안녕하세요. 과학 교육 전문가 안현정입니다.
우리의 몸을 이루는 가장 작은 단위는 바로 세포인데요, 탄생의 순간부터 죽음에 이르기까지 이 세포들은 끊임없이 분열을 거듭한다고 합니다. 오늘 시간은 세포분열의 원리와 이유 그리고 무한이 증식하는 이상 세포인 암세포에 관하여 만나보겠습니다.
[세포분열과 의의]
한 개의 세포가 두 개의 세포로 갈라져 세포의 개수가 불어나는 생명 현상을 우리는 세포분열이라 부릅니다. 그런데 이 세포들이 자신의 크기를 키우지 않고 나누어지는 까닭은 무엇일까요? 그 이유는 바로 물질교환의 유용함에 있습니다. 우리의 세포들은 혈액을 통해 산소와 영양소를 얻어 에너지를 만들고 그 결과 생성된 이산화탄소와 노폐물을 다시 혈액 속으로 보내는 교환의 과정을 반복합니다. 만약 이 과정에서 세포의 크기가 크다면 부피에 비해 표면적이 작아 세포 속까지 산소와 영양소가 도달하기가 힘듭니다. 반면 세포의 크기가 작다면 부피가 같더라도 그 표면적이 넓어지는 효과가 생겨 더욱 유용하게 물질 교환을 할 수 있게 됩니다.
유용한 물질교환은 우리는 건강한 신체를 유지할 수 있게 합니다. 이밖에도 몸의 성장과 상처의 치유를 위하여 세포분열은 우리에게 꼭 필요한 것이라 할 수 있습니다. 그렇다면 이 세포분열의 종류와 원리는 어떤 것들이 있을까요.
세포 분열의 원리1 - 체세포 분열
세포분열은 크게 두가지로 다음과 같이 체세포 분열과 생식세포 분열로 나누어집니다.
[체세포분열]
체세포 분열은 생물의 성장과 조직의 재생과정에서 일어나는 것으로 동물의 경우 몸 전체에서, 식물의 경우 생장점과 형성층 등 특정 분열조직에서만 일어납니다.
[체세포분열 과정]
① 간기: 유전물질을 두배로 복제합니다. 핵막과 인이 뚜렷하고, 염색체가 실모양으로 풀어져 있습니다.
② 분열기
-전기: 핵막과 인이 사라지고 염색분체로 이루어진 염색체가 나타나며 방추사가 나타납니다.
-중기: 염색체가 세포의 중앙에 배열됩니다. 방추사가 염색체에 붙습니다.
-후기: 방추사가 염색분체가 분리하여 양극으로 이동시킵니다.
-말기: 핵막과 인이 나타나고 염색체가 풀어지고, 세포질 분열이 일어납니다.
총 두 개의 딸세포가 형성됩니다.
세포 분열의 원리2 - 생식 세포 분열
[생식세포 분열]
생식세포 분열은 생식세포를 만들기 위해 일어나는 세포분열로, 동물의 경우 정자와 난자를, 식물의 경우 화분과 난세포를 만드는 것을 목적으로 합니다. 동식물의 생식기관에서 일어나며 체세포와 다르게 2회 연속 분열하여 염색체의 수를 반으로 줄이는 특이한 모습을 보입니다. 염색체 수가 반이 된다하여 감수분열이라고 부르기도 합니다.
[생식세포 분열 과정]
① 감수 제 1분열
- 간기 : 유전물질을 복제하여 양을 두 배로 늘리게 됩니다.
- 전기 : 핵막과 인이 사라지고 상동 염색체가 결합한 2가 염색체가 나타납니다. 방추사가 등장합니다.
- 중기 : 2가 염색체가 세포 가운데에 배열하고 방추사가 각각 상동 염색체에 붙습니다.
- 후기 : 방추사가 상동 염색체를 끌고 갑니다. 염색체의 수가 반으로 줄어듭니다.
- 말기 : 세포질이 나누어져 두 개의 딸세포가 생성됩니다.
② 감수 제 2분열
- 전기 : 간기 없이 바로 전기로 이어지며 방추사가 등장합니다.
- 중기 : 염색체가 세포 가운데에 배열하고 방추사가 염색체에 붙습니다.
- 후기 : 방추사가 염색 분체를 양쪽 끝으로 끌고 갑니다.
- 말기 : 핵막이 인이 나타나고 염색체가 실처럼 풀어져 있습니다. 총 네 개의 딸세포가 생성됩니다.
암 - 끊임없는 세포 분열
그렇다면 암세포는 과연 무엇일까요.
먼저 정상적인 세포의 경우를 알아보겠습니다. 우리 몸속의 세포는 끊임없이 분열하지만 무한정 분열하지는 않습니다. 세포는 한 층을 이룰 때까지만 분열하며 공간을 가득 채웠을 경우 세포분열을 억제하는 신호를 주고받습니다. 이렇게 구조화된 단일층을 형성하여 정상적인 핵을 가진 세포들만이 우리 몸을 구성하게 됩니다.
하지만 항상 정상적인 세포만 우리 몸을 구성하는 것은 아닙니다. 생활습관이나 여러 가지 이유로 세포는 손상될 수 있습니다. 세포 내 유전물질을 담당하는 DNA가 손상되게 되면 세포는 스스로 복구 시스템을 이용하여 본래의 건강한 세포로 돌아가고자 합니다. 하지만 이 과정에서 복구가 불가능하다고 여겨지면 스스로 사멸을 선택하여 비정상적인 세포 자체를 몸에서 없애버리곤 합니다. 그러나 드물게 사멸대신 비정상적인 방법으로 스스로를 복구하는 세포가 나타나곤 합니다. 이 세포가 우리가 말하는 ‘암’세포로, 손상된 DNA를 복구하는 과정에서 비정상적인 DNA로 변이되어 비정상적인 핵을 지닌채 무한정 세포를 증식하게 됩니다. 과잉증식을 통해 정상세포보다 비정상적인 세포들이 끊임없이 늘어난 세포의 집단을 일컬어 우리는 종양이라고 부르게 되는 것입니다.
암 예방법
암에 걸릴 확률을 줄이는 방법은 생활습관의 개선이 필요합니다. 세계 암 연구 기금과 미국 암 연구 협회가 권장하는 생활방식의 내용은 다음과 같습니다.
1. 정기적으로 건강검진을 받는다.
2. 하루에 7~8시간 수면을 취한다.
3. 과도한 스트레스를 줄인다.
4. 비전분 과일과 채소 (고구마, 감자 제외)를 충분히 섭취하고
콩과류나 도정하지 않은 전곡류를 섭취한다.
5. 정상체중을 유지한다. (체질량 지수(BMI) 21-23)
6. 캔맥주 기준 하루에 남성은 2캔, 여성은 1캔 이하로 마신다.
7. 절대 금연. 간접흡연또한 피한다.
8. 붉은색고기(쇠고기, 돼지고기 등)를 일주일에 약 510g(18oz.)이하로 제한하며 가공육 섭취를 피한다.
9. 방사선, 전자파, 중금속, 환경독소등을 피한다.
10. 매일 1시간 중등도 활동 혹은 30분 이상 활발한 활동을 한다.
11. 패스트푸드와 가공음식과 같은 지방함량이 높은 음식을 피하고 설탕이 든 청량음료를 피한다.
12. 소금은 하루에 6g 을 넘지 않는다.(세계보건기구는 5g/일)
출처= 이투스me 안현정 강사
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