세포분열

세포분열이란?

단세포 생물에서 세포 분열은 번식의 수단이며, 다세포 생물에서는 조직 성장과 유지의 수단이다. 진핵생물의 생존은 많은 세포 유형 간의 상호 작용에 달려 있으며 유형의 균형 잡힌 분포를 유지하는 것이 필수적입니다. 이것은 고도로 조절된 세포 증식 과정에 의해 달성됩니다. 다른 세포 집단의 성장과 분열은 다른 방식으로 조절되지만 기본 메커니즘은 다세포 유기체 전체에서 유사합니다. 신체의 대부분의 조직은 세포 수를 증가시켜 성장하지만 이 성장은 서로 다른 조직 간의 균형을 유지하기 위해 고도로 조절됩니다. 성인의 경우 대부분의 세포 분열은 성장보다는 조직 재생에 관여하며, 많은 유형의 세포가 지속적으로 교체됩니다. 예를 들어, 피부 세포는 끊임없이 벗겨지고 대체됩니다. 이 경우, 성숙한 분화된 세포는 분열하지 않지만, 미성숙 줄기 세포의 분열에 의해 집단이 재생됩니다. 간과 같은 특정 다른 세포에서 성숙한 세포는 손상 후 성장 또는 재생을 허용하기 위해 분열할 수 있습니다. 이러한 패턴과 달리 다른 유형의 세포는 분열할 수 없거나 인근 세포에서 생성된 특정 분자에 의해 분열이 방지됩니다. 결과적으로, 성인 유기체에서 일부 조직은 손상되거나 병든 세포를 재생하는 능력이 크게 감소합니다. 이러한 조직의 예로는 심장 근육, 중추 신경계의 신경 세포, 및 포유류의 수정체 세포가 포함된다. 이러한 세포의 유지 및 복구는 전체 세포를 교체하는 것이 아니라 세포 내 구성 요소를 교체하는 것으로 제한됩니다. 진핵 생물에서 DNA 복제 및 세포 분열 과정은 세포 분열주기의 다른 시기에 발생합니다. 세포 분열 중에 DNA는 응축되어 짧고 촘촘하게 감겨 있는 막대 모양의 염색체를 형성합니다. 그런 다음 각 염색체는 세로로 분할되어 두 개의 동일한 염색분체를 형성합니다. 염색분체의 각 쌍은 유사분열 또는 핵의 분열 동안 두 딸 세포 사이에서 나뉘며, 이 과정에서 염색체는 유사분열 방추체라고 하는 미세소관 다발에 부착되어 추진됩니다. 유사 분열은 5 단계로 나눌 수 있습니다. prophase에서는 유사 분열 방추체가 형성되고 염색체가 응축됩니다. 전중기에는 핵막이 분해되고 염색체가 유사분열 방추체에 부착됩니다. 각 염색체의 두 염색분체는 키네토코어라고 하는 특수 염색체 영역에서 방추체에 부착됩니다. 중기에서 응축된 염색체는 유사분열 방추체의 적도를 가로질러 평면에 정렬됩니다. 분리된 염색분체가 반대쪽 스핀들 극을 향해 갑자기 이동함에 따라 Anaphase가 이어집니다. 마지막으로, 텔로 페이즈에서 새로운 핵 외피가 풀리는 염색분체의 각 세트 주위에 형성됩니다. 유사분열의 본질적인 특징은 유사분열 방추체의 반대 극에 염색분체를 부착하는 것입니다. 이렇게 하면 각 딸 세포가 완전한 염색체 세트를 받게 됩니다. 유사 분열 방추는 미세 소관으로 구성되며, 각각은 단백질 튜불린 분자의 관형 어셈블리입니다 (위 세포 골격 참조). 일부 미세소관은 한 스핀들 극에서 다른 스핀들 극으로 확장되는 반면, 두 번째 클래스는 한 스핀들 극에서 염색분체로 확장됩니다. 미세소관은 튜불린 분자의 추가 또는 제거에 의해 성장하거나 축소될 수 있습니다. 아나페이즈에서 방추 미세소관이 짧아지면 부착된 염색분체가 방추 극으로 추진되어 풀려 새로운 핵을 형성합니다. 유사 분열 방추의 두 극은 미세 소관 배열을 구성하는 중심체에 의해 점유됩니다. 동물 세포에서 각 중심체는 한 쌍의 원통형 중심소체를 포함하며, 그 자체는 복잡한 미세소관 배열로 구성됩니다. 중심소체는 세포 분열 주기에서 정확한 시간에 복제되며, 일반적으로 DNA 복제의 시작에 가깝습니다. 유사 분열 후 세포 분열 인 세포 분열이 발생합니다. 이것은 동물과 식물 세포가 다른 또 다른 과정입니다. 동물 세포에서 사이토카인시스는 근육 수축 및 기타 형태의 세포 운동에 관여하는 단백질인 액틴과 미오신으로 구성된 수축성 마이크로필라멘트 고리에 의한 세포의 수축을 통해 달성됩니다. 식물 세포에서 세포질은 두 딸 세포 사이에 세포판이라고 하는 새로운 세포벽이 형성되어 나뉩니다. 세포판은 후기 텔로페이즈 방추의 적도를 가로질러 평면에서 합쳐져 디스크 모양의 구조를 형성하는 작은 골지 유래 소포에서 발생합니다. 이 과정에서 각 소포는 세포막을 형성하고 매트릭스 내용물을 세포벽 형성에 기여합니다. 두 번째 소포 세트는 세포판의 가장자리가 모 세포의 측면에 도달하고 융합될 때까지 확장하여 두 개의 새로운 딸 세포를 완전히 분리합니다. 이 시점에서 셀룰로오스 합성이 시작되고 세포판이 1차 세포벽이 됩니다. 감수 분열이라고 하는 염색체의 특수한 분열은 유성 생식 유기체의 생식 세포 또는 배우자가 형성되는 동안 발생합니다. 난자, 정자, 꽃가루와 같은 배우자는 생식 세포로 시작하며, 다른 유형의 세포와 마찬가지로 핵에 각 유전자의 사본이 두 개 있습니다. 이러한 일치하는 유전자로 구성된 염색체를 상동체라고 합니다. DNA 복제 중에 각 염색체는 두 개의 부착된 염색분체로 복제됩니다. 상동 염색체는 유사 분열 방추체와 유사한 미세 소관에 의해 감수 분열 방추체의 반대 극으로 분리됩니다. 생식 세포의 감수 분열의 이 단계에서, 다른 세포의 유사 분열과는 결정적인 차이가 있습니다. 감수 분열에서 각 염색체를 구성하는 두 염색분체는 함께 유지되므로 전체 염색체가 상동 파트너와 분리됩니다. 그런 다음 세포 분열이 일어나고, 나머지 각 염색체의 두 염색분체를 분리한다는 점에서 유사분열과 더 유사한 두 번째 분열이 뒤따릅니다. 이런 식으로 감수 분열이 완료되면 각 성숙 배우자는 다른 세포에 존재하는 두 개의 사본 대신 각 유전자의 사본 하나만 받습니다.