1. 개요
원핵생물( 原 核 生 物, Prokaryotes[1])은 핵막이 없는 생물을 뜻한다. 생물 분류 단계의 최상위 단계의 세균역, 고균역이 이에 포함된다.이와 반대로 핵막이 있는 생물을 뜻하는 진핵생물이 있다. 진핵생물에는 생물 분류 단계의 최상위 단계의 진핵생물역만이 포함된다.
2. 상세
진핵생물처럼 디옥시리보뉴클레오타이드(deoxyribonucleotide, DNA의 구성 단위)로 구성된 1개의 염색체(주 DNA, chromosome)를 가지고 있지만 진핵생물과는 달리 원형(circular) 구조이며 이를 둘러싸는 막(인지질)도 없다. 또한 염색체 외에 여러 가닥의 작은 원형 DNA[2]를 가지고 있으며 여기에는 생존에 필수적이지는 않지만 유용한 유전자들[3]이 주로 위치한다. 원형 DNA 덕분에 end replication problem[4]으로부터 자유로워 무한히 증식할 수 있다.원핵생물은 별도의 생물학적 성을 가지지 않으며, 무성생식으로 번식한다.
또한 소포체, 미토콘드리아, 엽록체, 리소좀, 골지체 등의 (막있는)세포 소기관이 존재하지 않으며, 세포질 내에는 DNA와 각종 단백질, 단백질 합성을 위한 (막없는) 리보솜만이 존재한다. 개중에는 산소를 이용해서 세포호흡을 하는 호기성(산소를 사용하여 호흡 등 대사를 함) 세균과 광합성을 통해 에너지를 얻고 산소를 배출하는 독립 영양 세균이 존재하며, 이들이 각각 미토콘드리아와 엽록체의 조상이라고 알려져 있다. 원시 진핵생물에 의해 먹혔을 때 이 세균들이 소화되지 않고 살아남아 숙주와 공생한 결과 숙주에게 필요한 효소를 전적으로 공급받고 숙주가 필요로하는 에너지를 대량생산하는데 특화된 세포 소기관으로 진화했다는 것.( 세포 내 공생설) 그 때문에 이들 소기관에는 독자적인 DNA[5]와 리보솜이 존재하며 이것들은 진핵생물보다는 원핵생물의 그것과 비슷한 특성을 보인다보인다고 설명될수있다.
3. 분류
세균(bacteria)과 고균(archea)이라는 두 개의 역으로 분류되며 유사한 특징(이분법으로 증식, 단세포 생물, 플라스미드 존재 등)을 보이지만 이들은 유연관계가 매우 먼 생물군이며 이들 간의 차이는 세균와 진핵생물 사이의 차이만큼 크다. 고균은 세균보다는 진핵생물에 가까운 생물로, 인트론과 히스톤이 존재하며 리보솜이 진핵생물의 것과 비슷하고 세포벽에 펩티도글리칸이 포함되지 않는다는 점 등 진핵생물과의 공통점이 많이 존재한다. 이 때문에 본래 세균으로부터 분류된 고균과 진핵생물의 공통조상이 있었으며, 이 조상으로부터 핵막이 없는 고균과 핵막이 있는 진핵생물로 분리된 것으로 추정된다.4. 세포막
세포액(Cytosol)으로 가득 채우고 있는 세포질(細胞質,Cytoplasm)은 주로 인지질의 이중막구조인 인지질이중층(Phospholipid bilayer)인 세포막(Cellfilm 또는 Cell Membrane)로 둘러싸여져있다.5. 생명의 기원
세포는 모든 생명체를 구성하는 기본 단위로 최초의 세포 생명체가 등장한 것은 대략 46억 년의 지구역사에서 약 8억 년 후인 지금으로부터 38억 년 전으로 추정되고 있다. 선캄브리아 시대 고생대기간의 바다속 화산활동의 화염분출구가 이러한 세포탄생에서 열에너지를 방출하고 물을 제공한다는 점에서 가장 유력한 후보 장소로 언급된다. 현재까지 확인된 최초의 생명체는 약 37.5억 년 전으로 추정되는 시아노박테리아(cyanobacteria)가 학계에 보고된 바 있다. [6][7]6. 관련문서
[1]
karyo는 막을 의미하며, 접두사 pro-가 붙어 핵막이 나타나기 이전의 생물이라는 뜻이 된다.
진핵생물은 핵막이 존재한다는 뜻의 eukaryotes.
[2]
플라스미드(plasmid)라고 한다.
[3]
주로 항생제 내성 유전자. 이 때문에 transformation 과정에 많이 사용된다.
[4]
선형 DNA의 양 말단이 복제를 거듭할수록 짧아지는 현상. 자세한 내용은
복제(생물학) 문서 참고.
[5]
단 전술했듯이 생존에 필수적인
효소가 결여되어 있고 핵의 염색체에만 저장되어 있기 때문에 세포로부터 독립해서 생존할 수 없다.
[6]
사이언스지 > Research Article > PALEONTOLOGY , Metabolically diverse primordial microbial communities in Earth’s oldest seafloor-hydrothermal jasper Dominic Papineau https://orcid.org/0000-0003-0063-7514 , Zhenbing She https://orcid.org/0000-0003-0068-9138, Matthew S. Dodd https://orcid.org/0000-0003-4470-933X, Francesco Iacoviello https://orcid.org/0000-0003-3564-2380, John F. Slack, Erik Hauri , Paul Shearing, and Crispin T. S. Little ,Science Advances ,13 Apr 2022 ,Vol 8, Issue 15 ,DOI: 10.1126/sciadv.abm2296
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[7]
Review J Bacteriol,. 1993 Feb;175(3):575-82. doi: 10.1128/jb.175.3.575-582.1993. Environmental effects on the light-harvesting complex of cyanobacteria ,A R Grossman 1, M R Schaefer, G G Chiang, J L Collier , PMID: 8423132 PMCID: PMC196191 DOI: 10.1128/jb.175.3.575-582.1993
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