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체세포 분열[1]은 핵분열과 세포질 분열로 이루어져 있다. 체세포 분열과정은 연속적으로 일어나는 현상이지만 분열과정에서 일어나는 염색체의 특이적인 상태를 기준으로 핵분열기는 전기, 중기, 후기, 말기로 나눈다. 체세포 분열의 결과 분열(M기)에서 가지고 있던 DNA를 그대로 복사하여 두개의 세포로 분열한다. 따라서 원래 세포와 분열 후의 세포 사이에 염색체수, DNA량, 유전적인 차이는 존재하지 않는다. 즉, 2n에서 2n으로 변화하는 형태인 것이다. 이러한 체세포 분열은 생물의 다양한 생장 방식 중 하나이며 세포의 분열과정과 난할과정도 체세포 분열로 진행된다.[2]

간기(G1기, S기, G2기)의 과정편집

세포는 분열하기 위해 간기를 거쳐 분열하게 된다. 간기는 크게 G1기(Gap phase 1), S기 (Synthesis),G2기(Gap phase 2)로 나뉜다. 간기에서는 세포가 주위 환경으로 부터 필요한 영양분을 흡수하여 성장하고 DNA를 복제한다. 간기의 세포에서는 핵막이 온전하게 유지되며 각각의 염색체는 유전자의 발현이 가능하도록 풀어져 있어 모양이 잘 관찰되지 않는다.

체세포 분열기(M기, Mitosis)의 과정편집

핵분열은 크게 전기, 중기, 후기, 말기로 구분된다.

전기 : 2개의 염색분체가 하나의 동원체에 부착된 상태의 염색체방추사가 나타난다. 각각의 염색분체에는 복제된 DNA가 한 분자씩 들어가 있다. 또한 두 DNA 분자를 잡고 있던 코헤신(cohesin)단백질은 대부분 분해되고 동원체 부근에만 남게되어 전형적인 염색분체 모양이 나타나게 된다. 전기가 끝날 때가 되면 핵막이 사라진다. 이때 핵막은 핵막 안쪽에서 그물 구조를 형성하고 있는 라민단백질이 인산화 되면 핵막이 작은 소낭으로 붕괴된다. 이때 방추사가 침투해 들어간다.

중기 : 염색체가 세포중앙(적도판)에 배열된다. 두 염색분체는 아직 코헤신이라는 두 DNA분자를 잡고있는 단백질에 의해 붙들려 있다. 중심립으로 부터 방추사가 나와 염색체동원체에 붙는다. 하나의 동원체에 2개의 방추사가 붙는다. 염색체의 모양과 수를 가장 뚜렷하게 관찰할 수 있을 만큼 최대로 응축된다. 염색체의 응축에서는 컨덴신(condensin)이라는 단백질이 작용한다. 중기의마지막 시기가 되면 염색분체가 동시에 분리되며 이때 코헤신 단백질은 단백질 분해효소인 세퍼레이스(Separase)에 의해 분해되고, 결과적으로 염색분체가 분리된다.

후기 : 염색분체가 분리되어 두개의 딸 염색체를 형성하고 각각은 방추사에 의해 양극으로 이동한다. 이때부터 각각의 염색분체는 이미 하나의 DNA분자를 갖고 있는 독립적인 염색체가 되며 이 염색체의 분리에는 동원체 미세소관이 짧아지는 현상과 함께 일어난다. 또한 동원체에 결합되어 있는 운동단백질인 다이네인(디네인, cytoplasmic dynein)이 ATP가수분해에 의한 에너지 공급을 받아 염색체가 미세소관을 따라 양극으로 이동하게 한다.

말기 : 각 딸 염색체가 양극으로 끌려가서 이동을 멈추면 방추사 미세소관들이 해체되기 시작한다. 이때 염색체염색사로 풀리고 핵막이 다시 나타나 새로운 핵이 만들어지면서 핵분열이 완료된다. 즉 라민단백질의 탈 인산화로 핵막이 재형성되면 세포질로부터 새로운 물질을 받아들여 팽창하고 염색체들은 염색사의 형태로 풀려 유전자의 발현도 재개된다.

세포질 분열은 핵분열이 끝난 다음 진행된다.

동물세포에서는 핵분열이 완료되면 원형질 막에 부착되어 있던 미세섬유들이 세포의 적도 근처에서 하나의 수축환을 형성하면서 세포질 분열이 시작된다. 액틴마이오신으로 구성된 미세섬유 들에 의해 형성된 수축환이 ATP를 사용해 세포질을 둘로 나눠 두개의 딸세포가 형성되어 분열기가 종료된다.

식물세포의 경우에는 견고한 세포벽을 가지고 있어서 동물세포와 같이 세포를 조이는 방법으로 세포질을 둘로 나눌 수 없다. 따라서 식물세포는 골지체에서 떨어져 나온 셀룰로스 소낭들이 두 핵들 사이의 적도를 따라 늘어선다. 이 소낭들이 융합하여 세포판이라는 구조를 형성함으로써 세포질이 분리된다. 새로운 세포벽은 세포막으로 둘러싸이고 이것이 확장되어 세포질은 두 부분으로 분리된다.

체세포 분열의 기능편집

1. 세포가 분열되어 상대적으로 세포표면적/부피 의 값이 커지게 되어 물질 대사가 원활히 일어나게 된다.

2. 생장을 하게 되어 개체의 경우 몸집이 커지게 된다.

3. 재생을 하게 되어 상처가 낫게 된다.

4. 기관기능 유지가 된다.(적혈구의 경우 하루에 수백만 개가 파괴되나, 거의 같은 양의 적혈구가 다시 생성된다.)

5. 단세포 생물의 경우, 개체수가 늘어나므로 생식이다

각주편집

  1. 생명과학, CAMPBELL, 전상학, 바이오사이언스
  2. 고급생명과학, 서울특별시교육청, 이길재