세포 분열: 세포 주기

생물의 성장은 분열을 통해 세포 수가 증가함에 따라 발생합니다. 인체의 주요 세포 분열 방식은 유사 분열과 감수 분열입니다. 이러한 세포 분열 과정에서 발생하는 과정은 동일한 방식으로 진행되지만 결과는 다릅니다.

유사분열(mitosis)은 세포 수의 증가와 생물의 성장을 초래합니다. 이 방법은 세포가 낡거나 사멸할 때 재생을 보장합니다. 현재 표피 세포는 10~30일, 적혈구는 최대 4~5개월 동안 생존하는 것으로 알려져 있습니다. 신경과 근육 세포(섬유)는 평생 동안 생존합니다.

모든 세포는 생식(분열) 과정에서 세포 주기라는 틀 안에서 변화를 겪습니다. 세포 주기는 세포 분열에서 분열로, 또는 분열에서 죽음(사멸)으로 이어지는 세포 내 과정을 일컫습니다. 세포 주기는 세포 분열을 위한 준비(간기)와 세포 분열 과정인 유사 분열을 구분합니다.

약 20~30시간 동안 지속되는 간기에는 생합성 과정의 속도가 증가하고 세포소기관의 수가 증가합니다. 이때 세포와 중심소체를 포함한 모든 구조적 구성 요소의 질량이 두 배로 증가합니다.

핵산 분자의 복제(반복, 배가)는 일어납니다. 이는 모 DNA에 저장된 유전 정보를 딸 세포에 정확하게 복제하여 전달하는 과정입니다. 모 DNA 사슬은 딸 DNA 합성의 주형 역할을 합니다. 복제의 결과로, 두 개의 딸 DNA 분자는 각각 하나의 기존 사슬과 하나의 새로운 사슬로 구성됩니다. 유사분열을 준비하는 동안 세포 분열에 필요한 단백질이 세포 내에서 합성됩니다. 간기 말에는 핵 내의 염색질이 응축됩니다.

유사분열(그리스어로 실을 뜻하는 'mitos'에서 유래)은 모세포가 두 개의 딸세포로 분열하는 시기입니다. 유사분열은 세포 구조와 핵 물질인 염색질이 두 딸세포 사이에 균일하게 분포되도록 합니다. 유사분열은 30분에서 3시간 동안 진행됩니다. 유사분열은 전기, 중기, 후기, 말기로 나뉩니다.

전기(echophase)에서는 핵소체가 점차 분해되고, 중심소체들이 세포의 양극을 향해 갈라집니다. 중심소체의 미세소관은 적도 쪽으로 향하며, 적도 영역에서는 서로 겹칩니다.

중기에는 핵막이 파괴되고, 염색체 가닥은 양극으로 이동하여 세포의 적도 영역과의 연결을 유지합니다. 소포체와 골지체의 구조는 작은 기포(소포)로 분해되고, 이 소포는 미토콘드리아와 함께 분열하는 세포의 양쪽 반구에 분포합니다. 중기 말기에 각 염색체는 세로 틈에 의해 두 개의 새로운 딸 염색체로 분리되기 시작합니다.

후기(anaphase)에서 염색체는 서로 분리되어 최대 0.5 μm/min의 속도로 세포의 양극을 향해 이동합니다. 후기 말에는 세포막이 세포 적도를 따라 세로축에 수직으로 함입하여 분열 고랑을 형성합니다.

말기에는 세포의 양극으로 갈라져 나간 염색체가 탈축합되어 염색질이 되고, RNA 전사(생성)가 시작됩니다. 핵막과 핵소체가 형성되고, 미래 딸세포의 막 구조가 빠르게 형성됩니다. 세포 표면의 적도를 따라 수축이 심해지고, 세포는 두 개의 딸세포로 분열합니다.

유사분열을 통해 딸세포는 모체와 동일한 염색체 세트를 받습니다. 유사분열은 유전적 안정성, 세포 수의 증가, 그리고 결과적으로 생물의 성장과 재생 과정을 보장합니다.

감수분열(그리스어 meiosis에서 유래: 감소)은 생식세포에서 관찰됩니다. 이러한 세포 분열의 결과로 단일(반수체) 염색체 세트를 가진 새로운 세포가 형성되며, 이는 유전 정보 전달에 중요합니다. 한 생식세포가 반대 성의 세포와 수정 과정에서 융합하면 염색체 세트가 두 배가 되어 완전한 이중(이배체)이 됩니다. 생식세포가 융합하여 형성되는 이배체(이핵) 접합자에는 두 세트의 동일한(상동) 염색체가 있습니다. 이배체 생물(접합자)의 각 상동 염색체 쌍은 난자의 핵과 정자의 핵에서 유래합니다.

성숙한 생물에서 생식세포의 감수분열의 결과로, 각 딸세포는 원래 세포의 모든 상동 염색체 쌍 중 하나만 포함합니다. 이는 감수분열 동안 DNA 복제와 두 번의 연속적인 핵 분열만 발생하기 때문에 가능합니다. 결과적으로, 하나의 이배체 세포에서 두 개의 반수체 세포가 형성됩니다. 이러한 각 딸세포는 모세포(46)의 핵의 절반만큼의 염색체(23)를 포함합니다. 감수분열의 결과로, 반수체 생식세포는 염색체 수가 절반으로 줄어들 뿐만 아니라 염색체 내 유전자 배열도 달라집니다. 따라서 새로운 생물은 부모의 특성의 총합뿐만 아니라 고유한(개별적인) 특성도 보유하게 됩니다.

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