중층 소포를 자발적으로 형성하는 것으로 알려져 있으며, RNA보다 우선했을 수 있지만, 최초의 세포막은 촉매 기능을 가지고 있는 RNA에 의해 생성되었을 수도 있고, 심지어 생성되기 전에 구조 단백질을 필요로 했을 수도 있다.[31]

진핵세포의 기원

<nowiki /> 유성생식의 진화 문서에 이 부분의 추가 정보가 있습니다.

진핵세포는 원핵세포들의 공생 군집으로부터 진화한 것으로 보인다. 미토콘드리아와 엽록체와 같은 DNA를 가지고 있는 세포소기관은 독립적으로 생활하던 호기성 세균과 광합성 세균이 숙주세포와 공생하다가 분화된 것으로, 이러한 세포 내 공생설의 증거로는 미토콘드리아와 엽록체가 원핵생물과 유사한 자체의 원형 DNA와 리보솜을 가지고 있다는 점과 이중막 구조를 이루고 있다는 점 등이 있다.

하이드로제노솜과 같은 세포소기관이 미토콘드리아의 기원을 앞선 것인지 아닌지에 대해서는 여전히 상당한 논쟁이 있다(진핵세포의 기원에 대한 수소 가설을 참조).

세포 연구의 역사

<nowiki /> 이 부분의 본문은 세포설입니다.
로버트 훅이 1665년에 그린 코르크 세포

같이 보기

각주

  1. ↑ 가 나 〈Cell〉. 《Online Etymology Dictionary》. 2012년 12월 31일에 확인함. 
  2. ↑ Cell Movements and the Shaping of the Vertebrate Body in Chapter 21 of Molecular Biology of the Cell fourth edition, edited by Bruce Alberts (2002) published by Garland Science.
    The Alberts text discusses how the "cellular building blocks" move to shape developing embryos. It is also common to describe small molecules such as amino acids as "molecular building blocks".
  3. ↑ 가 나 다 라 마 바 사 아 자 차 카 타 파 하 거 너 더 러  이 문서는 다음을 포함합니다: 퍼블릭 도메인 자료 - NCBI 문서 "What Is a Cell?". 30 March 2004.
  4. ↑ 가 나 다 Bianconi, Eva; Piovesan, Allison; Facchin, Federica; Beraudi, Alina; Casadei, Raffaella; Frabetti, Flavia; Vitale, Lorenza; Pelleri, Maria Chiara; Tassani, Simone (November 2013). “An estimation of the number of cells in the human body”. 《Annals of Human Biology》 (영어) 40 (6): 463–471. doi:10.3109/03014460.2013.807878. ISSN 0301-4460. These partial data correspond to a total number of 3.72±0.81×1013 [cells]. 
  5. ↑ Campbell, Neil A.; Brad Williamson; Robin J. Heyden (2006). 《Biology: Exploring Life》. Boston, Massachusetts: Pearson Prentice Hall. ISBN 9780132508827. 
  6. ↑ Karp, Gerald (2009년 10월 19일). 《Cell and Molecular Biology: Concepts and Experiments》. John Wiley & Sons. 2쪽. ISBN 9780470483374. Hooke called the pores cells because they reminded him of the cells inhabited by monks living in a monastery. 
  7. ↑ Tero AC (1990). 《Achiever's Biology》. Allied Publishers. 36쪽. ISBN 9788184243697. In 1665, an Englishman, Robert Hooke observed a thin slice of" cork under a simple microscope. (A simple microscope is a microscope with only one biconvex lens, rather like a magnifying glass). He saw many small box like structures. These reminded him of small rooms called "cells" in which Christian monks lived and meditated. 
  8. ↑ Maton A (1997). 《Cells Building Blocks of Life》. New Jersey: Prentice Hall. ISBN 9780134234762. 
  9. ↑ 가 나 Schopf JW, Kudryavtsev AB, Czaja AD, Tripathi AB (2007). “Evidence of Archean life: Stromatolites and microfossils”. 《Precambrian Research》 158 (3–4): 141–55. Bibcode:2007PreR..158..141S. doi:10.1016/j.precamres.2007.04.009. 
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주해

  1. ↑ 30세에 체중이 70 kg 이고, 키가 172 cm인 사람을 기준으로 한 근사치이다.[4] 근사치는 정확하지 않으며, 이 연구에서는 세포의 수를 3.72±0.81×1013개인 것으로 추정했다.[4]

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