중3 과학 5단원 생식과 유전 - 세포는 왜 분열할까요?
세포분열이란 세포가 점점 성장하다가 분열을 통해서 둘로 나누어지는 것을 말합니다.
그럼 왜 세포는 분열을 할까요? 세포분열에 대해서 알아봅시다.
1. 왜 세포는 분열을 할까요?
생물마다 크기는 다르죠? 몸집이 큰 생물도 있고, 작은 생물도 있습니다. 코끼리와 개미를 한번 생각해 보세요~ 어떤 생물의 크기가 큰지?? 당연히 코끼리가 크겠죠? 그럼 코끼리의 세포와 개미의 세포를 비교한다면, 어떤 생물의 세포의 크기가 클까요? 정답은 두 생물의 세포의 크기는 거의 비슷합니다. 그럼, 무엇 때문에 몸집의 크기가 다를까요? 바로 세포의 수 때문이죠. 세포의 수가 많을수록 몸집이 크다고 보시면 됩니다.
1) 세포의 부피와 표면적 관계
세포는 계속 성장하지는 않습니다. 왜? 세포의 크기가 커지면 세포안으로 물질이 들어가야 하는데, 시간이 오래 걸리기 때문에 효율적으로 물질교환이 안됩니다. 그래서 세포는 크기가 일정이상이 되면 더 커지는 것이 아니라 분열합니다.
그림을 설명하자면, 우무덩어리가 있어요. 젤리 비슷한거...
우무 덩어리를 1cm, 2cm, 3cm 인 정육면제로 잘라 페놀프탈레인 용액이 들어 있는 수산화나트륨 용액에 담가요. 그리고 일정 시간이 지나면 꺼내서 단면을 관찰하는 실험입니다.
가, 나, 다에서 중심 부분까지 붉은색이 된 것은 가이죠? 왜 그럴까요? 수산화나트륨 용액이 우무에 흡수가 되는데, 같은 시간 동안 안쪽까지 많이 들어갔다는 것 알 수 있죠. 따라서 세포의 크기가 커지면 물질교환을 하는데 비효율적이라는 것을 알 수 있습니다.
이를 세포의 부피와 표면적으로 설명하는데요.
| 우무조각 | 1cm | 2cm | 3cm |
| 부피(㎤) | 1 | 8 | 27 |
| 표면적(㎠) | 6 | 24 | 54 |
| 표면적/부피 | 6 | 3 | 2 |
세포의 크기가 커지면 부피와 표면적이 같이 커지죠. 표면적이 증가보다 부피가 더 크게 증가하죠. 그러면, 표면적/부피의 비가 감소하여 안쪽까지 흡수하는 시간이 길어지므로, 물질교환이 어렵게 된다는 것을 알 수 있습니다.
정리를 하자면, 세포의 크기가 커질수록 부피에 대한 표면적의 비율이 작아져 물질교환에 불리하죠. 그래서 세포는 일정크기 이상이 되면 세포 분열을 통해서 둘로 나누어져 물질교환이 원활하게 일어나도록 하는 것이죠.
2. 염색체
세포가 분열할 때 세포핵에는 유전물질이 들어 있습니다. 유전물질도 분열할 때 복제가 일어나서 이동해야 하죠. 유전물질을 전달하는 역할을 염색체가 하고 있습니다.
- 염색체 -
염색체란 생물의 특징을 결정하는 유전 정보를 저장하고 전달하는 역할을 하는 물질로, 세포분열할 때는 관찰되지 않고, 세포가 분열할 때 실모양의 염색사로 뭉쳐 형성된 굵은 막대 모양의 구조물을 염색체라고 합니다.
- 염색체의 구성 -
염색체는 DNA와 단백질(히스톤 단백질)로 이루어져 있는데요, 다시 DNA는 유전정보를 저장한 유전 물질이고, 유전자는 DNA에서 유전정보가 저장되어 있는 부위이죠.
※ 염색체는 세포분열 할 때만 관측이 가능하다. 평소에는 아주 가느다란 실모양의 염색사로 존재하기 때문에
- 염색체의 종류 -
염색체에는 상동염색체, 상염색체, 성염색체로 나눌 수 있고, 동식물마다 염색체의 수는 다른데, 가끔은 염색체의 수가 같은 동식물도 있어요.
1) 상동염색체
☞ 모양과 크기가 같은 한 쌍의 염색체를 상동염색체라고 합니다. 2n을 표시하죠.
상동염색체의 수는 동식물마다 다른데요, 사람은 46개 = 23쌍, 개는 78개 = 39쌍, 초파리 8개=4쌍 입니다.
2) 상염색체
☞ 성별에 관계없이 남녀 공통으로 가지는 염색체
사람은 44개 = 22쌍이 상염색체입니다.
3) 성염색체
☞ 성을 결정하는 염색체로 사람에게는 한쌍이 있죠.
사람의 성염색체는 X, Y입니다. 남자는 XY, 여자는 XX이에요^^
4) 같은 종류의 동식물이라면 염색체의 수와 모양은 일치해요.
이상 세포가 왜 분열하는지 그리고 염색체가 무엇인지 알아봤습니다. 다음에는 체세포 분열에 대해서 알아보도록 하겠습니다.^^
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