Part 1 | 분자'생물'학
지난 글에서, 우리는 세포가 어떻게 유전정보에서 단백질을 만들어 내는지, 그와 관련된 세포 소기관들에 대해 알아보았다. 하지만 우리는 가장 중요한 세포 소기관을 아직 이야기하지 않았다. 바로 에너지를 생산해 이 모든 과정이 제대로 작동하도록 하는 소기관 말이다.
이 특별한 소기관의 이름은 바로, '미토콘드리아'(mitochondria)이다.
세포 내의 에너지 공장, 미토콘드리아
미토콘드리아는 에너지를 생산하는 데 아주 특화된 소기관이다.
여기서 잠깐, 세포 내에서 쓰이는 에너지의 이름을 하나 알고 가자. 세포 내의 에너지는 'ATP'라는 형태로 존재한다. ATP는 충전된 전지와 같은 존재이다. 에너지를 사용하고 나면 ATP는 'ADP'라는 형태가 되고, 다시 충전될 준비를 한다.
미토콘드리아는 바로 이 ATP를 만들어내는 기관이다. 어떤 세부적인 과정을 거쳐서 ATP가 만들어지는지는 지금 신경 쓰지 말자. 너무나도 복잡하고, 당장 분자생물학을 집어치우고 싶은 충동이 일어날지도 모르니까. 미토콘드리아에서 ATP가 만들어진다는 것, 그리고 이 ATP를 이용해 세포가 살아간다는 것만 알아도 충분하다.
미토콘드리아의 생김새는 다소 독특하게 생겼다. 단일막으로 이루어진 다른 소기관들과 달리 핵막처럼 이중막으로 되어 있고, 그중 안쪽에 있는 내막은 구불구불하게 접혀 크리스타(crista)라는 구조를 이룬다. 이런 주름진 구조 덕분에 미토콘드리아는 매우 효율적으로 ATP를 생산할 수 있게 된다.
크리스타 안쪽의 공간을 기질(matrix)라고 하는데, 미토콘드리아는 독특하게 자신만의 DNA가 이곳에 존재하고 있다. 이 DNA는 핵에 있는 우리의 것과 완전히 다른 것이다. 정말 놀랍지 않은가? 자신만의 유전정보가 따로 존재하는 세포 소기관이라니!
광합성의 중추, 엽록체
모든 진핵생물은 미토콘드리아를 가지고 있다. 하지만 불공평하게도 식물세포만이 가진 세포 소기관이 존재한다. 바로 '엽록체'(chloroplast)이다.
엽록체는 다들 한번쯤 들어봤을 '광합성'(photosynthesis)를 수행하는 기관이다. 광합성은 또 무엇인가 하면, 말 그대로 빛을 이용해 무언가를 합성하는 과정이다. 이 과정에서 합성되는 것은 '포도당'(glucose)으로, 가장 효율적으로 ATP를 만들어낼 수 있는 물질이다. 즉, 식물세포는 광합성으로 포도당을 만들고, 그 포도당이 미토콘드리아에 가서 ATP를 만들어낼 수 있는 것이다! (이것이 왜 식물세포가 아무것도 먹지 않아도 살 수 있는가에 대한 답변이다.)
광합성 역시 ATP의 합성 과정처럼 매우 복잡한 다단계의 과정을 자랑한다. 때문에 여기서는 그 과정을 모두 다루진 않겠다. 대신, 엽록체 역시 미토콘드리아와 유사한 특징을 가진다는 것 정도만 기억하자. 역시 이중막의 구조를 가지고 있으며, 기질에는 자체의 DNA를 가지고 있다.
여기서 궁금한 사람이 있을 것이다. 이 두 소기관만 왜 이중막을 가지고, 왜 자체 DNA를 가지고 있는가? 그것은... 아직도 끝나지 않은 논쟁이다. 기회가 된다면 나중에 이와 관련된 이야기를 자세히 다루도록 하겠다.
이로써, 우리는 두 편에 걸쳐 세포 소기관에 대한 대략적인 내용을 알아보았다. 이쯤 되면 느낄 것이다. 세포는 꽤나, 아니 매우 조직적이고 체계적으로 분업화되어 있다. 그리고 이 모든 것이 완벽한 하모니를 이룰 때 생물이 살아갈 수 있는 것이다.
여기까지, '생물'에 대한 기본적인 내용은 어느 정도 알아보았다. 이제 조금 생물이 덜 낯설게 느껴지는가? 여전히 낯설어도 괜찮다. 앞으로 더 많은 내용을 알아가면서 차차 익숙해지면 되니까.
오늘은 한 챕터를 마무리하며, 몸에서 작은 세포 소기관들이 얼마나 아름다운 하모니를 이루고 있는지 잠시 느껴보는 시간을 가지면 충분할 것이다.