뿌리학습 · 중학 과학탐구
세포의 구조와 생물의 구성 단계
모든 생물은 세포로 이루어져 있다. 세포는 생명 활동이 일어나는 가장 작은 단위이며, 그래서 생명체를 이루는 기본 단위라고 부른다. 어떤 생물은 세포 하나가 곧 한 마리이고, 사람처럼 수십조 개의 세포로 이루어진 생물도 있다.
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개념 정리
세포라고 하면 대개 둥근 모양 하나를 떠올리지만, 실제 세포의 모습은 제각각이다. 신경 세포는 신호를 멀리까지 전달해야 하므로 실처럼 길게 뻗어 있고, 적혈구는 좁은 혈관을 통과해야 하므로 납작한 원반 모양이다. 모양이 다른 이유는 하는 일이 다르기 때문이다. 이 단원에서 가장 중요한 생각이 바로 이것이다. 구조를 보면 기능을 짐작할 수 있고, 기능을 알면 구조가 왜 그렇게 생겼는지 설명할 수 있다.
세포는 대부분 맨눈으로 볼 수 없을 만큼 작아 현미경이 필요하다. 다만 모든 세포가 그런 것은 아니어서, 달걀의 난세포처럼 맨눈으로 볼 수 있는 큰 세포도 있다. 달걀에서 노른자가 그 세포의 대부분을 차지하는 부분이다.
이제 세포 안을 들여다보자. 세포 안에는 각자 맡은 일이 다른 작은 구조들이 들어 있고, 이를 세포 소기관이라고 한다. 가운데 있는 핵은 유전 정보를 보관하면서 세포의 활동을 지시한다. 여기서 주의할 점이 있다. 핵이 모든 일을 직접 하는 것은 아니다. 핵은 정보를 갖고 명령을 내리고, 실제 작업은 다른 소기관들이 나누어 맡는다.
세포의 가장 바깥을 둘러싼 것은 세포막이다. 세포막은 안과 밖을 완전히 막아 버리는 벽이 아니라, 필요한 물질은 들여보내고 필요 없는 물질은 내보내는 문 역할을 한다. 미토콘드리아는 양분을 분해해 생명 활동에 쓸 에너지를 만든다. 세포질은 소기관 사이를 채우는 부분으로, 이곳에서도 여러 화학 반응이 일어난다.
식물 세포에는 동물 세포에 없는 것이 더 있다. 세포벽은 세포막 바깥을 한 겹 더 감싸 식물의 몸을 단단하게 지탱한다. 이름이 비슷해 세포막과 헷갈리기 쉬운데, 세포막은 모든 세포에 있고 세포벽은 동물 세포에는 없는 식물 세포의 특징이라는 점을 분명히 해 두어야 한다. 엽록체는 빛을 받아 스스로 양분을 만드는 곳이고, 액포는 물과 여러 물질을 저장하며 식물 세포에서 특히 크게 발달한다.
여기서 자주 나오는 오해 하나를 짚고 가자. 식물은 스스로 양분을 만드니 미토콘드리아가 필요 없다고 생각하기 쉽다. 그렇지 않다. 광합성을 하는 잎의 세포에는 엽록체와 미토콘드리아가 모두 있다. 엽록체에서 양분을 만들고, 그 양분을 미토콘드리아에서 다시 에너지로 바꾸어 쓴다. 참고로 빛이 닿지 않는 뿌리의 세포처럼 엽록체가 없는 식물 세포도 있지만, 살아 있는 세포에는 미토콘드리아가 있다. 만드는 일과 쓰는 일은 별개다.
세포 하나로도 생명 활동이 가능하지만, 사람처럼 큰 생물은 세포들이 층층이 조직되어 있다. 같은 일을 하는 세포들이 모이면 조직이 되고, 여러 조직이 모여 하나의 형태와 기능을 갖추면 기관이 된다. 동물에서는 여러 기관이 모여 하나의 큰 기능을 함께 수행하는 기관계를 이루고, 기관계들이 모여 하나의 개체가 된다. 정리하면 세포, 조직, 기관, 기관계, 개체의 다섯 단계다. 예를 들어 위와 작은창자, 큰창자는 각각 하나의 기관이지만, 음식을 소화한다는 하나의 기능을 위해 함께 작동하므로 묶어서 소화계라고 부른다.
식물은 단계가 조금 다르다. 식물에는 기관계 단계가 없어 세포, 조직, 기관, 개체의 네 단계다. 잎과 줄기, 뿌리, 꽃이 식물의 기관에 해당한다. 동물에만 기관계가 들어간다고 기억하면 두 구성 단계를 구분할 수 있다.
마지막으로 몸이 자라는 일에 대해 짚어 두자. 사람이 자란다고 해서 세포 하나하나가 그만큼 커지는 것은 아니다. 세포는 어느 정도 커지면 둘로 나뉜다. 몸이 자라는 데는 세포의 크기가 커지는 것도 함께 관여하지만 주된 이유는 세포의 수가 늘어나기 때문이며, 이 이야기는 세포 분열 단원에서 이어진다.
이 단원 시험에서 묻는 것
학교 시험은 교육과정 성취기준을 바탕으로 출제됩니다. 이 단원의 성취기준은 다음을 할 수 있는지 확인하도록 정하고 있습니다.
- [9과02-01]세포는 생명 활동이 일어나는 기본 단위임을 이해하고, 세포의 구조와 기능의 관계를 추론할 수 있다.
자주 하는 착각
세포가 생명 활동의 기본 단위
- 세포는 모두 비슷한 모양과 크기라고 본다. 교과서가 전형적인 세포 하나를 대표 그림으로 보여주기 때문이다. 세포의 모양과 크기는 하는 일에 따라 다르다. 신호를 멀리 보내는 신경 세포는 길게 뻗어 있고, 좁은 혈관을 지나야 하는 적혈구는 납작한 원반 모양이다. 모양이 기능을 따라간다는 점이 이 단원의 핵심이다.
- 세포는 모두 현미경으로만 볼 수 있다고 본다. 세포를 배울 때 항상 현미경이 함께 나오기 때문이다. 대부분은 맨눈으로 볼 수 없을 만큼 작지만 예외가 있다. 달걀의 난세포는 매우 커서 맨눈으로 볼 수 있으며, 노른자가 그 세포의 대부분을 차지한다.
- 생물이 자라는 것은 세포가 커지기 때문이라고 본다. 몸이 커지는 것과 세포가 커지는 것을 같은 일로 여기기 때문이다. 몸이 자라는 데는 세포의 크기가 커지는 것도 함께 관여하지만, 주된 이유는 세포의 수가 늘어나기 때문이다. 세포는 어느 정도 커지면 둘로 나뉜다. 이 구분이 서지 않으면 세포 분열을 배울 때 왜 나뉘어야 하는지를 설명할 수 없다.
세포 소기관
- 핵이 세포의 모든 일을 직접 처리한다고 본다. 핵을 세포의 중심이라고 배우기 때문이다. 핵이 가진 것은 유전 정보이고, 그 정보를 바탕으로 일을 지시할 뿐이다. 실제 작업은 소기관들이 나누어 맡는다.
- 세포막을 안팎을 완전히 막는 벽으로 본다. 막이라는 말이 차단을 떠올리게 하기 때문이다. 세포막은 필요한 물질은 들이고 필요 없는 물질은 내보낸다. 막는 것이 아니라 가려서 통과시키는 문에 가깝다.
- 세포벽과 세포막을 같은 것으로 보거나 뒤바꿔 쓴다. 이름이 비슷하고 둘 다 세포의 바깥쪽에 있기 때문이다. 세포막은 모든 세포에 있고, 세포벽은 세포막 바깥을 한 겹 더 감싸는 구조다. 동물 세포와 식물 세포를 비교할 때 세포벽은 식물 세포 쪽의 특징으로 다룬다.
- 엽록체가 있으면 미토콘드리아는 없다고 본다. 식물은 스스로 양분을 만드니 양분을 쓰는 기관은 필요 없다고 생각하기 때문이다. 광합성을 하는 식물 세포에는 둘 다 있다. 광합성으로 양분을 만들고, 그 양분을 미토콘드리아에서 다시 에너지로 바꾼다. 이 오해는 광합성 단원에서 그대로 이어진다.
- 동물 세포에는 없고 식물 세포에 있는 것을 물으면 액포·엽록체·세포벽을 한 묶음으로 외우되 왜 그런지는 설명하지 못한다. 세 가지를 목록으로만 암기했기 때문이다. 각각 무엇을 하는지와 함께 기억해야 응용 문제에서 흔들리지 않는다.
생물의 구성 단계
- 구성 단계를 세포·조직·기관·개체로 외워 기관계를 빠뜨린다. 네 단계가 입에 붙기 때문이다. 동물은 세포·조직·기관·기관계·개체의 다섯 단계다. 기관들이 모여 하나의 기능을 함께 수행하는 묶음이 기관계다.
- 동물과 식물의 구성 단계가 같다고 본다. 세포에서 시작해 개체로 끝난다는 점이 같기 때문이다. 식물에는 기관계 단계가 없어 세포·조직·기관·개체의 네 단계다. 동물에만 기관계가 들어간다는 점이 두 단계 구성의 차이다.
이런 오개념, 나도 갖고 있을까?
세포는 종류에 관계없이 모두 비슷한 모양과 크기를 가진다.정답 보기
X (흔한 오개념이에요)
교과서에서 세포를 설명할 때 대표적인 그림 하나를 주로 보여주기 때문에, 세포가 모두 그런 모양일 것이라고 생각하기 쉬워요. 실제로는 신호를 멀리 전달해야 하는 신경 세포는 길게 뻗은 모양이고, 좁은 혈관을 지나야 하는 적혈구는 납작한 원반 모양처럼 세포마다 모양과 크기가 서로 달라요. 세포의 모양은 그 세포가 맡은 기능에 맞게 형성된다는 점이 이 단원에서 중요한 내용이에요.
대부분의 세포는 맨눈으로 볼 수 없지만, 달걀의 난세포처럼 맨눈으로 볼 수 있을 만큼 큰 세포도 있다.정답 보기
O (맞는 설명이에요)
세포를 배울 때 현미경 실험이 함께 등장하는 경우가 많아서 '세포는 항상 현미경이 있어야 볼 수 있다'고 생각하기 쉬워요. 실제로는 대부분의 세포가 매우 작은 것은 맞지만, 예외도 있어요. 달걀의 노른자가 대부분을 차지하는 난세포는 매우 커서 맨눈으로도 충분히 볼 수 있는 세포예요.
생물이 자라는 주된 이유는 세포의 크기가 커지기 때문이다.정답 보기
X (흔한 오개념이에요)
몸이 커지는 것을 눈으로 보면 자연스럽게 세포 하나하나도 그만큼 커진다고 생각하기 쉬워요. 실제로는 세포가 어느 정도 커지면 둘로 나뉘는 과정이 반복되면서 세포의 수가 늘어나는 것이 몸이 자라는 주된 이유예요. 세포의 크기가 커지는 것도 일부 관여하지만, 그것만으로 생물의 성장을 설명하기는 어렵답니다.
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자주 묻는 질문
교육부 고시 제2022-33호 과학탐구 교육과정 기반