원핵세포와 진핵세포의 비교

모든 세포에는 공통적으로 나타나는 여러 가지 기본 특징이 있다. 그들은 모두 원형질막이라고 하는 선택적 장벽에 의해 둘러싸여 있다. 막 내부에는 반유동성의 세포기질이 있는데, 이곳에 세포소기관들이 떠 있다. 모든 세포는 DNA 형태로 유전자를 운반하는 염색체를 갖는다. 그리고 모든 세포는 매우 작은 복합체인 리보솜을 갖고 있어, 유전자의 지령에 따라 단백질을 만든다. 

 

원핵세포와 진핵세포의 대표적인 차이점은 DNA의 위치에 있다. 진핵세포에서는 대부분의 DNA가 이중막의 핵 안에 있다. 원핵세포에는 DNA가 핵양체라 불리는 지역에 응축되어 존재하나 막으로 둘러싸여 있지는 않다. 진핵생물이란 의미는 우리가 보통 알고 있는 의미의 핵으로 진짜를 뜻하는 eu와 핵을 뜻하는 Karyon의 합성어이며 원핵생물은 핵 이전을 의미한다. 이는 원핵세포가 진핵세포보다 이전에 진화되었음을 보여준다. 

 

두 가지 형태의 세포 내부를 세포질이라고 하는데 진핵세포에서는 핵과 원형질막 사이의 영역만을 뜻할 때 사용된다. 진핵세포의 세포질 내부에는 다양한 세포소기관들이 막으로 둘러싸여 있으며, 그들 각각은 특성화된 형태와 기능을 갖는다. 하지만 원핵세포에는 이러한 막으로 둘러싸인 소기관이 없는데 원핵세포와 진핵세포의 또 다른 중요한 차이점이다. 그러나 원핵세포에 세포소기관이 없음에도 불구하고 이들의 세포질은 세포질이 뒤죽박죽 뒤섞여 있는 것이 아니다, 예를 들면, 일부 원핵세포를 막이 아닌 단백질로 둘러싸인 지역을 가지고 있는데 이곳에서 특정한 반응이 일어난다. 

 

진핵세포는 일반적으로 원핵세포보다 매우 크다. 세포의 크기는 기능을 수행하는 세포의 구조를 반영하여 그 크기가 결정된다. 세포의 대사 수행 체계가 세포의 크기를 제한하게 된다. 지점 한계로는, 가장 크기가 작은 세포인 마이코플라즈마라 불리는 것이 알려져 있는데, 이는 지름이 0.1~1.0 마이크로 미터이다. 아마도 마이코플라즈마는 물질대사를 프로그램하기에 충분한 DNA와 세포를 유지하고 생식하기에 필요로 하는 충분한 효소 및 다른 세포 내 기구를 가지고 있는, 세상에서 가장 작은 생명체일 것이다. 

 

물질대사가 적절하게 수행되기 위해 필요한 효육적인 세포의 크기가 있기 때문에 이론적으로 어느 이상 클 수 없다. 모든 세포의 경계면에서 원형질막은 선택적인 장벽으로 작용하여 세포 전체에 산소와 양분을 제공하거나 노폐물을 제거할 수 있도록 물질의 통과를 허용한다. 1제곱마이크로미터 면적의 원형질막을 통해 1초 동안 특정 물질의 한정된 양 만이 통과할 수 있기 때문에 세포 표면적 대 부피의 비는 매우 중요하다. 세포의 크기가 증가하면 표면적은 부피보다는 더 작은 비율로 증가한다. 

 

진핵세포들은 그들의 외부 표면의 원형질막뿐만 아니라 세포내 구획, 즉 세포소기관으로 구획된 넓고 정교하게 배열된 내막을 가진다. 세포 내부의 구획을 통해 지역적으로 다른 환경을 만들어 특수한 대사 기능이 가능해짐으로써 한 세포 내에서도 양립하기 어려운 물질대사 과정이 동시에 일어날 수 있다. 원형질막과 세포소기관막에 많은 효소들이 자리를 잡고 있어 막에서 직접적으로 세포 대사가 일어난다. 

 

진핵세포의 유전정보는 핵 안에 있으며 리보솜에 의해 번역된다. 유전적인 조절에 관여하는 두 개의 소기관인 핵과 리보솜의 구체적인 구조를 살펴보면, 핵은 세포의 DNA 대부분을 가지고 있으며, 리보솜은 DNA로부터 정보를 사용하여 단백질을 만든다. 

 

핵은 진핵세포의 대부분의 유전자를 포함한다. 핵은 진핵세포에서 일반적으로 가장 눈에 잘 띄는 소가관이며, 평균 지름이 5 마이크로미터 정도이다. 핵막은 핵을 싸고 있어 세포질로부터 핵의 내용물을 분리시킨다. 핵막은 이중막으로 되어 있다. 각각의 막은 단백질이 붙어 있는 인지질 이중층으로 되어 있으며, 두 개의 막은 20nm정도 떨어져 있다. 

 

30억 년이 넘는 세월 동안 세포에 핵이 없는 원핵생물(미생물)이 다양한 방식으로 진화해 진핵생물을 낳았다.인간을 포함한 동물과 식물 등 다세포 생물의 대부분은 진핵생물이지만 원핵생물에서 진핵생물로의 진화 과정은 여전히 많은 미스터리를 남긴다.