35.1: 유사분열과 세포질 분열

진핵생물에서 세포분열주기는 세포 성장, DNA 복제/염색체 복제, 딸 세포로의 염색체 분포, 마지막으로 세포 분열을 포함하는 뚜렷하고 조화로운 세포 과정으로 나뉩니다. 세포주기는 조절 시스템과 세포 증식에 영향을 미치는 세포외 신호에 의해 엄격하게 조절됩니다.

세포주기의 과정은 대략 24시간에 걸쳐(일반적인 인간 세포에서) 발생하며 두 가지 주요 단계로 구분됩니다. 첫 번째 단계는 간기의 S 단계 동안 DNA 복제입니다. 두 번째 단계는 복제된 염색체가 두 개의 새로운 핵으로 분리(유사분열)되고 세포질 분열(세포질 분열)이 이루어지는 유사분열(M) 단계입니다. 두 단계는 간격(G1 및 G2 간격)으로 구분되며, 이 기간 동안 세포는 복제와 분열을 준비합니다.

유사분열 과정

유사분열은 전기, 전중기, 중기, 후기, 말기의 5가지 단계로 나눌 수 있습니다. 후기 또는 말기(세포에 따라 다름) 동안 시작되는 세포질 분열은 M기의 일부이지만 유사분열의 일부는 아닙니다.

전기

세포가 유사분열에 들어가면서 복제된 염색체가 응축되기 시작하고 콘덴신으로 알려진 단백질의 도움으로 실 같은 구조로 보이게 됩니다. 유사분열 방추 장치는 S기 동안 복제된 중심체 사이에서 형성되기 시작하고 세포의 반대편 극으로 이동합니다. 방추는 튜불린 단백질 단량체로 구성된 미세소관이라는 필라멘트 구조로 구성됩니다. 방추 미세소관은 응축된 염색체 쪽으로 확장되기 시작합니다. 리보솜을 생성하는 핵의 구성 요소인 핵소체는 사라지며 이는 핵의 붕괴가 임박했음을 나타냅니다.

전중기

전중기 동안 방추사 장치의 미세소관 필라멘트가 계속해서 성장하고 염색체의 응축이 완료됩니다. 핵 봉투가 완전히 분해되어 염색체가 방출됩니다. 미세소관 중 일부는 방출된 염색체에 부착되어 각 자매 염색체 쌍의 동원체에 존재하는 동원체라고 불리는 단백질 구조에 결합합니다. 반대편 극의 방추 미세소관은 동원체에 부착되어 응축된 자매 염색분체 쌍을 포착합니다. 염색체에 부착되지 않은 방추 미세소관(극성 및 성상 미세소관)은 방추를 밀어내고 방추 극을 세포막에 고정시키는 데 도움이 됩니다.

중기

방추 미세소관은 중기판에서 세포의 적도를 따라 완전히 응축된 자매 염색 분체의 각 쌍을 정렬합니다. 이제 세포를 나눌 준비가 되었습니다.

후기

동원체 구조에 부착된 반대편 방추 극의 미세소관은 동원체에서 자매 염색분체를 짧게 하고 분리합니다. 이제 염색 분체를 함께 묶는 응집 단백질이 분해됩니다. 단축된 동원체 미세소관은 쌍의 각 염색분체(현재 염색체라고 함)가 반대극으로 이동하도록 합니다.

말기

염색체가 세포의 반대극에 도달하면 응축이 풀려 염색질을 형성합니다. 스핀들 미세소관 필라멘트는 튜불린 단량체로 해중합되어 딸세포에서 세포골격 요소로 활용됩니다. 핵 봉투는 각 염색체 세트 주위에 재조립됩니다.

세포질 분열

동물 세포에서 세포질 분열이 진행되는 동안 액틴 필라멘트는 원형질막에 수축성 고리를 형성하여 분열 고랑을 생성하고 결국 세포를 두 개로 꼬집습니다. 식물 세포에서는 포도당, 효소, 구조 단백질을 운반하는 골지체 소포가 결합하여 이전 중기판 위치에 새로운 세포판을 형성합니다. 성장하는 세포판은 양쪽의 원형질막과 융합되어 결국 세포를 둘로 나누는 새로운 세포벽을 형성합니다.

이제 유사분열이 완료되어 모세포와 동일한 두 개의 딸세포가 생성됩니다. 대부분의 인간 세포에서 유사분열은 대략 24시간의 세포 주기 중 약 1시간을 차지합니다.

유사분열은 세포의 유전 물질이 두 개의 딸 세포 사이에서 분할되는 세포 분열의 한 형태입니다.

첫째, 전구기(prophase) 동안 핵 염색질은 중심체 접합부에 부착된 자매 염색체 쌍으로 구성된 x자형 염색체로 응축됩니다.

동시에 중심체는 반대쪽 세포면으로 이동합니다. 그렇게 하면서 미세소관 막대가 각각에서 자라기 시작하여 거미줄과 같은 방추 장치를 형성합니다.

다음으로, 핵막은 전중기(prometaphase) 동안 용해되고 키네토코어(kinetochores)라고 하는 단백질 구조가 모든 염색질에 대해 하나씩 중심체의 양쪽에 나타납니다.

이러한 키네토코어가 형성되면 확장된 내부 미세소관이 여기에 고정되고 각 자매 염색체는 다른 세포극에 묶입니다.

중기(metaphase)에서, 방추체(spindle apparatus)는 염색체가 세포의 적도를 따라 고정된 열로 향하도록

anaphase를 사용하면 kinetochore가 고정된 미세소관이 짧아지고 자매 염색체가 분리됩니다. 이러한 미세소관 역학 및 기타 미세소관 역학도 세포를 연장합니다.

텔로 페이즈 동안, 스핀들 장치는 해체되고, 염색체가 느슨해지고, 핵막이 재형성됩니다.

마지막으로, 세포는 사이토키네시스(cytokinesis)에 의해 세포질로 분열되어 전구체와 유전적으로 동일한 한 쌍의 세포를 형성합니다.