H3의 생명과학 이야기

잎은 일반적으로 표면적이 크고 부피에 대한 표면적의 비율도 높다. 표면적이 큰 것은 광합성작용에 필요한 빛의 흡수를 증가시킨다. 부피에 대한 표면적의 비율이 큰 것은 광합성의 부산물로 생기는 산소의 방출뿐 아니라 광합성 동안 CO₂를 얻는 데도 도움을 준다. 기공을 통해 확산된 CO₂는 해면 유조직세포에 의해 형성되는 벌집 모양의 공기층으로 들어간다. 이들 세포의 불규칙한 형태 때문에 잎의 내부 표면적은 우리가 보는 잎의 외부 표면적보다 10배에서 30배까지 확장된다.표면적이 큰 것이나 부피에 대한 표면적 비율이 큰 것은 광합성 작용을 증가시키지만 기공을 통해 물의 손실이 커지는 심각한 결점도 갖고 있다. 그래서 식물에 많은 양의 물이 필요한 것은 광합성작용을 위해 충분한 기체교환이 필요한 지상계의 대가..

생명과학 2026. 1. 1. 20:09

몇 층의 계단 사이를 커다란 통에 든 물을 옮기느라 애쓰는 사람의 모습을 그려보라. 그리고 식물체 안에서의 물이 중력과 반대 방향으로 수송되는 것을 상상해 보라. 약 800L의 물이 매일 평균 높이의 나무 끝까지 도달한다. 그러나 나무나 다른 식물들에게는 물을 퍼 올리는 펌프가 없다. 그렇다면 이런 기이한 일이 어떻게 생길까? 이 질문에 대답하기 위해 뿌리 끝에서 줄기 끝까지 물과 무기질의 여행을 한 발짝씩 따라가 보겠다. 뿌리세포에 의한 물과 무기질의 흡수살아 있는 모든 식물세포는 세포막을 통하여 영양분을 흡수하지만 대부분의 물과 무기질의 흡수가 뿌리 끝 근처의 세포에서 일어나기 때문에 이들 세포가 특히 중요하다. 이곳의 표피세포는 물에 투과성이며, 많은 세포들이 뿌리에 의한 물의 흡수에서 큰 역할을 ..

생명과학 2026. 1. 1. 11:08

동물처럼 식물도 몸의 한 부분에서 다른 부분으로 물과 영양분을 수송할 필요가 있다. 식물은 심장 같은 것이 없어 펌프질 하지 못하는데 어떻게 수송할 수 있는가? 이 질문에 대답하기 위하여 우리는 먼저 식물의 기본 수송 과정을 살펴보아야 한다.식물세포에 의한 원천소에서의 흡수로 수송은 시작된다. 어떤 생물체에서도 마찬가지로 원형질막의 선택적 투과는 세포 안팎으로 물질의 이동을 조절한다. 여기서는 우리는 식물세포에서 짧은 거리 수송의 배경인 확산과 능동 수송을, 긴 거리 수송으로서 부피 유동을 살펴보려고 한다. 용질의 확산과 능동 수송막을 가로지르는 용질의 농도기울기와 전압의 종합 효과, 즉 전기화학적인 기울기를 따라 용질은 확산된다. 막을 통한 확산은 세포가 대사적 에너지를 사용하지 않고도 일어나는 현상이..

생명과학 2025. 12. 31. 21:25

개요육지 식물은 전형적으로 두 개의 세계, 즉 지상부가 태양빛과 CO₂를 얻는 지표 위의 세계와 물과 무기질을 얻는 지표 아래의 세계에서 서식한다. 이런 이중의 세계로부터 자양분을 얻고 수송하게 하는 적응이 없었다면 식물은 육지에 자리잡지 못하였을 것이다. 육지 식물의 조상인 조류는 물, 무기질, 그리고 CO₂를 그들이 살고 있는 물에서 직접 얻었다. 조류는 각 세포들이 이와 같은 물질의 공급원과 근접해 있기 때문에 비교적 쉽게 수송이 이루어진다. 가장 초기의 육지식물은 그들이 살고 있는 얕은 담수 위로 광합성 지상부를 자라게 한 비관다발식물이었다. 이런 잎이 없는 지상부는 왁스 큐티클층과 소수의 기공을 가져 광합성을 위한 기체의 교환은 계속 이루어지지만 물의 지나친 손실은 피할 수 있었다. 초기 육지식..

생명과학 2025. 12. 31. 14:15

형태형성과 패턴 형성식물체는 분열하고 팽창하는 세포들을 모아놓은 것 그 이상이다. 발생이 적절히 진행되기 위해서는 형태형성이 일어나 세포들이 조직이나 기관 등의 다세포성 체제로 조직화되어야 한다. 특정한 부위에 특정한 구조가 발생하는 것을 패턴형성이라 한다. 많은 발생학자들은 발생 중인 구조 내에서 각 세포의 위치를 계속적으로 알리는 신호의 한 형태인 위치 정보에 의해 패턴형성이 결정된다고 주장한다. 이 가설에 따르면 발생 중인 기관의 각 세포는 특별한 유형의 세포로 분화하면서 이웃세포로부터의 위치 정보에 반응한다고 한다. 발생학자들은, 주로 단백질이나 mRNA인 특정 분자들의 농도기울기가 위치 정보를 제공한다는 증거를 확보하고 있다. 예를 들어, 줄기의 정단분열조직으로부터 확산되는 물질은 줄기 끝에서부..

생명과학 2025. 12. 30. 21:07

그동안 분열조직으로부터 식물체가 발달하는 과정을 살펴보았다. 이 글과 다음 글에서는 식물의 생장과 발생에 대해 기술하기보다는 이런 과정이일어나는 기작을 알아보고자 한다.전형적인 1년생 잡초를 생각해 보자. 아마도 이것은 수십억 개의 세포로 구성되어 있을 것인데, 어떤 세포는 크고 어떤 세포는 작으며 또 어떤 세포는 고도로 특수화되어 있는 한편 그렇지 않은 세포들도 있을 것이다. 이들은 모두 하나의 수정란으로부터 유래한 것이다. 식물의 일생을 통해 생장하거나 몸체가 커지는 것은 모두 세포분열과 세포신장의 결과로 이루어진다. 왜 잎은 어떤 크기에 달하면 생장을 멈추지만 정단분열조직은 계속 분열하는 걸까? 또한 무엇이 세포의 특수화와 조직, 기관 발달을 조절하는 것일까? 잎은 마디로부터 나오지만 뿌리는 그렇지..

생명과학 2025. 12. 29. 20:08

앞에서 살펴보았듯이 1기 생장은 정단분열조직으로 생기며 뿌리, 줄기, 잎을 만들고 신장시킨다. 이와 반대로 2기 생장은 측생분열조직에 의해 두께를 증가시키는데 목본식물의 줄기와 뿌리에서 일어나지만 잎에서는 거의 일어나지 않는다. 2기 식물체는 관다발형성층과 코르크형성층에 의해 만들어진 조직으로 구성된다. 관다발형성층은 2기 물관부와 2기 체관부를 증가시키며 지상계를 지지한다. 코르크형성층은 곤충, 세균, 곰팡이의 침입과 수분 손실을 막는 코르크세포를 형성하는데 이들 세포는 왁스로 침적되어 있다. 모든 겉씨식물과 대부분의 쌍떡잎식물들은 2차 생장을 하지만 외떡잎식물에서는 거의 일어나지 않는다. 1기 생장과 2기 생장은 식물체의 각 다른 부위에서 동시에 일어난다. 식물체의 어린 부위에서는 1기 생장에 의해 ..

생명과학 2025. 12. 27. 17:58

1기 생장은 정단분열조직에 의해 형성된 길이생장이다. 이와 같은 생장의 결과로 1기 식물체가 생긴다. 초본식물에서는 1기 식물체가 보통 전체 식물이 되지만, 목본식물에 있어서는 아직 목본화되지 않은 어린 부위에서만 나타난다. 정단분열조직은 뿌리와 줄기를 길게 만들지만 이들 두 계의 1기 생장에는 차이가 있다. 뿌리의 1기 생장뿌리 끝은 뿌리골무라는 조직에 의해 둘러싸여 있다. 이것은 뿌리가 1기 생장을 하면서 토양과 물리적으로 접촉할 때 정단분열조직을 보호하는 역할을 한다. 뿌리골무는 다당류인 점액을 분비함으로써 뿌리 끝 주변 토양을 미끄럽게 하는 작용을 한다. 생장은 바로 뿌리 끝의 뒷부분에서 이루어진다. 1기 생장은 3개의 구역에서 이루어지는데 이들은 뿌리 끝에서부터 뚜렷한 경계 없이 분열대, 신장대..

생명과학 2025. 12. 26. 19:30