세포분열(2-1) - 세포주기, 체세포 분열

◎ 세포 분열

세포 분열은 단세포 생물의 경우 그 자체가 생식이지만, 다세포 생물은 세포 분열을 통해 생식뿐만 아니라 생장과 발생을 합니다. 세포 분열은 몸을 구성하는 세포의 분열인 체세포 분열과 생식 세포를 만들기 위한 생식 세포 분열로 구분됩니다. 생장 시에는 체세포 분열이 일어나는데, 이는 모세포가 단순히 복제만 하여 딸 세포를 형성하는 것입니다. 생식 세포 분열은 수정을 통해서 합쳐질, DNA가 절반뿐인 딸세포를 만드는 과정입니다. 그래서 생식 세포 분열은 체세포 분열과 다른 특징을 가집니다.

 

▶ 세포 주기

세포가 분열하면 두 개의 딸세포가 만들어지는데, 딸세포가 생장하고 분열을 일으켜 새로운 딸세포의 형성을 마칠 때까지의 과정을 세포 주기라고 합니다. 사실 세포 주기는 연속된 과정이지만 크게 간기와 분열기로 구분합니다.

간기는 세포가 분열을 하기 전에 생장을 하거나 세포 분열을 준비하는 시기입니다. 겉으로 볼 때는 변화가 없는 것 같아 보이지만, 간기는 크게 G1기, S기, G2기로 구분됩니다. 실제로 간기 동안 세포는 많은 일들을 수행하고 있습니다. G1기는 세포 분열 직후 단백질 합성과 같은 세포의 생장 일어나는 시기이며, S 기는 DNA 복제가 일어나서 DNA의 양이 두 배로 늘어나는 시기입니다. 그리고 간기의 마지막 단계인 G2기에는 세포가 완전히 성숙하여 다시 새로운 분열에 들어가는 준비를 하는 시기입니다. 이때 단백질의 합성과 DNA와 비슷한 유전 물질인 RNA의 합성이 일어납니다. G2기가 끝나면 세포는 분열을 일으킬 만반의 준비를 다한 상태입니다. 이후에 출발 신호와 함께 세포 분열이라는 험난한 과정을 거치게 됩니다.

분열기는 세포 분열이 실제로 일어나는 시기입니다. 간기에 비해 마우 짧은 기간입니다. 분열기도 연속된 과정이지만 염색체의 형태와 위치를 기준으로 전기, 중기, 후기, 말기, 세포질 분열의 순으로 구분됩니다. 간기에서 두 배로 늘어난 DNA가 각각의 딸세포로 나누어져 들어가기 때문에 딸세포의 DNA 양은 G1기의 DNA의 양과 달라지지 않습니다.

 

▶ 체세포 분열

단세포 생물의 경우 분열하면 바로 새로운 개체가 생기지만 사람과 같은 다세포 생물의 경우 수정란으로부터 세포들이 분열하여 완벽한 개체를 이루게 됩니다. 하나의 세포가 완벽한 개체를 이루면서 수많은 세포로 분열하지만 그 속에 포함되어 있는 유전 정보는 모두 같습니다. 유전정보가 같다는 말은 유전자가 같다 혹은 유전자가 DNA형태로 존재하므로 DNA 서열이 같다고 말할 수 있는데, 유전 정보가 같으면서 몸의 각 부분의 세포들이 서로 다른 기능을 하는 이유는 세포마다 사용하고 있는 유전자가 다르기 때문입니다.

체세포 분열은 크게 핵분열과 세포질 분열로 구분됩니다. 보통 핵분열이 일어난 후에 세포질 분열이 일어납니다. 염색체가 둘로 나누어져 각각의 딸세포로 이동하게 됩니다. 이 과정은 연속적이며 전기, 중기, 후기, 말기로 구분됩니다.

전기는 분열기 중에 가장 긴 시기입니다. 이 시기 동안 염색사는 응축하여 염색체를 이루고, 핵막과 인이 사라져서 핵이라는 구조물이 없어집니다. 그리고 방추사가 형성됩니다. 방추사는 분열 말기에 염색체를 각각의 딸세포 양 극으로 이동시키는 열할을 합니다. 동물 세포의 경우 중심립이 분열한 형태인 성상체가 세포의 양 극으로 이동하여 방추사가 형성되고, 식물 세포의 경우 세포의 양 극에서 극모가 나타나고 여기에서 방추사가 형성됩니다. 이렇게 염색체가 이동할 준비가 완료되면 다음 단계인 중기로 넘어갑니다.

중기에는 염색체가 적도면에 배열됩니다. 이 때 세포의 양 극에서 형성된 방추사는 염색체의 동원체라는 부위에 붙게 됩니다. 사실 중기는 염색체를 관찰하기 가장 좋은 시기입니다. 그래서 유전학자들이 염색체에 대한 연구를 할 때 주로 중기 상태의 염색체를 사용합니다. 그러나 그 기간이 아주 짧기 때문에 시기를 잘 맞추어야 합니다. 중기가 끝나면 이제 후기로 들어가게 됩니다.

후기는 염색체가 2개의 염색 분체로 나누어져 동원체에 부착된 방추사에 의해 세포의 양 극으로 이동하는 시기입니다. 이렇게 염색분체가 세포의 양 극으로 이동하면 핵분열의 마지막 단계인 말기에 들어가게 됩니다.

말기에는 염색체가 무사히 세포의 양 극으로 이동하면 염색체는 염색사로 풀리고 방추사가 사라집니다. 그리고 전기 때 없어졌던 핵막과 인이 다시 나타나 핵이 형성됩니다. 이 상태가 핵분열이 마무리된 상태입니다. 핵분열이 일어난 후 새로 생겨난 두 개의 딸 핵은 모세포와 똑같은 양의 DNA를 가지고 있습니다. 왜냐하면 간기의 S기 때, 두 배로 늘어난 DNA가 2개의 염색분체의 형태로 서로 동원체에 붙어 있다가 분열되었기 때문입니다. 핵분열이 마무리되었다고 해서 세포가 완전히 2개가 되는 것은 아닙니다. 아직 세포는 하나의 형태를 가지고 있습니다. 세포가 2개의 딸세포로 나누어지기 위해서는 세포질 분열이 일어나야 합니다.

세포질 분열은 핵분열이 다 끝나고 시작되는 것은 아닙니다. 사실 세포질 분열은 핵분열 말기쯤부터 시작합니다. 세포질 분열은 동물 세포와 식물 세포에서 서로 다른 특징을 가지고 있습니다.

동물 세포에서 세포질 분열은 세포질 만입이라는 과정을 거치게 됩니다. 세포질 만입은 적도면 부위의 세포막이 가장자리로부터 세포 안쪽으로 잘록하게 함입되어 두 개의 딸세포를 형성하는 과정입니다.

식물 세포의 경우는 세포벽이 있기 때문에 세포질 만입은 일어나지 않고 대신 세포의 중앙에서 적도면을 따라 세포판이 형성되면서 두 개의 딸세포로 분열합니다.

이렇게 만들어진 딸세포는 간기를 거치며 다시 새로운 세포 주기에 들어가거나 그 상태에서 분화하거나 또는 생식 세포 분열을 하여 생식 세포가 되기도 합니다.·