소기관이 하는 일

소화 효소를 만드는 이자 세포에는 리보솜이 빽빽합니다. 효소는 모두 리보솜에서 만들어지는 단백질이기 때문입니다.

단백질 하나를 따라가기

소기관을 익히는 가장 쉬운 방법은 물건 하나가 세포 속을 지나가는 길을 따라가는 것입니다. 이자의 세포가 장으로 내보낼 소화 효소를 만든다고 해 봅니다. 지시는 DNA를 보관하는 가장 큰 소기관인 핵에서 시작합니다. 유전자 하나를 전령 RNA로 복사하면, 이 복사본은 핵을 감싼 두 겹 막인 핵막의 구멍(핵공)으로 빠져나옵니다.

핵 안에는 더 진한 부분인 핵소체가 있습니다. 핵소체가 직접 단백질을 만들지는 않습니다. 리보솜 RNA와 단백질을 모아 리보솜의 두 조각을 만들고, 이 조각들은 같은 핵공으로 나갑니다. 리보솜은 전령 RNA를 읽고 그 순서대로 아미노산을 잇습니다. 어떤 리보솜은 세포 기질에 떠서 그 자리에 머물 단백질을 만들고, 어떤 리보솜은 거친면 소포체 바깥에 붙어 있습니다.

거친면 소포체와 골지체

거친면 소포체는 핵막과 이어진 주름진 막입니다. 표면에 붙은 리보솜 때문에 전자 현미경으로 보면 오돌토돌해 보여서 이런 이름이 붙었습니다. 세포 밖으로 보낼 단백질은 만들어지는 동안 소포체 안쪽으로 들어갑니다. 그곳에서 접히고, 당 같은 곁사슬이 붙기도 합니다. 간세포처럼 단백질을 많이 내보내는 세포에는 거친면 소포체가 많습니다. 매끈면 소포체는 거친면 소포체와 이어져 있지만 리보솜이 거의 없습니다. 지질과 스테로이드 호르몬을 만들고, 일부 약물과 독을 분해하며, 칼슘 이온을 저장합니다. 근육 세포에서는 특별한 매끈면 소포체가 수축을 일으키는 칼슘을 내보냅니다.

단백질은 이제 작은 막 거품인 운반 소낭에 담겨 소포체를 떠나, 납작한 주머니가 쌓인 골지체로 갑니다. 소낭은 소포체 쪽 면인 시스면으로 들어옵니다. 단백질은 주머니 더미를 지나며 당이 더 붙고, 배송지 주소 같은 작은 화학 표지가 달립니다. 반대쪽인 트랜스면에서 분비 소낭에 담기고, 이 소낭이 세포막과 합쳐지면서 효소가 바깥으로 나갑니다. 침샘 세포나 항체를 만드는 면역 세포처럼 분비를 많이 하는 세포는 골지체가 큽니다. 식물 세포의 골지체는 세포벽에 쓸 다당류 일부도 만듭니다. 모형에서 재생을 누르면 소낭이 골지체에서 세포막으로 가는 모습이 보입니다.

재활용과 에너지

리소좀은 소화 효소가 가득한 작은 주머니입니다. 이 효소는 산성에서 잘 일하는데, 리소좀 안은 세포질보다 산성이라서 효소가 다른 곳을 망가뜨리지 못합니다. 리소좀은 단백질, 당, 지방, 핵산, 낡은 소기관을 분해합니다. 대식세포라는 백혈구에서는 세포막이 세균을 감싸 소낭으로 떨어져 나오고, 리소좀이 이 소낭과 합쳐져 세균을 소화합니다.

이 모든 일에는 에너지가 듭니다. 미토콘드리아는 세포 호흡으로 세포가 쓰는 ATP 대부분을 만듭니다. 세포 호흡은 산소를 쓰고 이산화 탄소를 내놓는데, 우리가 내쉬는 이산화 탄소가 바로 여기서 나옵니다. 미토콘드리아는 막이 두 겹이고, 안쪽 막은 크리스타로 접혀 ATP를 만들 면적을 넓힙니다. 모형에서 미토콘드리아를 잘라 보면 접힌 막이 보입니다. 에너지를 많이 쓰는 근육 세포에는 미토콘드리아가 빽빽합니다. 미토콘드리아와 엽록체는 자기 DNA와 리보솜도 가지고 있는데, 다음 단원에서 그 까닭을 다룹니다.

생물학에서는 이것을 흔히 「형태는 기능을 따른다」고 요약합니다. 세포의 구조는 그 세포가 하는 일에 맞춰져 있습니다. 이자 세포에는 리보솜과 거친면 소포체가 가득하고, 근육 세포에는 미토콘드리아가 가득하며, 작은창자 안쪽 세포는 세포막이 미세융모라는 작은 손가락 모양으로 접혀 양분을 흡수할 면적을 넓힙니다.