원핵세포와 진핵세포의 구조

핵심 정리

세포를 분류할 때는 먼저 유전 물질이 핵막으로 둘러싸인 핵 안에 있는지 확인한다. 진핵세포는 핵막으로 둘러싸인 핵을 가지며, 식물 세포와 동물 세포가 이에 해당한다. 동물 세포와 식물 세포는 모두 핵막을 가진 진핵세포이다. 핵은 DNA를 가지며 유전 물질을 보관하는 세포 소기관이다. 이에 비해 원핵세포는 핵막이 없으므로 핵을 이루지 않고, DNA가 핵막에 둘러싸이지 않은 채 세포질에 존재한다.

원핵세포와 진핵세포는 모두 세포막, 세포질, 유전 물질, 리보솜을 갖는다. 원핵세포와 진핵세포는 모두 유전 물질인 DNA를 갖는다. 모든 세포는 유전 물질인 핵산(DNA 또는 RNA)을 가진다. 두 세포 유형은 모두 단백질을 가진다. 원핵세포와 진핵세포는 모두 리보솜을 갖는다. 구분의 핵심은 원핵세포에는 막으로 둘러싸인 세포 소기관이 없고, 진핵세포에는 핵과 여러 막성 소기관이 있다는 점이다. 대장균은 원핵세포이다.

세포벽은 세포 유형을 가르는 기준으로 함께 살핀다. 식물 세포는 세포막 바깥에 세포벽을 가지며, 원핵세포인 세균에도 세포벽이 있는 경우가 많다. 동물 세포에는 세포벽이 없다. 세균 세포벽의 주성분은 펩티도글리칸이다. 광합성 세포라고 해서 모두 엽록체를 갖는 것은 아니다. 식물 세포와 일부 진핵생물의 광합성 세포에는 엽록체가 있지만, 남세균은 원핵생물이므로 엽록체 없이 광합성한다.

자세히

핵막과 유전 물질

세포의 구조를 비교할 때 핵이 보이는지 여부를 먼저 확인하면 원핵세포와 진핵세포를 구별하기 쉽다. 진핵세포에서는 핵막이 유전 물질을 둘러싸 핵을 이룬다. 핵은 DNA를 보관하는 세포 소기관이며, 세포의 여러 활동에 필요한 유전 정보를 담는다. 식물 세포와 동물 세포는 모두 이와 같은 핵막을 가진다. 식물 세포의 모양이나 역할이 동물 세포와 다르더라도 핵막의 유무로 분류하는 기준은 같다.

원핵세포는 핵막을 갖지 않는다. 따라서 유전 물질이 핵이라는 막성 구획 안에 들어 있지 않고 세포질에 놓인다. 원핵세포의 DNA도 세포막 안에 있다. 다만 핵막으로 구분된 핵 안에 있지 않고 세포질에 존재한다는 뜻이다. 원핵세포인 대장균의 DNA는 원형이며 핵막이 없는 세포질에 존재한다. 원핵세포인 대장균은 원형 DNA를 가진다. 이 특징은 원핵세포를 판단하는 데 유용하지만, 대장균의 사례를 모든 세포의 DNA 모양에 그대로 적용해서는 안 된다. 진핵세포의 핵 안에도 DNA가 있으며, 원핵세포와 진핵세포 모두 유전 물질을 갖는다는 공통점이 먼저 성립한다.

막성 소기관과 공통 구조

진핵세포의 세포질에는 핵 이외에도 막으로 둘러싸인 여러 소기관이 있다. 소기관은 세포 안에서 특정한 기능을 수행하는 구조이며, 막으로 구획되어 있으면 세포 안의 여러 활동이 서로 구분되어 이루어질 수 있다. 예를 들어 미토콘드리아는 진핵세포의 소기관이고, 골지체와 소포체도 막성 소기관이다. 식물 세포의 엽록체 역시 막으로 둘러싸인 소기관이다. 따라서 세포가 핵막을 가진다는 사실과 막성 소기관을 가진다는 사실은 서로 연결되어 진핵세포의 구조적 특징을 이룬다.

원핵세포에는 핵막뿐 아니라 막으로 둘러싸인 세포 소기관도 없다. 원핵세포인 대장균에는 골지체가 없고, 소포체와 미토콘드리아도 없다. 원핵세포에는 리소좀과 핵막이 없으며, 식물 세포의 공변세포에는 엽록체가 있다는 비교도 같은 구분 원리에 따라 해석한다. 그렇다고 원핵세포가 세포 안에서 아무 기능도 수행하지 못한다는 뜻은 아니다. 세포막과 세포질에서 생명 활동이 이루어지며, 단백질을 만드는 리보솜도 존재한다.

리보솜은 막으로 둘러싸인 소기관이 아니므로 원핵세포에도 존재할 수 있다. 원핵세포인 대장균은 리보솜을 가진다. 진핵세포와 원핵세포 모두 리보솜을 갖는다는 공통점과, 원핵세포에는 막성 소기관이 없다는 차이점을 혼동하지 않아야 한다. 단백질 역시 두 유형의 세포에 모두 존재한다. 문제에서 어떤 세포에 리보솜이나 단백질이 있는지를 물으면, 핵막·미토콘드리아와 같은 막성 구조의 유무와 별도로 판단한다.

세포 유형을 판단할 때는 표의 여러 항목을 함께 비교한다. 핵막이 없다고 해서 DNA나 리보솜까지 없다고 결론 내릴 수 없다. 반대로 DNA나 리보솜이 있다는 사실만으로 진핵세포라고 판단할 수도 없다. 대장균은 DNA와 리보솜을 가지면서도 핵막과 막성 소기관이 없는 원핵세포이다.

세포벽과 엽록체

세포벽은 세포막 바깥쪽에 놓이는 구조로, 세포를 지지하고 보호하는 데 관여한다. 식물 세포는 세포벽을 가지며, 동물 세포는 세포벽을 갖지 않는다. 식물 세포는 세포막 바깥에 세포벽을 가진다. 세포벽이 있다는 사실만으로 원핵세포라고 단정해서는 안 된다. 식물 세포도 세포벽을 가지지만 핵막이 있는 진핵세포이기 때문이다. 반대로 동물 세포는 진핵세포이면서 세포벽은 없다.

세균의 세포벽은 펩티도글리칸으로 이루어져 있다. 세균의 세포벽에는 펩티도글리칸이 있다. 대장균의 세포벽도 펩티도글리칸으로 이루어져 있다. 펩티도글리칸은 원핵세포 세포벽의 주성분이다. 이를 셀룰로스로 바꾸어 말하면 틀린 설명이 된다. 세포벽을 가진다는 공통점과 세포벽의 성분이 같다는 주장은 구별해야 한다. 식물 세포의 세포벽과 세균의 세포벽은 모두 세포막 바깥에 있지만, 성분에 관한 진술은 생물 집단에 맞게 판단한다. 균류의 세포벽을 세균의 펩티도글리칸과 동일하게 취급하지 않는다.