원핵생물(Prokaryote)은 핵막(nuclear envelope)으로 둘러싸인 진정한 세포핵(true nucleus)이 없는 생물을 총칭하는 생물학적 분류군이다. '원핵(原核)'이라는 용어는 '원시적인 핵'이라는 의미를 가지며, 이는 핵이 세포질 내에 막 없이 존재하는 핵양체(nucleoid) 형태로 있기 때문이다. 원핵생물은 대부분 단세포 생물이며, 세균(Bacteria)과 고균(Archaea)의 두 도메인으로 분류된다.
세포 구조
원핵생물의 세포는 진핵생물에 비해 상대적으로 단순한 구조를 가진다. 핵막으로 구분된 핵이 없으며, 미토콘드리아, 엽록체, 골지체, 소포체, 리소좀 등의 막으로 둘러싸인 세포 소기관(membrane-bound organelle)이 존재하지 않는다. 세포질 내에는 리보솜(70S)과 유전 물질인 DNA가 위치한다. 유전체는 일반적으로 하나의 원형(circular) 염색체로 구성되어 있으며, 염색체 외에도 플라스미드(plasmid)라고 불리는 작은 원형 DNA 분자를 추가로 가질 수 있다. 이들 플라스미드는 생존에 필수적이지는 않지만 항생제 내성 등 유용한 유전자를 포함하는 경우가 많다.
주요 세포 구조물로는 협막(capsule), 세포벽(cell wall), 세포막(cell membrane), 세포질(cytoplasm), 리보솜(70S), 플라스미드, 선모(pili), 편모(flagellum), 핵양체(nucleoid) 등이 있다.
번식
원핵생물은 주로 무성 생식을 하며, 대표적인 번식 방식은 이분법(binary fission)이다. 이분법은 하나의 세포가 두 개의 동일한 딸세포로 분열하는 방식이다. 또한 접합(conjugation), 형질전환(transformation), 형질도입(transduction) 등의 수평적 유전자 이동(horizontal gene transfer)을 통해 유전 물질을 교환하기도 한다.
형태
원핵생물은 다양한 세포 형태를 가지며, 네 가지 기본 형태는 다음과 같다.
- 구균(Coccus): 구형 또는 난형
- 간균(Bacillus): 원통형의 막대 모양
- 나선균(Spirillum): 나선 모양으로 꼬인 형태
- 비브리오(Vibrio): 쉼표 모양
서식 환경
원핵생물은 지구상의 거의 모든 환경에서 발견된다. 토양, 물, 공기뿐만 아니라 고온, 고염분, 고압, 산성 등의 극한 환경에서도 서식하는 종들이 존재하며, 이러한 생물들을 극한성 생물(extremophile)이라고 한다. 또한 사람을 포함한 다른 생물의 체내나 체표에서 공생 또는 기생하는 경우도 많다.
생태적 역할
원핵생물은 생태계에서 물질 순환과 에너지 흐름에 중요한 역할을 담당한다. 질소 고정(nitrogen fixation), 분해(decomposition), 광합성(photosynthesis), 발효(fermentation) 등 다양한 대사 과정을 통해 탄소, 질소, 황 등의 원소 순환에 기여한다.
질병
일부 원핵생물(주로 세균)은 인간을 포함한 생물체에 질병을 일으키는 병원체(pathogen)로 작용한다. 탄저균, 결핵균, 콜레라균 등이 대표적인 예이다. 다만 모든 원핵생물이 유해한 것은 아니며, 대다수는 무해하거나 생태계 및 숙주에 유익한 역할을 수행한다.
