체세포 분열
*이 글은 중학 수준에서 논하고 있으므로 고등학 수준의 과학과 다소 차이가 있을 수 있습니다.
염색체와 유전자는 무엇일까?
몸을 이루는 세포에는 대부분 핵이 있고, 핵 속에는 생물의 특징을 결정하는 "유전 물질"이 들어있다. 그런데 분열 중인 세포에서는 핵이 사라지고, 유전 물질이 꼬이고 뭉쳐서 만들어진 막대 모양의 염색체가 나타난다. 이때 염색체는 두 개의 가닥으로 이루어져 있으며, 각각의 가닥을 염색 분체라고 한다.
염색체를 구성하는 유전 물질은 DNA이다. DNA에는 생물의 특징에 대한 여러 유전 정보가 담겨 있으며, 각각의 유전 정보를 유전자라고 한다. 이를 USB에 비교해보면, USB의 막대는 "염색체"에 해당하고, USB에 저장된 각 파일들이 "유전자"에 해당한다.
| DNA : 유전 물질 |
한편 같은 종의 생물에서는 생식세포를 제외한 모든 세포에서 염색체 수가 같다. 예를 들어 사람의 몸을 이루는 세포에는 46개의 염색체가 들어 있다. 이 때 ⓐ감자와 침팬지는 모두 48개의 염색체가 들어 있으므로, 염색체의 수가 같다고 해서 반드시 생물의 종이 같은 것은 아니며, ⓑ개에는 78개의 염색체가 들어 있으므로, 염색체의 수와 지능은 상관관계가 없다.
체세포 분열이 일어날 때 염색체는 어떻게 행동할까?
생물의 몸을 이루는 세포를 체(몸體)세포라 하고, 체세포 한 개가 두 개로 나누어지는 것을 체세포 분열이라고 한다. 체세포 분열이 일어나는 과정은 다음 그림과 같이 염색체의 모양과 행동에 따라 구분한다.
ⓐ모세포는 세포 분열이 일어나기 전의 세포를 뜻하고, ⓑ딸세포는 세포 분열 후 새로 만들어진 세포를 뜻한다.
①(간기. 間期) 체세포 분열이 일어나기 전에는 / 모세포의 크기가 커지고, 모세포의 핵 속에 염색체가 실처럼 풀어진 상태에서 DNA가 복제된다.
②(전기) 핵을 둘러싼 핵막이 사라지면서 / 두 가닥의 염색 분체로 이루어진 막대 모양의 염색체가 나타난다. 이는 [후기]에서 염색체의 염색 분체가 분리될 때, 실 상태에서는 정확하게 분리되기 어려우므로 딱딱 떨어지는 막대 모양으로 형성된 것이다.
③(중기) 염색체가 세포 가운데에 배열한다. 中기니까 가운데에 배열하는 것이라고 연상하여 이해하자.
④(후기) 각 염색체의 염색 분체가 분리되어 세포 양쪽 끝으로 이동한다. [후기]의 후는 "뒤 후(後)"인데, 뒤라는 것은 끝을 의미하기도 하므로 / 염색 분체가 양쪽 끝으로 간다는 것을 같이 연상하여 이해하자.
⑤(말기 및 세포질 분열) 핵막이 나타나고, 염색체가 풀어지며, 세포질이 나누어진다.
⑥(딸세포 형성) 모세포와 염색체 수가 같은 딸세포 두 개가 만들어진다.
이상을 정리해보자.
체세포 분열이 일어나기 전에는 모세포의 핵 속에 염색체가 실처럼 풀어진 상태에서 DNA가 복제된다. 체세포 분열이 진행되면 두 가닥의 염색 분체로 이루어진 염색체가 나타나고, 염색 분체가 분리되어 각 딸세포에 들어간다. ⓐ이 때 두 염색 분체는 한쪽의 DNA가 복제되어 만들어진 것이므로, 서로 같은 유전 정보를 담고 있다. 따라서 ⓑ체세포 분열로 만들어진 두 개의 딸세포는 각각 모세포와 유전 정보, 염색체의 수와 모양이 같다. ⓒ딸세포는 생명 활동에 필요한 물질을 흡수하면서 크기가 커지다가 어느 정도 커지면 체세포 분열을 반복한다.
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체세포 분열의 각 단계는 양파 뿌리 끝에서 잘 관찰할 수 있다. 그 이유는 양파 뿌리 끝에 체세포 분열이 활발하게 일어나는 생장점이 있기 때문이다.
다음은 양파를 이용하여 체세포 분열이 일어나는 동안 염색체의 모양과 행동을 관찰하는 실험의 과정이다.
①양파 뿌리 조각을 "에탄올"과 "아세트산"을 3:1로 섞은 용액에 하루 정도 담가 둔다.
→에탄올과 아세트산을 이용해 세포가 살아 있을 때의 모습을 유지하도록 고정하는 것이다.
②양파 뿌리 조각을 "묽은 염산"에 넣어 약 7분 동안 55ºC~60ºC의 온도로 물중탕을 한 다음, 꺼내어 증류수로 씻는다.
→"묽은 염산"을 이용해 세포가 잘 분리되도록 조직을 연하게 하는 것이다. : 해리(풀解떠날離)
*중탕(겹칠重끓일湯) : 끓는 물 속에 음식 담은 그릇을 넣어 익히거나 데움.
③양파 뿌리 조각의 끝부분을 약 2mm의 길이로 자르고, 받침 유리에 올려 놓은 다음, "아세트산 카민 용액"을 1 방울 떨어뜨린다.
→핵과 염색체를 "아세트산 카민 용액"을 이용해 염색하는 것이다.
④양파 뿌리 끝 조각을 해부 침으로 잘게 찢고(분리), 덮개 유리로 덮어 연필에 달린 고무로 현미경 표본의 덮개 유리 위를 가볍게 두드린다.
⑤현미경 표본을 거름종이로 덮고, 손가락으로 지그시 눌러(압착. 누를壓붙을着) 여분의 아세트산 카민 용액을 제거한다.
위 실험과정을 간단하게 정리하면 다음과 같다.
①고정→②해리→③염색→④분리→⑤압착
암기Tip!
고해(쓸苦바다海)의 염분이 높다. (압은 맨 마지막이니까 쉽죠?)
→쓴 바다의 염분이 높다.
양파 뿌리 끝을 관찰하면 붉은색으로 염색된 염색체의 모양과 행동에 따라 체세포 분열 단계를 구분할 수 있다. 양파와 같은 다(多)세포 생물은 체세포 분열을 하여 ⓐ생장한다. 또한 ⓑ몸에 상처가 났을 때에도 체세포 분열로 새로운 세포를 만들어 상처를 아물게 한다.