B.2.2 · 소세포소 및 구획화

이 자료는 2025년부터 평가되는 과목의 선택 HL/SL 주제를 다룹니다. 전체 교육 과정은 아닙니다.

선행 지식: A.2.2의 세포 구조와 B.2.1의 막 운송 과정

예제들은 원작이며 가상의 것입니다: 실제 측정값이나 실제 학생 조사 결과가 아닙니다.

이 관측을 설명할 수 있는 것은 무엇인가?

• 효소를 분비하는 췌장 세포는 거친 내질막망과 골지체가 풍부하지만, 피부 세포는 매우 적다. 왜 세포의 구성물이 그 기능에 부합해야 하는가?

모델을 구축하시오

• 진핵세포는 막으로 둘러싸인 소기관 간의 작업 분담을 통해 기능을 수행한다: 핵은 DNA 정보를 저장하고, 거친 내질망은 배출용 단백질을 합성하며, 골지체는 이를 수정하고 포장하고, 소포가 운반하며, 미토콘드리아는 호흡을 통해 에너지를 방출한다.

• 구획화는 각 과정을 독립된 환경에 유지한다: 효소와 기질이 특정 영역에 집중되고, 유해한 반응이 국한되며, 호환되지 않는 pH나 화학적 조건이 동일 세포 내에서 공존할 수 있다. 리소좀은 소화 효소를 세포질로부터 격리하여 보관한다.

• 세포소기관: 특정 기능을 수행하는 세포 내부의 전문화된 구조; 많은 세포소기관은 막으로 둘러싸여 있습니다.

• compartmentalization: 막으로 둘러싸인 영역으로 세포를 구분하여, 각 영역이 독립적인 환경을 갖게 하는 것.

*분비 단백질은 compartments 간을 이동하며, 확대율 = 이미지 크기 ÷ 실제 크기 = ×600

이를 검증할 수 있는 증거를 선택하시오

• 분비 세포와 비분비 세포의 전자 현미사진을 비교한다: 모델은 분비 세포에서 훨씬 더 많은 거친 내질망과 골지체를 예측한다. 각 소기관을 색이 아닌 막과 형태를 식별하여 판별하라—현미사진은 회색조이다.
• 스케일 바 또는 명시된 배율을 사용하여 소기관의 크기를 측정하라: 이미지 길이를 실제 길이로 변환하여 동일한 단위로 만든 후 나누어야 하므로, 비교 대상은 실제 크기여야 한다.

알려진 양으로부터 시작하시오

• Known: a mitochondrion's image is 30 mm long and the scale information says the real length is 50 µm. Use magnification = image size / actual size. Convert: 30 mm = 30,000 µm. Substitution: M = 30,000 / 50 = ×600. The image is 600 times the real organelle; the ratio has no unit.

예시:

동일한 현미사진에서 소포 이미지의 길이는 4 mm이다. 동일한 논리 과정(known quantities → model → relation → substitution → unit and interpretation)을 사용하여 실제 직경을 구하라. (정답: 실제 = 이미지 / 배율 = 4 mm / 600 = 0.0067 mm ≈ 6.7 µm. 모든 값에 단위를 포함하시오.)

결론과 그 한계를 확인하시오

• 정지된 현미사진은 구조만 보여주며 움직임을 나타내지 않는다: 소포 경로는 여러 이미지 및 라벨링 실험을 통해 추론되며, 단일 프레임에서 직접 관찰되는 것이 아니다. 배율 계산은 명시된 스케일이 정확함을 전제로 하며, 스케일 바를 잘못 읽으면 해당 이미지의 모든 측정이 무효가 된다.

경고:

모든 세포는 동일한 소포체와 양을 가진다. 이 주장은 틀렸다: 세포는 특화되어 있다. 분비 세포는 거친 내질망과 골지체에 에너지를 투자하지만, 적혈구는 더 많은 헤모글로빈을 운반하기 위해 핵을 완전히 포기한다. 소포체의 구성은 세포의 역할에 따라 달라진다.

핵심:

소포체와 구획화: 소포체는 세포의 기능을 분할하며, 이러한 분할은 각 과정이 자체 조건에서 작동하게 한다. 분비 경로는 nucleus(핵) → 거친 내질망 → 소포체 → 골지체 → 세포막으로 진행된다. 이미지의 크기 ÷ 실제 크기의 비율을 하나의 단위로 측정한다.

200 확대율에서 쓰기

• An organelle images at 24 mm; its actual length is 120 micrometres.
• Find the magnification: 24 mm = 24,000 micrometres; 24,000 ÷ 120 = ×200 — one unit before dividing.

Write from a 30 mm image

• A structure 2 micrometres long is drawn at ×15,000.
• Find the image size: 2 × 15,000 = 30,000 micrometres = 30 mm.

세포소기관 풍부도에 따른 작성

• 췌장 세포는 효소를 분비하고, 근육 세포는 반복적으로 수축함
• 각 세포소 기관의 우세한 세포소기관 명칭: 분비 세포에서는 거친 소포체와 골지체, 근육 세포에서는 미토콘드리아 — 세포소기관 구성은 세포의 기능에 따름