[일반생물학실험]세포 염색과 세포 구조 관찰

실험 목적

관찰하고자하는 세포의 구조를 잘 분별할 수 있게 염색하여 현미경으로 관찰한다.

실험 이론 및 원리

1. 실험 배경

세포염색(staining)이란 세포나 조직을 관찰하기 위해 염색하는 것을 가리킨다. 염색할 때 쓰는 물질에 따라 세포나 조직의 형태 자체를 염색하거나 세포 내에 있는 핵, 미토콘드리아 등의 특정 소기관을 염색한다. 또한, 세포나 조직 내에 있는 특정한 단백질만을 염색하여 그 단백질의 세포 내 위치를 볼 수도 있다. 염색에 잘 쓰이는 염료로는 메틸렌블루, 아세트산카민 등이 있는데 메틸렌블루란 푸른색을 띠는 방향족화합물로 염기성을 띠는 염료이고 아세트산카민은 이온결합으로 이루어져 있는 방향족화합물로, 용매에 녹이면 이온화되는데, 양이온이 붉은색을 띠고 있어 전체적으로 붉은색의 용액을 만든다.

 

보통 동물세포는 메틸렌블루, 식물세포를 아세트산카민으로 염색하는데 그 이유는 세포색깔이 상대적으로 붉은 동물세포는 붉은색인 아세트산카민보다는 푸른색인 메틸렌블루를 이용하여 관찰하는 것이 관찰에 더 유리하기 때문이다. 반대로 푸른빛이 더 많이 나는 식물세포는 붉은색인 아세트산카민으로 염색하는 것이 더 유리하다. 염색이 되는 원리는 다음과 같다.

 

진핵세포는 핵막이 있어 세포질과 핵이 서로 구분되어 있는데, 핵 안에는 염색체가 들어있다. 염색체는 생물체의 유전정보를 담고 있는 DNA가 무수히 꼬이고 뭉쳐 있는 것으로, 염료에 의해 염색이 잘 되는 성질 때문에 염색체라고 부른다. 염색체가 염색이 잘 되는 것은 DNA의 구조에서 비롯된다. DNA는 당과 염기와 인산으로 이루어져 있는데, 이 중 인산기가 음전하를 띠고 있어 DNA는 전체적으로 음전하를 띤다. 염색체 역시 DNA가 모여 있는 것이기 때문에 음전하를 띤다. 그래서 색깔이 있는 양이온을 넣어주면 양이온이 인산기 주위로 끌려가 마치 염색체가 색깔을 띠고 있는 것처럼 보인다. 염색체는 핵 속에 들어 있기 때문에 우리 눈에는 결국 핵이 염색된 것처럼 보이게 된다. 세포염색은 사용하는 염색염료 또는 염색과정 등에 따라 여러 가지 염색법으로 나뉘는데 대표적으로는 아래와 같은 염색법들이 있다.

 

단순염색 : 세포를 염색하기 위하여 한 가지 생물학적 염료를 이용하는 염색방법 이다

 

그람염색(분별 염색 기법) : 분별염색은 세균의 식별을 용이하게 하기 위하여 2가지 이상의 생물학적 염료를 사용하는 염색방법이다 이 염색방법은 세포의 형태와 세포배열과 같은 특성의 관찰을 용이하게 한다.

 

음성염색 : 전자현미경의 검정기술의 하나로서 배경을 어둡게, 시료를 염색되지 않게 염색할 수 있는 염색약을 사용하는 염색이다.

 

항산성 염색 : 결핵균을 포함한 각종 항산성균을 염색하여 현미경적으로 관찰하는 방법이다.

이 밖에도 협막 염색, 편모염색 등 더욱 다양한 염색법들이 존재한다.

 

실험 기구 및 시약

1. 실험 재료

현미경, 양파, 이쑤시개 또는 면봉, 슬라이드 글라스

커버글라스 , 염료(아세트산카민, 메틸렌블루), 면도칼, 증류수

 

실험 방법

1. 실험 과정

① 시료 적출

1.양파 비늘잎 안쪽에 면도날 등을 사용하여 가로와 세로가 각각 5mm가 되는 井자 모양의 칼금을 내고 핀셋으로 표피세포 층을 벗겨낸다.

2.준비한 이쑤시개나 면봉으로 구강 안 벽쪽을 살짝 문질러 구강상피세포를 벗겨낸다.

 

② 슬라이드 글라스 위에 시료를 올리고 증류수를 한 방울 떨어뜨린 후 커버 글라스를 기포가 생기지 않게 덮는다.

③ 여분의 증류수를 여과지로 닦아 내고 알코올을 커버 글라스 한쪽면에 조금 떨어뜨린다.

④ 반대쪽에 여과지를 대고 알코올을 빨아들인다.

⑤ 여과지를 치우고 약 3분 정도 고정시킨다.

⑦ 염료을 커버 글라스 옆면에 조금 떨어뜨리고 반대쪽에서 여과지를 대고 빨아들인다.

⑧ 약간의 시간을 두고 염색한 뒤 현미경으로 관찰한다.

*염료사용 : 양파 표피 세포 - 아세트산카민, 구강 상피 세포 - 메틸렌블루

*고정 : 생물 시료 또는 표본에 인위적인 조작을 하여 그 상태를 가능한 보존하여 변화하지 않도록 유지하는 처리법이다. 일반적으로 중성 포르말린액, 글루타르알데히드액, 브안씨액, 아세트산알코올, 메탄올, 동결법 등을 사용한다.

 

실험 결과

1. 결과 분석

실험을 위해 양파 표피 세포와 구강 상피 세포를 준비해 표본으로 만들었다. 먼저 양파 표피 세포를 관찰 했는데 세포를 적출하고 대기시간이 조금 길었는지 세포 사이사이에 있는 세포벽부분이 쭈글쭈글한 모습으로 약간 말라 있는 것을 볼 수 있었다. 그리고 염색하는 과정 중 고정과정과 염료투입과정에서 충분한 시간을 들이지 않아 양파 표피 세포는 염색이 잘 되지 않았다.

 

하지만 구강 상피 세포를 관찰했을 때는 제대로 염색된 세포를 관찰 할 수 있었는데 엷게 염색된 둥글둥글한 세포질 안쪽으로 더 진하게 염색된 핵을 관찰 할 수 있었다. 관찰이 끝나고 양파세포를 다시 한 번 관찰하기 위해 표본을 만지다가 커버글라스 안쪽으로 기포가 더 생기는 것을 볼 수 있었는데 기포가 생긴 표본을 관찰해보니 더 이상 세포가 보이지 않는 것을 확인할 수 있었다.

 

본 실험을 통해 세포를 염색할 때는 세포의 고정 작업과 염료를 투입하는 작업에서의 대기시간과 커버글라스 안쪽의 기포생성이 실험 결과의 영향을 준다는 것을 알게 되었다. 양파표피세포를 잘 관찰하지 못한 것은 아쉬웠지만, 구강상피세포관찰은 나름대로 성공적인 것 같다.