본문내용
1. 양파근단 세포의 유사분열 관찰
1.1. 실험 목적
세포의 유사분열 관찰
세포의 유사분열 과정을 관찰하고 염색체의 구조와 기능을 이해하는 것이 이 실험의 목적이다. 세포는 세포 주기를 거치며 끊임없이 분열하고 성장한다. 이 과정에서 핵 속의 DNA가 복제되고, 세포 소기관이 증가하며, 방추사가 형성된다.
세포 주기는 간기와 분열기로 구분되는데, 간기에는 다시 G1기, S기, G2기로 나뉜다. G1기에는 단백질 합성과 세포 소기관 증가가 일어나고, S기에는 DNA가 복제되며, G2기에는 세포 분열을 준비하면서 방추사 구성 단백질이 합성된다. 간기 이후 전기, 중기, 후기, 말기로 진행되는 유사분열 과정에서는 염색체가 응축되고 동원체가 나타나며, 방추사가 형성되고 염색체가 분리되는 등의 변화가 관찰된다.
동물세포와 식물세포의 세포질 분열에도 차이가 있다. 동물세포는 세포막이 중앙에서 함입하여 세포질을 분리하지만, 식물세포는 세포판이 중앙에서 형성되어 바깥쪽으로 성장하면서 세포질을 분리한다. 이는 식물세포가 단단한 세포벽으로 둘러싸여 있기 때문이다.
체세포 분열은 생장과 결손 부위 보충을 위해 일어나며, 생식세포 분열(감수분열)은 생식세포 형성과정에서 일어난다. 실험에 사용되는 양파 근단의 경우 체세포 분열이 매우 활발하게 진행되어 관찰하기 용이하다.
실험 과정은 다음과 같다. 먼저 양파의 구근을 발근시킨 후 근단을 채취하여 고정액에 담근다. 그 다음 염산으로 처리하여 세포벽을 연화시키고, 아세트오르세인으로 염색한 후 슬라이드에 펴서 관찰한다. 이때 세포를 균일하게 펴기 위해 엄지손가락으로 세게 눌러준다.
양파 근단을 사용하는 이유는 체세포 분열이 활발하게 일어나는 생장점이 있기 때문이다. 또한 광학현미경으로도 관찰이 가능할 정도로 세포분열이 잘 일어난다. 반면 관찰하기 어려운 단계는 후기로, 그 시간이 매우 짧아 포착하기 어렵기 때문이다.
이처럼 양파 근단을 활용하여 유사분열의 각 단계를 관찰함으로써 세포 분열 과정의 특징을 실제로 확인할 수 있다. 이를 통해 간기, 전기, 중기, 후기, 말기 등 세포 분열의 전반적인 흐름을 이해할 수 있다. 나아가 동물세포와 식물세포의 차이점도 비교 관찰할 수 있다. 이번 실험은 세포분열에 대한 이해를 높이는 데 매우 유용할 것이다.
1.2. 실험 이론 및 원리
1.2.1. 세포 주기
간기 세포 분열 주기에서 분열기를 제외한 시기로 DNA 복제 등이 일어나는 중요한 시기이다. 간기는 휴지기, 분열간기 또는 정지기, 대사기라고도 한다. 간기 중에는 세포의 동적인 형태변화를 보이지 않지만 여러 물질들의 합성이 왕성하다.
간기에는 다음과 같은 4단계가 있다. 첫째, G1기는 단백질을 합성하고 세포 소기관의 수가 증가하면서 세포가 생장하는 시기이다. 둘째, S기는 핵 속의 DNA가 복제되는 시기이다. 셋째, G2기는 세포가 완전히 성숙하여 세포 분열을 준비하는 시기이면서 방추사를 구성하는 단백질을 합성한다. 넷째, G0기는 휴지기로 정말로 쉬는 시간이다.
이처럼 간기에는 세포가 생장하고 분열을 준비하는 등의 다양한 활동이 이루어진다. 간기는 세포 분열의 준비 과정이므로 매우 중요한 단계라고 할 수 있다.
1.2.2. 유사분열의 단계
유사분열은 세포 분열의 일종으로, 간기(Interphase)와 분열기(Mitotic phase)로 구분된다. 분열기에는 전기(Prophase), 중기(Metaphase), 후기(Anaphase), 말기(Telophase)의 4단계가 있다.
전기에는 분산 중인 염색사가 나사 모양이 되어 굵고 짧은 염색체를 형성하고, 2개의 형태나 크기가 완전히 같은 염색분체로 분리한다. 또한 동원체가 나타나며, 염색체가 점차적으로 짧고 굵어지면서 적도면을 향해 이동하기 시작하고, 핵막 및 핵소체가 소실된다. 세포질에서는 2쌍의 중심체가 마주 대하는 양다리 끝으로 이동하기 시작하며 방추체의 미소관이 형성되기 시작한다.
중기에는 방추체 내의 적도면에 염색체 동원체가 배열하고, 그 동원체가 분열극으로 이동을 시작한다. 이 시기는 염색체 수를 조사하기에 가장 적합한 시기이다.
후기에는 쌍을 이루고 있던 염색분체가 분리하여 딸 염색체가 되어 양극을 향해 이동한다. 염색분체와 상당하는 극간의 거리가 짧아지는 것과 양극 간의 거리가 열린 2개의 현상이 일어나며, 세포가 적도면에 따라 형질막의 움푹패임과 세포질의 꾀임이 생긴다.
말기에는 극에 도달한 염색체가 기질이 점차로 팽윤하고 염색성이 약해져 각각의 염색체로 판별하기 어려워지며, 염색체는 그 나선구조를 해체하여 세포질 사이에 핵막이 재형성되고 핵이 형성된다.
1.2.3. 동물세포와 식물세포의 세포질 분열
동물세포에서 세포질 분열은 세포막이 밖에서 안으로 함입하여 들어오면서 세포질을 분리함으로써 2개의 딸세포를 형성한다. 세포의 양극 사이의 중앙부에서 액틴 필라멘트가 세포의 주위를 띠 모양으로 둘러싸고 이 띠가 수축함에 따라 세포가 함입되는 것이다.
반면 식물세포에서는 세포의 중앙에 세포판이 만들어지고, ...
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