인체는 매우 복잡한 다세포 생물체이며, 구조적으로나 기능적으로 서로 다른 특성을 나타내는 수많은 세포로 이루어져 있습니다. 또 유사한 기능을 하는 세포들의 집합체로 조직을 만들고, 조직은 구조적 또는 기능적인 단위를 형성하여 다른 조직들과 연합하여 고유의 기능을 갖는 기관을 형성합니다. 공통적인 생리적 목적과 기능을 갖는 기관들이 집합하여 기관계를 구성하고 인체는 세포, 조직, 기관, 기관계 등의 여러 수준으로 구성 체계를 이루고 있습니다.
세포
인체는 하나의 세포, 즉 수정란으로부터 시작하여 지속해서 분열을 거듭합니다. 이처럼 세포 증식이 일어나는 과정에서 각각의 세포는 물질 흡수와 보호(상피세포), 구조적 연결과 지지(근육세포) 등과 같은 특정 기능을 수행하는 세포로 분화됩니다. 미분화세포로부터 분화 세포로 바뀌는 과정을 세포분화라고 합니다.
분화된 세포는 구조와 기능, 핵의 수(무핵, 단핵, 다핵), 안정성 등의 차이에 따라 200종류 이상으로 구분되는데, 일반적으로 넓은 의미에서 그 고유기능에 따라 근육세포, 신경세포, 상피세포, 결합조직세포의 4가지로 분류됩니다.
이러한 각각의 기능적 범주 내에서도 다양한 특정 기능을 수행하는 여러 종류의 세포가 있습니다. 예를 들어, 근육세포에는 세 가지 종류(골격근, 심근, 평활근)가 있는데, 이들은 서로 형태도 다르고 수축 활동을 조절하는 기전과 체내의 여러 기관 내의 존재 위치도 모두 다릅니다.
근육세포
근육세포는 근육운동에서 기계적인 힘을 생성하도록 분화된 세포입니다. 예를 들면, 근육세포는 뼈에 부착되어 몸과 팔다리를 움직일 수 있게 하거나 얼굴 피부에 부착되어 표정을 만들어내기도 합니다. 또한 근육세포는 심장에서 수축 활동을 통해 심실 내의 혈액을 방출할 수 있게 할 뿐만 아니라 체내의 여러 장기와 혈관 등 많은 관을 둘러싸고 있어서 근육세포의 수축과 이완에 따라 관의 직경이나 길이를 변화시키기도 합니다.
신경세포
신경세포는 전기적 신호를 일으키고 신체의 먼 부분까지 신호를 전달하도록 분화된 세포입니다. 하나의 신호는 다른 신경세포에서 새로운 전기적 신호를 일으키기도 하고, 내분비세포나 근육세포를 자극할 수 있습니다. 따라서 신경세포는 다른 세포들의 활동을 조절하는 주요한 수단을 제공합니다. 이처럼 신경세포들의 복잡한 연결과 활동은 자각과 인지 같은 현상의 기초를 이룹니다.
상피세포
상피세포는 이온과 유기 분자를 선택적으로 분비하고 흡수하는 기능과 체내 기관의 보호 기능을 위해 분화된 세포입니다. 상피세포는 주로 신체나 기관의 표면에 위치하여 신체나 기관을 감싸거나 체내의 다양한 관공 내의 벽 구조를 이룹니다. 예를 들어, 피부 표면의 상피세포는 외부 환경으로부터 유해 물질이 피부를 통해서 체내로 들어오는 것을 막는 장벽이 됩니다. 또한 소화관 내 상피세포는 흡수와 물질교환을 조절하는 선택적인 장벽으로 작용합니다.
결합조직세포
결합조직세포는 신체 구조를 연결하고 지지하여 고정하는 세포입니다. 어떤 결합조직들은 상피세포층의 하부에 존재합니다.
줄기세포란 무엇인가?
줄기세포란 신체를 구성하는 신경, 혈액, 뼈 등 모든 종류의 세포로 분화될 가능성을 갖춘 미분화 원시세포를 말합니다. 즉, 줄기세포는 자기복제 능력과 적절한 환경조건에서 특정 세포로 분화되는 다분화 능력을 갖춘 만능 세포입니다. 따라서 사람의 줄기세포를 배양하여 의학적으로 활용한다면 심장, 뇌, 폐, 간 등의 조직이 손상되었을 때 자기 조직과 똑같은 조직을 복제하여 이식할 수 있는 획기적인 의술이 될 것입니다. 현대의학의 첨단 분야에서 끊임없이 줄기세포를 분리하고 배양하여 세포치료에 사용하거나 또는 조직이나 장기에 이식하고자 하는 시도가 경쟁적으로 이루어지고 있다고 합니다.
줄기세포는 수정란으로부터 발생한 배아줄기세포와 출생 후 여러 조직에서 얻어지는 성체줄기세포로 크게 두 종류도 나뉩니다. 배아줄기세포는 정자와 난자가 수정된 지 2주 이내의 미분화세포로 장차 인체를 이루는 세포와 조직으로 분화될 수 있으므로 끊임없이 생명윤리 문제가 야기되고 있습니다. 한편 성체줄기세포는 골수, 제대혈, 태반, 지방조직 등에서 얻어지며, 대표적인 것으로 조혈모세포, 중간엽 줄기세포, 신경줄기세포 등이 있습니다. 성체줄기세포는 윤리적으로 거의 문제가 없고, 안정된 분화 능력을 갖추고 있으므로 거의 모든 종류의 난치병 치료에 유용하게 활용될 수 있습니다. 특히 제대혈 줄기세포는 그 기능이 우수하고 특정 실험조건에서 배양이 잘되기 때문에 현재 가장 주목받고 있는 줄기세포하고 할 수 있습니다.
오늘날 생물학에서 세포분화에 관한 연구가 가장 흥미진진한 분야 중 하나입니다. 한 사람을 구성하는 모든 세포는 같은 유전자를 가지고 있는데도 어떻게 하나의 미분화세포가 신경세포로, 근육세포로, 그 밖의 다른 세포들로 분화되는 것일까요? 분화되는 과정에 관련된 세포 내외의 신호체계가 각각 세포 간의 소통은 어떻게 이루어지는가에 대한 연구주제가 주요 관심사로 떠오르고 있습니다.
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