세포 분열(2-2) - 감수 분열

◎ 생식 세포 분열(감수 분열)

 

생식 세포 분열은 체세포에서 정자와 난자를 만들기 위한 분열입니다. 정자와 난자는 생식에 관련된 세포이기 때문에 정자와 난자를 만들어내는 과정을 생식 세포 분열이라고 합니다. 생식 세포 분열은 체세포 분열과 다른 특징을 가지고 있습니다. 생식 세포 분열의 결과 만들어지는 정자와 난자는 어버이 염색체의 반 수를 가지게 됩니다. 왜냐하면 정자와 난자가 만나서 형성되는 수정란이 염색체의 수가 두 배로 증가하지 않고 어버이와 같은 수의 염색체를 가져야 하기 때문입니다. 즉, 어머니의 염색체 23개와 아버지의 염색체 23개가 합쳐져야 원래의 46개의 염색체를 가진 세포가 만들어지는 것입니다. 이처럼 생식 세포 분열은 체세포 분열과 달리 분열이 끝난 후 염색체의 수가 반으로 줄어들기 때문에 감수 분열이라고도 합니다.

감수 분열은 크게 두 가지 단계를 거칩니다. 첫 번째는 감수 제1 분열이고, 두 번째는 감수 제2 분열입니다. 감수 분열은 두 번의 분열이 일어나는 것입니다. 감수 제1분열은 염색체를 반감시키는 과정이고, 감수 제2분열은 체세포 분열과 같은 과정입니다. 그리하여 감수 분열의 결과 딸세포는 4개가 형성됩니다.

감수 제1분열은 전까지의 과정은 체세포 분열과 같습니다. 제 1분열제1 분열 전기에 들어서면 DNA가 두 배로 복제되어 있는 상태입니다. 제1 분열 전기에는 핵막과 인이 없어져 핵의 구조가 사라지고, 방추사가 형성되기 시작하지만, 체세포 분열과 달리 2개의 염색분체가 동원체에 결합되어 있는 상태로 상동 염색체끼리 접합하여 2가 염색체를 형성합니다. 2가 염색체는 4개의 염색분체가 붙어 있어서 4분 염색체라고도 합니다. 2가 염색체가 형성되면 이제 중기로 들어갑니다. 중기에는 2가 염색체가 세포의 적도판에 배열됩니다. 하지만 세포의 양 그에서 뻗어 나온 방추사는 각각의 염색체에 2개씩 붙지 않고 하나의 염색체에는 한쪽에서 뻗어 나온 방추사만 붙습니다. 후기에 들어서면 염색체가 양 극으로 이동하게 됩니다. 이때 염색체의 수가 반감되는데, 그 이유는 상동 염색체가 서로 다른 방향으로 이동하기 때문입니다. 다시 말해, 체세포 분열 시에는 방추사에 의해 두 배로 늘어난 각각의 염색분체가 분리되어 이동하는 것이지만, 감수 제1분열 시에는 각각의 염색분체가 분리되지 않고 2개의 상동 염색체 각각의 동원체에 붙는 것입니다. 이렇게 염색체 수가 반감되면서 양 극으로 이동한 염색체는 이제 감수 2p1분열 말기에 들어갑니다. 말기가 끝나면 세포질 분열이 일어나면서 2개의 딸세포가 만들어지는데, 이와 동시에 감수 제2분열로 들어갑니다.

감수 제2분열은 체세포 분열과 똑같은 과정입니다. 체세포 분열과 마찬가지로 염색체가 각각의 염색 분체로 나누어지는 것입니다. 하지만 감수 제2분열은 간기가 없이 감수 제1분열 말기에서 곧바로 감수 제2분열 전기로 들어갑니다. 전기는 비교적 짧거나 없으며, 중기에는 염색체가 적도면에 배열되고, 후기에는 염색체가 2개의 염색분체로 나뉘어 양 극으로 이동합니다. 말기에 염색사로 풀어지고 핵막이 나타나며 세포질이 분열하게 됩니다. 이처럼 감수 제2분열은 분열 전후에 염색체 수의 변화가 없는 동형 분열로 감수 제2분열이 끝나면 4개의 딸세포가 만들어집니다.

체세포 분열과 감수 분열에서의 DNA 상대량의 변화를 비교해 보면 체세포 분열 결과 만들어진 딸세포는 모세포와 같은 DNA량을 가지나 감수분열 결과 만들어진 생식 세포는 모세포의 절반에 해당하는 DNA량을 가집니다. 이와 같이 감수 분열은 DNA량을 반으로 줄여 정자와 난자가 만나 수정이 되어도 DNA량이 늘지 않고 일정하게 유지되도록 해줍니다.

 

※ 암(Cancer)

암은 제어할 수 없는 세포 분열 때분에 발생하는 병을 말합니다. DNA, RNA 등 핵산 대사의 이상으로 체세포 분열을 조절하는 데 문제가 생기는 것입니다. 대개는 면역 기구가 그러한 세포를 감지하여 없애지만, 세포가 면역 기구의 감시를 피해 제어할 수 없게 증식하는 것이 암의 시작입니다. 증식된 조직이 rm 자리에서 무제한 커진다든지 또 혈류나 임파류를 따라 체내의 다른 곳으로 이동하여 그 장소의 조직 파괴까지 일으키면서 증식되는 상태의 병을 말합니다. 여기에는 물론 다른 여러 요인이 많아 관여하지만 특히 암 유전자의 영향을 많이 받습니다.

유전자가 이상 발현할 경우 정상 세포를 암세포로 변형시키는 능력을 가진 유전자를 암유전자(Oncogene)라고 합니다. 암 유전자는 원래 정상적인 세포의 분열과 성장, 분화를 조절하는 기능을 가진 단백질을 합성하는 유전자이지만 돌연변이에 의해 구조가 변형된 단백질을 합성함으로써 암을 유발합니다. 대표적 암 유전자인 ras 암 유전자가 생산하는 p21ras라는 단백질은 수용체로부터의 신호를 핵 안으로 전달하는 기능을 합니다. 세포 내에서 세포 분열을 시작하거나 중지시키는 신호를 전달하는 스위치의 역할을 하는 것입니다. 즉 ras 암 유전자가 활성화되는 것은 세포 분열을 조절하는 신호 스위치가 고장 나는 것과 같으므로, 분열 사이클이 고장 나서 암이 생기는 것입니다.

그 반대로 종양 억제 유전자라는 것은 정상 세포에서 무분별한 세포의 분열과 성장을 억제하는 기능을 가진 유전자입니다. 이들 유전자의 기능이 소실될 경우 세포의 과잉 성자잉 일어나 암이 유발될 수 있습니다. 종양 억제 유전자는 유전성 암과 밀접한 관계가 있는데 유전성 암의 일종인 망막아세포종은 상동 염색체상에 존재하는 2개의 종양 억제 유전자(Rb) 중 하나가 선천적으로 파괴되어 유전되므로 발병 확률이 늘어납니다.