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고등학교 2~3학년 (16-18세)

세포의 구조와 기능

Cell Structure and Function

세포는 생명의 기본 단위이고, 그 안에서는 핵, 미토콘드리아, 소포체, 골지체 같은 세포 소기관이 일을 나누어 맡아요. 핵은 DNA 에 담긴 유전 정보를 보관하고, 리보솜은 그 정보에 따라 단백질을 만들며, 미토콘드리아는 세포 호흡으로 ATP 를 만들어요. 세포 밖으로 내보낼 단백질은 조면 소포체에서 만들어져 골지체를 거쳐 세포막으로 나가고, 식물 세포에는 동물 세포에 없는 세포벽, 엽록체, 커다란 액포가 더 있어요. 그림에서는 소기관을 하나씩 골라 모양과 역할을 살펴보고, 전체 보기에서 소포체에서 골지체를 거쳐 세포막으로 가는 분비 경로를 따라갈 수 있어요.

세포는 생명의 기본 단위

세포 안에서는 유전 정보 관리, 에너지 생산, 단백질 합성과 가공, 낡은 물질의 분해가 한꺼번에 일어난다. 이 일들이 한 공간에 섞여 있으면 분해 효소가 새로 만든 단백질을 망가뜨리거나 합성 재료가 엉뚱한 곳으로 흩어진다. 그래서 진핵세포는 막으로 공간을 나누어, 핵은 DNA 를 지키고, 미토콘드리아는 호흡을 하고, 리소좀은 분해 효소를 가두어 둔다. 소기관 이름을 하나씩 외우기 전에 막으로 나뉜 구역마다 무슨 일을 하는지, 그리고 단백질이 어느 구역에서 어느 구역으로 옮겨 가는지를 먼저 잡아 두면 각 소기관의 자리가 저절로 정리된다.

🔬 세포를 도시에 빗대면
①핵은 시청: 유전 정보를 보관하고 어떤 단백질을 만들지 지시한다
②미토콘드리아는 발전소: 세포 호흡으로 ATP 를 만든다
③리보솜과 소포체는 공장, 골지체는 물류 센터: 단백질을 만들고 다듬어 포장한 뒤 필요한 곳으로 보낸다
④리소좀은 재활용 센터: 낡은 소기관과 세포 안으로 들어온 물질을 분해한다

세포 소기관 살펴보기

핵이 보이지 않는다고 세포가 아니라고 단정하면 안 된다. 세균은 핵막이 없는 원핵세포이고, 사람의 적혈구는 성숙하면서 핵을 잃지만 둘 다 세포다. 또 모든 소기관이 막으로 싸여 있다고 생각하기 쉬운데, 리보솜은 막이 없는 알갱이이고 핵과 미토콘드리아는 두 겹의 막, 소포체와 골지체와 리소좀은 한 겹의 막으로 싸여 있다. 동물 세포와 식물 세포를 비교할 때도 공통 구조와 한쪽에만 있는 구조를 나누어 읽어야 한다. 핵, 미토콘드리아, 리보솜, 소포체, 골지체는 둘 다 있고, 세포벽, 엽록체, 커다란 액포는 식물 세포에만, 중심체와 리소좀은 주로 동물 세포에 있다.

핵

큰 타원은 세포막이고, 그 안에 여섯 소기관이 정해진 자리에 그려져 있다. 슬라이더로 하나를 고르면 그 소기관만 진하게 바뀌고 아래에 이름과 역할이 한 줄로 나온다. 핵은 두 겹의 원(이중막)과 그 안의 핵인, 미토콘드리아는 안쪽 주름(크리스타)이 있는 타원, 소포체는 물결 모양의 막이고 위 두 줄에 붙은 작은 점이 리보솜이어서 조면 소포체를 나타낸다. 골지체는 납작한 주머니 네 장, 따로 떨어진 점 여섯은 세포질의 리보솜, 보라색 원은 리소좀이다. 맨 끝의 전체 보기에서는 여섯 소기관이 모두 밝아지고, 소포체에서 골지체를 거쳐 세포막으로 가는 분비 경로가 점선 화살표로 이어진다.

💡 소기관마다 볼 것
①핵: 이중막(핵막)으로 싸여 있고 DNA 를 보관하며, 핵인에서 리보솜을 이루는 rRNA 가 만들어진다
②미토콘드리아: 이중막이고 안쪽 막이 접혀 크리스타를 이루며, 세포 호흡으로 ATP 를 만들고 자체 DNA 가 있다
③소포체: 리보솜이 붙은 조면 소포체는 분비 단백질을 만들고, 리보솜이 없는 활면 소포체는 지질을 합성한다
④골지체: 소포체에서 온 단백질을 가공해 소낭에 담아 내보낸다
⑤리보솜은 막이 없는 알갱이로, mRNA 를 번역해 단백질을 만든다

세포 소기관 정리

세포소기관

주요 세포 소기관의 기능
핵
이중막, DNA, 핵인(rRNA 합성)
유전 정보 보관 · 발현 조절
미토콘드리아
이중막, 자체 DNA, 크리스타
ATP 생산 (세포 호흡)
조면 소포체 (rER)
겉에 리보솜이 붙어 있음
분비 단백질 합성 · 운반
활면 소포체 (sER)
리보솜 없음, 간세포에 많음
지질 합성, 독성 물질 분해
골지체
납작한 주머니가 겹겹이 쌓인 구조
단백질 가공 · 포장 · 분비
리보솜
rRNA 와 단백질, 막 없음
단백질 합성
리소좀
가수 분해 효소를 막으로 가둠
세포 안 소화

동물 세포와 식물 세포

세포 비교

동물 세포와 식물 세포의 차이
구분동물 세포식물 세포
세포벽없음있음 (셀룰로스)
엽록체없음있음 (광합성)
중심체있음없음 (대부분의 식물)
액포작음 (있어도 여러 개)큼 (중앙에 하나)
리소좀있음거의 없음 (액포가 대신함)

예제와 기출로 점검

예제 1
이자의 소화 효소처럼 세포 밖으로 분비되는 단백질이 만들어져 나가는 경로를 순서대로 쓰시오.
1
분비 단백질은 조면 소포체에 붙은 리보솜에서 합성되어 소포체 안으로 들어간다.
2
소포체 안의 단백질은 운반 소낭에 담겨 골지체로 옮겨 간다.
3
골지체에서 가공 · 포장된 단백질은 분비 소낭에 담기고, 분비 소낭이 세포막과 합쳐지면서 세포 밖으로 나간다.
▸ 리보솜(조면 소포체) → 소포체 → 골지체 → 분비 소낭 → 세포막
그림의 전체 보기에서 점선 화살표가 바로 이 길이다. 막으로 싸인 소기관들이 만들고, 다듬고, 내보내는 일을 차례로 나누어 맡는다.
예제 2
어떤 세포에서 세포벽과 엽록체, 크고 하나뿐인 액포가 관찰되었고, 중심체와 리소좀은 보이지 않았다. 이 세포는 동물 세포와 식물 세포 중 무엇인가?
1
셀룰로스로 된 세포벽과 엽록체는 식물 세포에만 있다.
2
크고 하나뿐인 중앙 액포도 식물 세포의 특징이고, 대부분의 식물 세포에는 중심체와 리소좀이 없다.
▸ 식물 세포
핵, 미토콘드리아, 리보솜, 소포체, 골지체는 동물 세포와 식물 세포에 모두 있다. 세포벽, 엽록체, 커다란 액포 가운데 하나라도 보이면 식물 세포다.
수능 유형
동물 세포의 세포소기관에 대한 설명으로 옳은 것은?
①리보솜은 한 겹의 막으로 싸여 있다.
②미토콘드리아에는 자체 DNA 가 없다.
③리보솜은 막이 없으며 이곳에서 단백질 합성(번역)이 일어난다.
④골지체는 광합성을 담당한다.
⑤리소좀은 ATP 를 생산한다.
▸ ③ 리보솜은 막이 없으며 이곳에서 단백질 합성(번역)이 일어난다.
1
리보솜은 rRNA 와 단백질로 된 막 없는 소기관으로, mRNA 를 번역해 단백질을 만든다. 따라서 ①은 틀리고 ③이 옳다.
2
미토콘드리아에는 자체 DNA 가 있고(②), 광합성은 엽록체(④), ATP 생산은 주로 미토콘드리아(⑤)가 맡으므로 나머지는 틀리다.

총정리

분비 단백질이 나가는 길
핵(DNA → mRNA) → 조면 소포체의 리보솜(합성) → 소포체 → 골지체(가공 · 포장) → 분비 소낭 → 세포막
유전 정보가 단백질로 만들어져 세포 밖으로 나가기까지 여러 소기관이 차례로 일을 맡는다
🎯 시험 포인트
①핵: 이중막, DNA 보관, 유전자 발현 조절
②미토콘드리아: 이중막, 자체 DNA, 세포 호흡으로 ATP 생산
③리보솜: 막 없음, mRNA 를 번역해 단백질 합성
④분비 경로: 조면 소포체 → 골지체 → 분비 소낭 → 세포막
⑤식물 세포에만 있는 구조: 세포벽, 엽록체, 커다란 중앙 액포

마지막 수정

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