7.9 : Mitosis And Cytokinesis

진핵생물에서 세포 분열 주기는 세포 성장, DNA 복제/염색체 복제, 딸 세포로의 염색체 분포, 그리고 마지막으로 세포 분열을 포함하는 뚜렷하고 조정된 세포 과정으로 나뉩니다. 세포주기는 조절 시스템과 세포 증식에 영향을 미치는 세포 외 신호에 의해 엄격하게 조절됩니다.

세포주기의 과정은 약 24시간(일반적인 인간 세포에서)에 걸쳐 발생하며 두 가지 주요 구별 가능한 단계로 진행됩니다. 첫 번째 단계는 간기의 S기 동안의 DNA 복제입니다. 두 번째 단계는 유사분열(M) 단계로, 복제된 염색체를 두 개의 새로운 핵(유사분열)과 세포질 분열(사이토키네시스)로 분리하는 것을 포함합니다. 두 단계는 간격(G1 및 G2 간격)으로 분리되며, 이 기간 동안 세포는 복제와 분열을 준비합니다.

유사분열 과정

유사분열은 5단계로 나눌 수 있습니다 - 프로페이즈(prophase), 프로메타페이즈(prometaphase), 메타페이즈(metaphase), 아나페이즈(anaphase), 텔로페이즈(telophase). 세포에 따라 아나페이즈(anaphase) 또는 텔로페이즈(telophase)에서 시작되는 사이토키네시스(Cytokinesis)는 M기의 일부이지만 유사분열의 일부는 아닙니다.

프로페이즈

세포가 유사분열에 들어가면 복제된 염색체가 응축되기 시작하고 콘덴신으로 알려진 단백질의 도움으로 실 같은 구조로 보이게 됩니다. 유사분열 방추체 장치는 S기 동안 복제된 중심체 사이에 형성되기 시작하여 세포의 반대쪽 극으로 이동합니다. 방추체는 튜불린 단백질 단량체로 구성된 미세소관(microtubules)이라고 하는 필라멘트 구조로 구성됩니다. 방추체 미세소관은 응축된 염색체를 향해 확장되기 시작합니다. 리보솜을 생성하는 핵의 구성 요소인 핵소체가 사라지는 것은 핵의 파괴가 임박했음을 나타냅니다.

프로메타페이즈

전중기(prometaphase) 동안, 방추체(spindle device)의 미세소관 필라멘트(microtubule filaments)는 계속 성장하고 염색체는 응축을 마칩니다. 핵막이 완전히 분해되어 염색체가 방출됩니다. 일부 미세소관은 방출된 염색체에 부착되어 각 자매 염색체 쌍의 중심체에 존재하는 키네토코어(kinetochore)라고 하는 단백질 구조에서 결합합니다. 반대쪽 극의 스핀들 미세소관은 kinetochores에 부착되어 응축된 자매 염색체 쌍을 포착합니다. 염색체에 부착되지 않는 방추체 미세소관(polar 및 astral 미세소관)은 방추체를 밀어내고 방추극을 세포막에 고정하는 데 도움이 됩니다.

중기

방추체 미세소관(spindle microtubules)은 완전히 응축된 자매 염색체의 각 쌍을 세포의 적도를 따라 중기판(metaphase plate)에서 정렬합니다. 이제 세포가 분열할 준비가 되었습니다.

아나페이즈

키네토코어(kinetochore) 구조에 부착된 반대쪽 방추극(spindle poles)의 미세소관(microtubules)은 중심체(centromere)에서 자매 염색체(sister chromatids)를 짧게 하고 분리합니다. 염색분체를 함께 유지하는 응집력 단백질이 이제 분해됩니다. 짧아지는 동체형 미세소관은 현재 염색체라고 하는 쌍의 각 염색체가 반대쪽 극으로 이동하도록 합니다.

텔로페이즈

염색체가 세포의 반대쪽 극에 도달하면 응축이 해제되고 풀려 염색질을 형성합니다. 방추체 미세소관 필라멘트는 튜불린 단량체로 해중합된 다음 딸 세포의 세포골격 요소로 활용됩니다. 핵막은 각 염색체 세트 주위로 재조립됩니다.

사이토키네시스(Cytokinesis)

동물 세포에서 사이토키네시스(cytokinesis)가 진행되는 동안, 액틴 필라멘트는 원형질막(plasma membrane)에 수축 고리(contractile ring)를 형성하여 분열 고랑을 생성하고, 이는 결국 세포를 둘로 쪼개게 합니다. 식물 세포에서는 포도당, 효소 및 구조 단백질을 운반하는 골지체의 소포가 결합하여 이전 중기 플레이트의 위치에 새로운 세포판을 형성합니다. 성장하는 세포판은 각 면의 원형질막과 융합하여 결국 세포를 둘로 나누는 새로운 세포벽을 형성합니다.

이제 유사분열이 완료되어 부모 세포와 동일한 두 개의 딸 세포가 생성됩니다. 대부분의 인간 세포에서 유사분열은 약 24시간 세포주기 중 약 1시간을 차지합니다.