세포 분열

 

 

세포분열은 핵이 복잡한 과정을 따라 분열하는 유사분열( mitosis )과 세포질이 2개로 나누어지는 세포질분열( cytokinesis )로 나뉜다.

 

1) 세포주기

세포주기 중 유사 분열의 시기를 M기라고 하며, M기와 M기 사이의 긴 기간을 간기 (interphase )라고 한다. 세포는 기간 동안 필요한 물질을 합성하고 성장하고 있으며 대부분의 단백질과 다른 물질은 기간 동안 계속 합성됩니다.

기간은 G1, S, G2로 더 나뉩니다. S기는 핵의 DNA 복제가 일어나는 시기이다. M기와 S기의 시작까지의 기간이 G1기, 즉 최초의 갭기이다. 활발하게 분열하고 있는 세포는 G1기 동안에 DNA 합성에 필요한 효소가 활성화된다. 이 활성화에 의해 세포는 보통 S기에 들어갈 수 있다. 분열을 계속하지 않는 세포는 S기에 들어가지 않고, 주기 밖으로 나와서 G0라고 불리는 G1과 비슷한 상태에 머무른다. S 단계가 완료되면 세포는 두 번째 갭 단계 인 G2 단계로 들어갑니다. 이 시기에 분열 준비의 최종 단계가 시작되고 단백질 합성이 증가합니다.

2) 유사분열기(M기)

실제로는 연속적인 과정이지만, M기는 편의적으로 또한 전기( prophase ), 중기( metaphase ), 후기( anaphase ), 종기( telophase )로 나뉜다.

전기
 유사 분열의 첫 번째 단계 인 전기가되면 긴 염색질의 실이 응축되기 시작하여 분열 염색체가됩니다. 이 응축에 의해 주로 염색체가 굵고 짧아져 코일과 같은 상태가 된다. 이 때문에 염색체는 잡지 않고 딸 세포에 분배된다. 각 염색체는 S 단계 동안 복제되어 자매 염색 분체라고 불리는 동일한 단위 쌍으로 구성됩니다. 각 염색 분체에는 센트로미어(centromere, 동원체)라고 불리는 염색되지 않은 압축된 영역이 있다. 센트로미아에는 키네토코아(kinetochore, 이쪽도 동원체라는 단어가 사용된다)라는 미소관이 결합할 수 있는 구조가 있다.

 분열하는 세포는 하나의 적도면과 두 개의 극을 갖는 구로 표현됩니다. 두 극 사이에 섬유가 생기고 주로 미세 튜브 ( microtubule )로 구성된 복잡한 구조 인 스핀들 ( spindle )이 형성되기 시작합니다. 스핀들은 후기 염색체를 분리한다. 각 극에는 마이크로 튜브 형성 중심 (MTOC)이라고 불리는 마이크로 튜브가 방사상으로 연장되는 부분이 있습니다. MTOC에서 미세 소관은 다 방향으로 연장되어 클러스터를 형성합니다. 이 구조는 성상체 ( aster )라고합니다. 전기에는 핵소체는 작아지고, 대부분은 소실한다. 또한 핵막도 사라지고 각 염색 분체는 동원체에서 방추체의 미세 소관과 결합한다. 염색체는 이동하여 궁극적으로 세포의 적도면을 따라 일렬로 정렬됩니다.

중기
 염색체가 세포의 적도면을 따라 정렬되는 기간은 중기이다. 이 시점에서 스핀들은 완성되었습니다. 방추체는 각 극으로부터 적도면으로 뻗어 거기서 겹치는 미소관과, 동원체로부터 극으로 뻗어 있는 미소관으로 이루어져 있다. 분열 중기에는 각 자매동원체는 스핀들 미세관에서 양극에 연결되어 있다.

후기
 후기는 센트로미아 부근에서 결합하고 있던 자매 염색 분체가 분리하기 시작함으로써 시작된다. 각 염색 분체는 여기에서 독립적 인 염색체가됩니다. 분열된 염색체는 천천히 양극으로 이동한다.
 후기는 모든 염색체가 극에 도달하면 종료됩니다. 중요한 과정이 이 시기에 일어나고 있음에도 불구하고, 염색체 이동의 전체 메커니즘은 아직 거의 해명되지 않았다. 미세관에는 탄성이나 수축성이 없다. 그런데 어떻게 염색체가 떠나는 것일까. 염색체가 눌려지거나 당겨지는지, 또 다른 힘이 작용하고 있는 것일까.

 

종기
 유사 분열의 최종 단계 인 종기는 간기와 유사한 상태로 복귀하는 시기이다. 염색체는 코일이 풀리고 탈응축한다.
새로운 핵막이 각각의 염색체 세트 주위에, 적어도 일부는 소포 (골지체 유래) 또는 오래된 핵막으로부터 얻은 성분으로 형성된다. 스핀들의 미세 소관은 사라지고 핵소체가 보입니다.

세포질분열(cytokinesis)

세포질이 분리되어 두 개의 딸 세포가 생성되는 세포질 분열은 유사 분열과 겹치며 대부분의 기간 동안 시작됩니다.

 

동물 세포의 세포질 분열은 세포가 적도 곳에서 긁히는 것으로 시작됩니다. 액틴과 미오신으로 만든 수축환이 세포질을 좁히고, 분열홈이 생기고, 이윽고 완전히 수축된다.

한편, 식물 세포에서는 방추체의 적도 영역에 세포판이 형성되고, 이것이 나중에 세포벽이 됨으로써 세포질 분열이 일어난다. 세포판은 골지체로부터 발생하는 소포로 형성된다. 각 딸 세포는 세포막을 형성하고 세포막 외부의 세포판의 측면에 셀룰로오스의 세포벽을 형성한다.

세포 소기관은 자신의 DNA를 가지고 있으며 이미 존재했던 미토콘드리아와 색소체, 그들의 전구체의 분열에 의해 생긴다. 보통은 기간에 분열하고, 세포 분열시에는 분열하지 않지만, 세포소기관의 카피는 세포내에 대량으로 존재하기 때문에, 세포질 분열시에 딸 세포에 대략, 균등하게 분배된다.

세포 분열의 빈도는 종에 따라 그리고 동일한 종에서도 조직에 따라 크게 다르다. 진핵세포의 세대기간은 보통 길다. 중추 신경계가있는 세포는 발달의 처음 몇 개월 동안 분열을 멈추지 만 혈구 형성 세포, 위장관 세포 및 피부 세포는 살아있는 동안 계속 자주 분열합니다.