생물의 구성(세포)
세포의 구조와 기능, 세포에서 기관·개체까지의 생물 구성 단계를 심화 탐구한다.
세포는 생명 활동이 일어나는 가장 작은 단위로, 핵·세포막·세포질 같은 구조가 각자 맡은 일을 나눠 하며, 이 세포가 모여 조직과 기관을 이루고 마침내 하나의 개체가 됩니다.
세포는 작은 공장입니다. 핵은 설계도를 보관한 사무실, 세포막은 물건이 드나드는 출입문, 미토콘드리아는 발전실입니다. 공장 하나로 끝나지 않고 여러 공장이 모여 도시(개체)를 이룹니다.
쉽게 말하면
생물의 구성과 다양성에서 모든 생물이 세포로 이루어져 있다는 것을 보았습니다. 그런데 왜 하필 세포일까요? 왜 생물은 커다란 덩어리 하나가 아니라 작은 세포 수십조 개로 만들어질까요?
답은 표면적에 있습니다. 세포는 세포막을 통해 산소와 영양분을 들여오고 노폐물을 내보냅니다. 그런데 세포가 커지면 부피는 세제곱으로 늘어나는데 표면적은 제곱으로만 늘어납니다. 부피에 비해 문이 좁아지는 셈이라, 어느 크기를 넘으면 안쪽까지 물질을 대 줄 수가 없습니다. 그래서 생물은 세포를 키우는 대신 세포 수를 늘리는 길을 택했습니다.
세포 안에서는 역할이 나뉘어 있습니다. 핵은 유전 정보를 담고 세포의 활동을 조절합니다. 세포막은 아무것이나 통과시키지 않고 필요한 물질만 골라 드나들게 합니다. 미토콘드리아는 영양분을 분해해 생명 활동에 쓸 에너지를 얻습니다. 식물 세포에는 여기에 더해 광합성을 하는 엽록체, 세포를 단단히 받쳐 주는 세포벽, 물과 양분을 저장하는 큰 액포가 있습니다.
이렇게 나뉜 역할이 곧 다음 단계의 주제가 됩니다. 엽록체에서 무슨 일이 일어나는지는 식물과 에너지(광합성)로, 미토콘드리아가 어떻게 에너지를 꺼내는지는 동물과 에너지로 이어집니다.
이렇게 나타납니다
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예시 1코끼리와 생쥐 중 누구의 세포가 클까둘의 세포 크기는 거의 비슷합니다. 코끼리가 큰 것은 세포가 커서가 아니라 세포의 개수가 훨씬 많기 때문입니다. 몸집이 몇천 배 달라도 세포 크기는 비슷하다는 사실이, 세포의 크기에는 넘을 수 없는 한계가 있다는 증거입니다.
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예시 2양파 표피 세포 관찰양파 속껍질을 얇게 벗겨 아세트산 카민 용액으로 염색하면 핵이 붉게 물들어 또렷하게 보입니다. 세포들이 벽돌처럼 각지게 맞물려 있는 모습도 보이는데, 이렇게 각진 것은 세포막 바깥에 단단한 세포벽이 있기 때문입니다. 동물 세포는 세포벽이 없어 둥글둥글합니다.
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예시 3세포막은 문지기다세포막은 벽이 아니라 문입니다. 산소와 포도당은 들여보내고 이산화 탄소와 노폐물은 내보내되, 세포에 필요 없는 물질은 막습니다. 만약 세포막이 아무것이나 통과시킨다면 세포 안팎의 구분이 사라져 생명 활동이 유지될 수 없습니다.
동물 세포 vs 식물 세포
| 구조 | 동물 세포 | 식물 세포 |
|---|---|---|
| 핵 | 있음 | 있음 |
| 세포막 | 있음 | 있음 |
| 미토콘드리아 | 있음 | 있음 |
| 세포벽 | 없음 | 있음 (세포막 바깥에서 모양을 지탱) |
| 엽록체 | 없음 | 있음 (광합성) |
| 액포 | 거의 없거나 작음 | 크게 발달 |
자주 하는 오해
식물 세포에는 엽록체가 있으니 미토콘드리아가 없다고 생각하기
이렇게 생각하기 쉬움식물은 광합성으로 에너지를 만드니까 호흡하는 미토콘드리아는 필요 없다
실제로는식물 세포에도 미토콘드리아가 있고, 식물도 밤낮없이 호흡합니다.
광합성은 에너지를 포도당에 '저장'하는 일이고, 호흡은 그 포도당을 분해해 실제로 '쓰는' 일입니다. 저장만 하고 꺼내 쓰지 못하면 아무 소용이 없습니다. 그래서 식물 세포에는 엽록체와 미토콘드리아가 둘 다 있습니다.
몸이 큰 생물은 세포도 크다고 생각하기
이렇게 생각하기 쉬움코끼리는 크니까 세포도 생쥐보다 훨씬 클 것이다
실제로는세포의 크기는 생물의 크기와 거의 상관없습니다. 큰 생물은 세포가 '많은' 것입니다.
세포가 커지면 부피는 세제곱으로 늘지만 물질이 드나드는 표면(세포막)은 제곱으로만 늘어납니다. 즉 먹여 살릴 안쪽은 급격히 커지는데 문은 그만큼 넓어지지 않습니다. 그래서 세포는 일정 크기 이상 커질 수 없고, 대신 나뉘어 수를 늘립니다.
선수 개념 — 이걸 먼저 알아야 해요
이후 개념 — 이 개념을 배우면 이어집니다
같은 단원의 개념 — 생물의 구성과 다양성
자주 묻는 질문
Q1단세포 생물도 기관이 있나요?
없습니다. 아메바나 짚신벌레는 세포 하나가 곧 개체라서, 그 한 세포가 먹고 움직이고 노폐물을 내보내는 일을 모두 해냅니다. 조직·기관 같은 단계는 여러 세포가 역할을 나눠 가진 다세포 생물에서만 나타납니다.
Q2모든 세포에 핵이 하나씩 있나요?
대부분은 그렇지만 예외가 있습니다. 사람의 적혈구는 성숙하면서 핵을 버려 핵이 없고, 팔다리를 움직이는 골격근 세포는 핵을 여러 개 가지고 있습니다. 세포마다 맡은 일에 맞게 구조가 달라진 결과입니다.
Q3세포는 왜 눈에 보이지 않나요?
대부분의 세포가 너무 작아 현미경 없이는 볼 수 없기 때문입니다. 다만 예외도 있어서, 달걀의 노른자는 하나의 세포입니다. 세포가 반드시 작아야 하는 것은 아니지만, 물질을 활발히 주고받아야 하는 세포는 작을 수밖에 없습니다.
교육과정 2022 개정 · 중1 통합과학 · 생물의 구성과 다양성
수록 심화 (교육과정 밖 확장 개념)
세포 안 엽록체에서 실제로 무슨 일이 벌어지는지 보려면 식물과 에너지(광합성)로 이어서 보세요.
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