염색체와 세포 분열

안녕하세요.

제주도에서 중·고등학생을 대상으로 개인&그룹 과학수업을 하고 있는 달빛과학 입니다.

● 생명과학 기초 - 유전자, DNA, 염색체

위 자료를 통해 중학교 과정 생명과학에 등장하는 용어와 기초 개념을 정리해보았습니다.

간단하게 다시 정리를 해볼게요.

유전물질 DNA는 단백질과 함께 압축되어 염색사를 이룹니다. 염색사는 핵 안에 있으며 평소에 유전 정보에 맞게 열심히 일을 합니다. 그러다가 세포가 분열할 시기가 되면 염색체로 뭉치게 되는 것이죠. 염색체는 평소에 보이지 않다가 세포가 분열할 때만 보이는 구조물입니다.

이번 시간에는 사람의 염색체는 어떻게 구성이 되어있는지, 또한 세포 분열은 왜 일어나며 어떤 과정을 거치는지 공부해보겠습니다.

*** 사람의 염색체

사람의 정상 염색체 모습입니다. 밑에 초록색으로 번호가 붙어있네요. 2개의 염색체를 한 쌍으로 1번부터 22번까지 총 22쌍의 염색체가 있고, X라는 염색체, 그리고 Y라는 염색체가 더 있습니다.

먼저 사람의 총 염색체 개수를 세어봅시다. 22쌍 + X, Y가 있으니 총 염색체 개수는 46개네요.

여기서 X, Y로 표기된 염색체를 '성염색체'라고 합니다. 말 그대로 남, 여 - 성을 결정하는 염색체랍니다. 여자의 성염색체 구성은 XX, 남자의 성염색체 구성은 XY입니다. 그렇다면 위 사진에 보이는 염색체는 남자의 염색체로군요!

그렇다면 왜 1~22번까지 2개의 염색체를 1쌍으로 묶어두었을까요?

같은 번호로 묶인 2개의 염색체를 보면 모양과 크기가 비슷합니다. 이 두 개의 염색체 중 하나는 아버지, 다른 하나는 어머니에게 물려받은 것입니다. 이런 염색체 쌍을 '상동 염색체'라고 합니다. 서로(相, 서로 상) 모양이 같은(同, 같을 동) 염색체라는 뜻이죠.

또한 1~22번까지의 총 44개의 염색체는 성별에 관계 없이 남녀 공통으로 가지는 염색체로 '상염색체'라고 한답니다.

정리를 해볼까요?

▶ 사람의 염색체: 총 46개 (23쌍)

- 상염색체(44개, 22쌍): 남녀 공통으로 가지는 모양과 크기가 같은 염색체

- 성염색체(2개, XX or XY): 사람의 성을 결정하는 염색체

*** 세포가 분열하는 이유

염색체는 세포가 분열할 때 나타나는 구조물이라고 했습니다. 그렇다면 세포는 왜 분열하는 것일까요?

세포는 세포막을 통해 외부와 물질 교환을 하면서 성장합니다. 세포가 성장하면 크기가 커지게 되는데요, 부피와 세포막 표면적 모두 늘어나게 됩니다. 간단하게 정육면체 모형 그림을 그려봅시다.

정육면체 모양의 세포의 한 변의 길이가 2배로 커졌습니다. 부피는 8배 증가했지만 표면적은 4배 밖에 증가하지 못했네요. 이렇게 세포의 크기가 커지면 표면적의 증가율보다 부피의 증가율이 커서 물질 교환 효율이 떨어지게 됩니다.

이번에는 2배로 커진 정육면체 세포를 분열시켜보겠습니다.

이렇게 분열하면 부피의 증가율과 표면적의 증가율이 같아집니다. 물질 교환 효율이 떨어지지 않는 것이죠.

즉, 세포가 분열하는 이유는 '물질 교환이 효율적으로 일어나기 위해서'라고 할 수 있습니다.

*** 세포 분열

■ 세포 주기

세포가 자라서 다시 분열을 마치기까지의 과정을 '세포 주기'라고 합니다.

위 그림은 세포 주기를 간단하게 나타낸 도형입니다.

G1, S, G2 로 표시된 구간은 '간기'라고 불리며 세포 분열 준비 기간이랍니다.

M 구간은 실제로 세포가 분열되는 '분열기'죠. 세포 주기 전체를 보면 아주 짧은 기간입니다.

세포 주기의 대부분의 시간은 '간기'가 차지하며, 분열하는 기간은 매우 짧다는 점을 꼭 알아두세요.

■ 세포 분열 과정

세포 분열 과정을 간단히 알아봅시다.

세포 분열이 일어나기 전 세포를 '모(母)세포'라고 하고, 세포 분열 결과 만들어진 세포를 '딸세포'라고 합니다. 그림을 먼저 볼까요?

먼저, 유전 물질이 복제됩니다. 그림에서는 파란 실로 표시했어요. 그리고 복제된 유전 물질이 뭉쳐서 두 가닥의 염색 분체로 이루어진 염색체가 됩니다. 염색 분체는 복제가 되었기 때문에 유전 정보가 같겠지요. 그다음 분열이 일어나서 염색 분체가 분리되어 각각의 세포로 들어가게 됩니다. 이후 뭉쳤던 유전 물질이 풀려서 처음 모세포와 동일한 딸세포 2개가 형성되는 것이죠.

이런 과정을 통해 모세포와 유전 물질이 동일한 딸세포 2개가 만들어지는 것입니다. 세포 분열 과정의 원리를 쉽게 이해하시겠지요? ^^

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염색체와 세포 분열에 대한 내용을 정리해보았습니다. 다음 학습 자료부터는 세포 분열 과정을 단계별로 더욱 자세하게 공부하게 됩니다. 기초 내용을 충분히 이해하시길 바랍니다!! ^^

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