Number of cells: 인체에는 3,0000,0000,0000 (3조)개 정도의 Cell이 있다. 특이적으로 세포분열을 많이 하는 세포들이 있는데, 그 외에는 비교적 안정되어 있어서 보통 Zygote (수정란, 접합체)에서 45th Generations까지 분열했을 때 대략 3조개 정도의 세포를 가지게 된다. 이 3조개에 달하는 세포들이 다 기능을 하는 것은 아니다.
Cell cycle (세포주기): 세포 분열 (Cell division)을 통해 새로 생긴 딸세포 (Daughter cell)는 세포 주기를 통해 생장하고 분열한다. 그리고 이 과정을 주기적으로 반복하는데 이를 세포 주기 (Cell cycle)이라고 한다. 쉽게 설명해서, 세포는 일정한 크기가 되면 성장을 멈추고 분화하는데 분화되어 새로 생긴 세포도 성장하여 언제가는 또 분열을 하게 된다. 이런 모든 과정을 세포 주기 (Cell cycle)이라고 한다.
Interphase (간기) & Mitosis (분열기):
Cell cycle은 크게 **Interphase (간기) 와 Mitosis (분열기; M Phase)**로 구분한다. Interphase (간기)는 또 G1 Phase, S Phase, G2 Phase로 나누어진다. 분열기 (M기)는 Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase 4개로 나눈다.
Interphase (간기): 한 유사분열의 끝에서 다음 유사분열의 시작. G1 Phase, S Phase, G2 Phase, Interphase에 대한 자세한 설명은 다음과 같다. ① G1 Phase: 세포 분열이 끝난 후 부터 DNA 복제가 이루어지기까지의 시기이며 대사활동이 활발하여 세포의 성장에 필요한 단백질이 합성되는 시기이다. 세포 소기관의 수가 늘어나고 세포가 커진다. ② S Phase: DNA 복제가 일어나는 시기이며 핵속의 모든 DNA가 복제되어 그 양이 2배 이상 증가한다. ③ G2 Phase: DNA 복제가 끝난 후 부터 분열기에 들어가기 전 까지의 시기이다. 세포가 완전히 성숙하여 다시 새로운 분열에 들어갈 준비를 하는 시기이다. *****방추사 (Spindle fiber)를 구성하는 *미세소관 (Microtubule)의 성분과 같이 세포 분열에 필요한 단백질이 합성된다. *** 미세소관(Microtubule): 진핵세포의 세포골격을 구성하는 세포 구조 중의 하나이자 구조단백질(structural protein)중 하나이다. ****미세소관은 튜불린(tubulin)이라는 단백질의 이합체가 지름 25 나노미터의 원통 모양으로 이루어져 있는 구조이다. *** 방추사 (Spindle fiber): 방추체를 구성하는 실 모양의 단백질 구조물의 총칭이다.
분열기는 간기가 끝난 직후에 이루어진다. 체세포 분열이 실제로 일어나는 시기로, 간기에 비해서 걸리는 시간이 짧다. 분열기에서는 우리 몸의 체세포 (Somatic Cell)이 분열하는 시기이다. 분열기 (M기)는 염색체의 이동과 분리되는 순서에 따라 M단계를 Prophase (전기), Metaphase (중기), Anaphase (후기), Telophase (말기)로 구분지어 놓았다. ④ (M Phase) Prophase: 전기에는 중심립이 복제되어 생성된 한 쌍이 각각 반대편으로 이동하는 한편 DNA의 응축이 시작되면서 염색질이 형성된다. 또 핵막과 인이 사라지고 방추사를 형성한다. ⑤ (M Phase) Metaphase: 중기에는 DNA의 응축이 완성되어 형성된 염색체들이 정중앙에 가로 일자로 적도판처럼 나열되면서 중심체와 염색체를 완전하게 연결한다. 이 단계에서 체세포의 세포분열은 유사분열의 양태로 진행되므로 적도판에 나열한 염색체의 수는 체세포의 염색체 수와 같다. 반면에 생식세포의 세포분열은 감수분열의 양태를 따르므로 상동염색체끼리 한 쌍을 이루어 배열한 결과, 적도판에 나열한 염색체의 수는 체세포 염색체 수의 절반에 이른다. ⑥ (M Phase) Anaphase: 후기에는 붙은 방추사가 짧아지면서 염색 분체가 분리된다. 그리고 각각 세포의 양쪽 끝으로 이동한다. ⑦ (M Phase) Telophase: 말기에는 염색체가 염색가로 풀어지고, 핵막과 인이 다시 나타난다.
Cell division (세포 분열):
세포분열은 한 개의 세포가 두 개의 세포로 갈라져 세포의 수가 늘어나는 생명현상을 말한다. 이 과정에서 분열되는 세포를 “모세포”, 분열 후 새로 생겨난 세포를 “딸세포”라고 한다. 세포분열의 종류는 대표적으로 유사분열, 감수분열 이 두 가지가 있다. 유사분열은 체세포분열과 같은 말이고, 감수분열은 생식세포분열과 같은 말이다. ⓐ Mitosis (유사분열= 체세포분열 (Somatic cell division)):
유사분열은 주로 체세포를 증식하게 하는 분열이다. 유사분열은 모세포와 본질적으로 동일한 유전자의 딸세포가 형성되기 때문에 돌연변이가 발생하지 않는 한 유전자 및 유전정보가 절대로 변하지 않는다. 그렇기 때문에 체세포가 분열할 때 유사분열을 하는 것이다. 유사분열은 다음 단계 (①-④)를 거쳐 이루어진다. ① Prophase (전기):
전기에는 핵 속에 퍼져있는 염색사가 꼬이기 시작하면서 x 모양의 굵고 짧은 염색체가 된다. 동물세포처럼 중심체가 있는 세포에서는 2개의 중심립이 각각 하나씩 양극으로 이동하여 방추체를 형성한다. 식물세포처럼 중심체가 없는 세포에서는 양극에서부터 방추체가 생기긱 시작하고, 이를 극모라고 한다. ② Metaphase (중기): 중기에는 염색체가 중앙에 배열된다. 염색체가 모인 적도면을 적도판이라고 한다. 이때 방추체도 완성이 되어서 방추체의 방추사들 중 일부는 각 염색분체의 동원체와 연결된다. ③ Anaphase (후기): 후기에는 각 염색체의 염색분체가 동원체 부위부터 떨어져서 방추사에 끌려 양 극으로 이동하게 된다. ④ Telophase (말기): 말기에는 양 극으로 이동한 염색분체들을 바탕으로 딸핵이 형성된다. 이 시기에 꼬여있던 염색분체가 풀려 실 모양의 염색사가 되고, 인과 핵막도 다시 나타나서 딸핵은 다시 간기의 핵 모양이 된다. 유사분열은 모세포와 본질적으로 동일한 유전자의 딸세포가 형성되기 때문에 돌연변이가 발생하지 않는 한 유전자 및 유전정보가 절대로 변하지 않는다. ⑤ Daughter cell (딸세포)
ⓑ Meiosis (감수분열=생식세포분열):
감수분열은 동물의 난자/정자 등 생식세포를 형성하는 과정에서 일어나는 세포분열이다. 유사분열과 달리 2회의 분열이 연달아 일어나며, 1개의 모세포가 감수분열을 거친 후 4개의 딸세포를 형성한다.
제 1분열 (이형분열): 제1분열에서는 염색체의 수가 반으로 줄어든다. (2n→n) 유전물질의 영은 간기에 2배로 늘었다가 후기에 다시 반이 줄어서 원래의 양이 된다. ① Interphase (간기): 간기는 DNA가 복제되어서 유전 물질의 양이 2배가 되는 시기이다. ② Prophase (전기): 전기는 염색사가 꼬여 염색체가 되고, 상동염색체 한 쌍이 서로 접합하여 2가염색체를 형성하는 시기이다. ③ Metaphase (중기): 중기는 2가염색체가 중앙에 배열되고, 양극에서 방추사가 나와 2가염색체에 붙는 시기이다. ④ Anaphase (후기): 후기는 2가염색체가 갈라져 양극으로 이동하는 시기이다. 이 때 염색체의 수가 반으로 줄어든다. ⑤ Telophase (말기): 말기는 핵막이 형성되고, 세포질분열이 진행되어 2개의 딸세포가 생기는 시기이다. 이 때 양극으로 끌려온 염색체는 풀어지지 않고, 바로 제2분열이 시작된다.
제 2분열 (동형분열): 제2분열에서는 염색체 수의 변화가 없다. (n→n) 그리고 DNA가 복제되는 간기 또한 없다. 따라서, 분열 후의 유전물질의 양은 모세포의 반으로 줄어든다. 제2분열도 마찬가지로 염색체가 적도면에 배열되고, 후기에 염색체가 분리되어 양극으로 이동한다. 결과적으로 말기에 4개의 딸세포가 형성되는 것이다.
Rapid proliferation during early stages: Early stages에서는 세포의 증식이 매우 급격한 속도로 이루어진다. Control of proliferation: 하지만 어느 시기가 지나면 증식 속도가 조절된다.