진핵세포 (eucaryote) -3

현미경으로 관찰되는 진핵세포 구조

진균류(fungi)는 자연에 널리 퍼져 있는 종속영양성 생물체(heterotroph)이다. 진균류는 박테리아보다 크며, 핵과 액포와 같은 그들의 전형적인 내부 구조를 광학현미경으로 쉽게 관찰할 수 있다. 진균류의 두 가지 주요 종류는 효모(yeast)와 사상곰팡이(mold)이다.

효모는 5~10 um 크기의 작은 단일세포이다. 효모세포는 보통 구형, 원통형, 또는 타원형이다. 효모는 무성 또는 유성생식을 할 수 있다. 무성생식은 출아(budding) 또는 분열(fission)에 의해 이루어진다. 출아에서는 작은 발아가 모체세포 표면에 형성되어 이것이 점차 커지면서 모체세포로부터 분리된다. 분열에 의한 무성생식은 박테리아와 유사하나 단지 일부 효모에서만 일어난다. 분열할 때 어떤 적당한 크기로 세포가 자라면 두 개의 동일한 세포로 나누어진다. 효모의 유성생식에서는 각각 염색체 한 벌씩을 가지는 두 개의 반주체 세포의 융합(fusion)에 의해서 접합체가 형성된다. 이배체 세포의 핵은 몇 차례 분열하여 자낭포자(asC0sporc)를 형성하는데, 가 자낭포자들은 결국 새로운 반수체 세포가 되고, 출아나 분열에 의해 생식하게 된다. 

효모는 생식방법(예, 출아 또는 분열)과 세포의 영양요구성을 기준으로 하여 분류한다. 가장 널리 이용되는 효모인 Saccharomyces cerevisiae는 혐기성 조건에서 알코올 발효(예, 포도주, 맥주, 위스키 제조)에 이용되고, 또한 호기성 조건에서는 빵 제조에 쓰인다.

 

사상곰팡이(mold)는 실 모양의 진균류로 균사제 구조를 가진다. 균사체(mycelium)는 많은 핵을 가진 유동성 세포질을 포함하고 있으며 많은 가지를 친 관구조를 말한다. 균사체 상의 길고 가는 실(flamen)을 균사(hyphae)라 부른다. 균사제의 일부 가지는 공기 중에서 자라기도 하는데, 이러한 가지 위에는 코니디아(conidia)라 불리는 무성포자가 형성된다. 코니디아는 그 구조가 거의 구형이며 종콩 색깔을 띠기도 한다. 일부 곰팡이는 유성포자를 형성하며 유성생식을 한다. 이러한 포자들은 열, 냉해, 건조, 그리고 일부 화학약품에 저항성을 가진다. 곰팡이의 유성 • 무성포자들은 발아하여 새로운 균사를 형성할 수 있다. 

사상곰팡이는 보통 길고 가지가 많이 난 세포를 형성하는데, 습기와 영양분이 있는 고체 표면에서 쉽게 자란다. 실 모양의 사상곰팡이의 전형적인 크기는 5~20 um이다. 사상곰팡이가 침지 배양(submerged culture)에서 자랄 때는 종종 세포 집합체(cell aggregate)를 형성한다. 곰팡이 덩어리(pellet)의 전형적인 크기는 50 mm~ 1mm로 곰팡이의 종류와 생장 조건에 따라 달라진다. 덩어리 형성은 덩어리 내로의 영양소(특히 산소) 전달 문제를 야기하지만 점도를 감소시켜 산소전달을 개선할 수 있다.

유성생식의 양상에 근거하여 진균류를 네 가지로 나눈다.

1. 조균류(phycomycefes)는 조류 같은 진균류이다. 그러나 엽록소가 없으므로 광합성을 할 수 없다. 물과 물에서 자라는 곰팡이가 이 부류에 속한다.
2. 자낭균류(ascomycetes)는 자낭포자(ascospore)라고 불리는 유성포자를 형성하며, 이 포자는 낭(sac, 캡슐 구조) 안에 있다. Neurospora, Aspergillus 속의 일부 곰팡이와 효모가 이 부류에 속한다.

3. 담자균류(basidiomycetes)는 담자포자(basidiospore)에 의해 생식하며, 이 포자는 담자(basidia)라고 불리는 특정한 세포의 줄기로부터 생성된다. 버섯(mush-room)이 이 부류에 속한다.
4. 불완전균주(deuteromycctes : Fungi imperfecti)는 유성생식을 하지 않는다. 오직 무성생식 하는 곰팡이가 이 부류에 속한다. 무좀을 일으키는 Trichophyton 같은 병원성 진균류가 이 부류에 속한다.

사상곰팡이는 구연산(Aspergillus niger)과 페니실린(Penicillium chrysogenum)과 같은 항생제를 생산하기 위해 이용된다. 곰팡이 발효는 발효 산업의 큰 비중을 차지한다.

조류는 단세포이다. 그러나 바다에서는 식물 같은 다세포 구조를 이룬다. 모든 조류는 광합성을 하며 녹색을 띠는 엽록체를 포함한다. 엽록체는 엽록소가 있는 장소이며 광합성을 한다. 전형적인 단세포 조류의 크기는 10~30 um이다. 다세포 조류는 때때로 가지 친 또는 안 친 섬유상 구조를 하고 있다. 어떤 조류는 세포벽에 실리 카 또는 칼슘 탄산염을 가진다. 세포벽에 실리카를 함유하는 규조류(diatom)는 산업용 여과보조제로 쓰인다. Chlorella, Scenedesmus, Spirullind, Dunaliella와 같은 조류는 단세포 단백질 생산과 폐수처리에 이용된다. 아가(agar)나 알긴산(alginic acid)과 같이 젤을 만드는 시약은 해양 조류와 해초로부터 얻어진다. 어떤 조류는 갈색 또는 적색을 띠기도 한다.

원생동물은 이동성을 갖는 단세포 생물로, 세포벽이 없으며 비교적 큰 (1~50 mm) 진핵세포이다. 원생동물은 박테리아와 같은 작은 미생물 또는 다른 먹이 입자를 섭취함으로써 먹이를 얻는다. 원생동물은 보통 단핵이며 유성 또는 무성생식을 한다. 원생동물은 그들의 운동성에 따라 분류된다. 아메바(amoebae)는 아메바운동에 의해 움직이나, 이때 세포의 세포질은 허족(pseudopodium)을 형성하기 위해 앞으로 움직이고 세포의 나머지 부분은 이 돌출부(lobe)를 향해 움직인다. 편모류(flagellates)는 편모를 사용하여 움직인다. Trypanosomes는 편 모로 움직이며 인간에게 많은 질병을 일으킨다. 섬모류(ciliates)는 섬모라 불리는 세포 표면의 수많은 작은 부속기관에 의해 움직인다. Sporozoans은 비운동성이며 인간과 동물의 기생충이다. 이러한 원생동물은 먹이 입자를 삼키지 않고 용해된 영양분을 세포막을 통해 흡수한다. 원생동 물은 말라리아나 이질과 같은 질병을 일으킨다. 원생동물은 생물폐수 처리공정에서 폐수로부터 세균을 제거하여 맑은 배출물을 얻는 데 이로운 역할을 하기도 한다.