세포주기 : 정의, 단계, 규제 및 사실

콘텐츠

• TL; DR (너무 길고 읽지 않음)
• 세포주기의 단계
• 간기 및 그 하 위기
• Prophase에서 핵 막의 고장
• 중기의 스핀들 적도
• Anaphase와 Telophase의 두 핵
• 동물과 식물 사이 토카이 네 시스
• 세포주기 조절

세포 분열은 유기체의 성장과 건강에 필수적입니다. 거의 모든 세포가 세포 분열에 관여합니다. 일부는 수명주기에서 여러 번 수행합니다. 인간 배아와 같은 성장하는 유기체는 세포 분열을 사용하여 개별 장기의 크기와 전문화를 증가시킵니다. 은퇴 한 성인 인간과 같은 성숙한 유기체조차도 세포 분열을 사용하여 신체 조직을 유지하고 복구합니다. 셀주기는 셀이 지정된 작업을 수행하고, 성장하고 분열 한 다음 두 개의 딸 셀로 프로세스를 다시 시작하는 프로세스를 설명합니다. 19 세기에 현미경의 기술 발전으로 과학자들은 모든 세포가 세포 분열 과정을 통해 다른 세포에서 발생하는지 확인할 수있었습니다. 이것은 결국 세포가 이용 가능한 물질로부터 자발적으로 생성되었다는 이전의 광범위한 믿음을 반증했다. 세포주기는 모든 지속적인 삶에 책임이 있습니다. 동굴에서 바위에 달라 붙는 조류 세포에서 발생하는지 또는 팔의 피부 세포에서 발생하는지에 관계없이 단계는 동일합니다.

TL; DR (너무 길고 읽지 않음)

세포 분열은 유기체의 성장과 건강에 필수적입니다. 세포주기는 세포 성장과 분열의 반복되는 리듬입니다. 그것은 간기 및 유사 분열의 단계뿐만 아니라 하위 단계 및 세포 운동 과정으로 구성됩니다. 세포주기는 각 단계에 걸쳐 체크 포인트에서 화학 물질에 의해 엄격하게 조절되어 돌연변이가 발생하지 않고 주변 조직에 건강한 것보다 빠르게 세포 성장이 일어나지 않도록합니다.

세포주기의 단계

세포주기는 본질적으로 두 단계로 구성됩니다. 첫 번째 단계는 단계 간입니다. 간기 동안, 세포는 G라는 세 개의 하 위기에서 세포 분열을 준비하고 있습니다.₁ 상, S 상 및 G₂ 단계. 간기 말에 세포핵의 염색체는 모두 복제되었다. 이 모든 단계를 통해 세포는 일상적인 기능을 계속 수행합니다. 간기는 유기체의 전체 수명 동안 며칠, 몇 주, 몇 년까지 지속될 수 있습니다. 대부분의 신경 세포는 G를 떠나지 않습니다₁ 과학자들은 G와 같은 세포에 특별한 단계를 지정했습니다.₀. 이 단계는 신경 세포 및 세포 분열 과정에 들어 가지 않을 다른 세포를위한 것입니다. 때로는 신경 세포 나 근육 세포와 같이 단순히 준비되지 않았거나 지정되지 않았기 때문에 정지 상태라고합니다. 다른 경우에는 너무 오래되었거나 손상되어 노화 상태라고합니다. 신경 세포는 세포주기와 분리되어 있기 때문에 뼈가 부러지는 것과 달리 손상은 대부분 돌이킬 수 없으므로 척추 또는 뇌 손상을 입은 사람들은 종종 영구적 인 장애를 겪는 이유입니다.

세포주기의 두 번째 단계는 유사 분열 또는 M 단계라고합니다. 유사 분열 동안, 핵은 2 개로 분할되어, 각각의 복제 된 염색체의 사본 하나를 2 개의 핵 각각으로 나눈다. 유사 분열에는 4 가지 단계가 있으며, 이는 단계, 중기, 아나 기 및 텔로 기입니다. 유사 분열이 일어나고있는 것과 거의 동시에, 거의 자체 단계 인 세포 분화 (cytokinesis)라고하는 다른 과정이 발생합니다. 이것은 세포의 세포질과 그 안에있는 모든 것이 분리되는 과정입니다. 그렇게하면, 핵이 둘로 갈라질 때, 주변 세포에는 각 핵과 함께 갈 두 가지가 있습니다. 분할이 완료되면, 원형질막은 각각의 새로운 세포 주위에서 닫히고 꼬집어지고, 2 개의 새로운 동일한 세포가 서로 완전히 분리된다. 즉시 두 셀 모두 다시 간기의 첫 번째 단계에 있습니다 .G₁.

간기 및 그 하 위기

지₁ “갭 (gap)”이라는 용어는 과학자들이 현미경으로 세포 분열을 발견하고 유사 분열 단계가 매우 흥미롭고 중요하다는 것을 발견 한 때에 유래했습니다. 그들은 모든 세포가 다른 세포에서 나왔다는 증거로서 핵 분열과 그에 따른 사이 토카이 네틱 과정을 관찰했다. 그러나 간기의 단계는 정적이고 비 활동적인 것처럼 보였다. 따라서 그들은 휴식 시간 또는 활동의 격차로 생각했습니다. 그러나 진실은 G₁ – 그리고 G₂ 간기 말기 – 세포의 번식 성장 기간으로, 세포의 크기가 커지고“태어난”어떤 방식 으로든 유기체의 복지에 기여합니다. 세포는 규칙적인 세포 역할 외에도 단백질 및 리보 핵산 (RNA)과 같은 분자를 형성합니다.

세포의 DNA가 손상되지 않고 세포가 충분히 성장한 경우, S 상이라고하는 간기의 두 번째 단계로 진행됩니다. 이것은 합성 단계의 줄임말입니다. 이 단계에서 이름에서 알 수 있듯이 세포는 분자 합성에 많은 양의 에너지를 소비합니다. 구체적으로, 세포는 그의 DNA를 복제하여 염색체를 복제한다. 인간은 체세포에 46 개의 염색체를 가지고 있는데, 이는 생식 세포가 아닌 모든 세포 (정자 및 난자)입니다.46 개의 염색체는 23 개의 상 동성 쌍으로 구성되어 서로 연결되어 있습니다. 상 동성 쌍의 각 염색체를 다른 하나의 상 동체라고합니다. 염색체가 S 단계 동안 복제 될 때, 염색질 (chromatin)이라고하는 히스톤 단백질 가닥 주위에 매우 밀접하게 감겨 있으며, 이는 복제 과정이 DNA 복제 오류 또는 돌연변이에 덜 취약하게 만든다. 두 개의 새로운 동일한 염색체는 이제 각각 염색체라고합니다. 히스톤 가닥은 두 개의 동일한 크로마 이드를 함께 묶어 일종의 X 모양을 형성합니다. 그들이 묶인 지점을 중심이라고합니다. 또한, 염색체는 여전히 그들의 상 동체에 결합되며, 이는 이제 X- 형 염색체 쌍이기도하다. 각 염색체 쌍을 염색체라고합니다. 경험적으로 볼 때 하나의 염색체에 하나 이상의 염색체가 부착되어 있지 않다는 것입니다.

간기의 마지막 단계는 G입니다₂또는 Gap phase 2입니다.이 단계의 이름은 G와 같은 이유로 지정되었습니다.₁. G처럼₁ 그리고 S 단계에서, 세포는 단계 간 작업을 마치고 유사 분열을 준비하더라도 단계 전반에 걸쳐 전형적인 작업으로 바쁘게 남아 있습니다. 유사 분열을 준비하기 위해 세포는 미토콘드리아와 엽록체 (있는 경우)를 나눕니다. 그것은 미세 소관이라고 불리는 스핀들 섬유의 전구체를 합성하기 시작합니다. 그것은 염색체 쌍의 중심을 핵에 복제하고 쌓아서 이것을 만듭니다. 스핀들 섬유는 염색체가 두 개의 분리 핵으로 분리되어야하는 유사 분열 동안 핵 분열 과정에 결정적인 역할을한다. 정확한 염색체가 정확한 핵에 도달하고 올바른 상 동체와 짝을 유지하는 것이 유전자 돌연변이를 방지하는 데 중요하다는 것을 확인하십시오.

Prophase에서 핵 막의 고장

세포주기의 단계와 간기 및 유사 분열의 하위 단계 사이의 구분 마커는 과학자가 세포 분열 과정을 설명하는 데 사용하는 인공물입니다. 본질적으로 프로세스는 유동적이며 끝이 없습니다. 유사 분열의 첫 번째 단계는 prophase입니다. 그것은 G의 끝에있는 상태에서 염색체로 시작합니다.₂ centromeres에 의해 연결된 자매 염색체와 복제 간기의 단계. 전단계 동안 염색질 가닥이 응축되어 염색체 (즉, 각 자매 염색질 쌍)가 광학 현미경으로 볼 수 있습니다. 중심은 계속해서 미세 소관으로 성장하여 스핀들 섬유를 형성합니다. 전단계가 끝날 무렵 핵막이 파괴되고 스핀들 섬유가 연결되어 세포의 세포질 전체에 구조적 네트워크를 형성합니다. 염색체는 이제 세포질에서 자유롭게 떠 다니기 때문에 스핀들 섬유는 유일하게 떠 다니는 것을 방지하는 데 도움이됩니다.

중기의 스핀들 적도

세포는 핵막이 용해 되 자마자 중기 상태로 이동합니다. 스핀들 섬유는 염색체를 세포의 적도로 이동시킵니다. 이 평면을 스핀들 적도 또는 중위 상 판이라고합니다. 거기에는 실체가 없습니다. 그것은 단순히 모든 염색체가 일렬로 놓여 있고 세포를 보거나 상상하는 방법에 따라 세포를 수평 또는 수직으로 이등분하는 평면입니다 (이를 시각적으로 표현하려면 자료 참조). 인간에게는 46 센티미터가 있으며, 각각 한 쌍의 염색체 자매에 붙어 있습니다. 센트로 미터의 수는 유기체에 따라 다릅니다. 각 중심은 두 개의 스핀들 섬유에 연결됩니다. 두 개의 스핀들 섬유는 일단 중심을 떠난 후에 분기되어 셀의 반대 극에있는 구조물에 연결됩니다.

Anaphase와 Telophase의 두 핵

세포는 4 단계의 유사 분열 중 가장 짧은 anaphase로 이동합니다. 염색체를 세포의 극에 연결하는 스핀들 섬유는 짧아지고 각각의 극쪽으로 멀어집니다. 그렇게하면서 그들은 부착 된 염색체를 분리시킵니다. 각 크로마 이드 자매가 반대 극쪽으로 이동하면서 절반이 이동함에 따라 중심이 2 개로 분할됩니다. 각 염색체는 이제 고유 한 중심을 가지기 때문에 다시 염색체라고합니다. 한편, 양쪽 극에 부착 된 상이한 스핀들 섬유는 연장되어, 전지의 두 극 사이의 거리가 커져서 세포가 평평 해지고 연장된다. 아나 페이즈 과정은 결국 세포의 각면이 각 염색체의 사본 한 개를 포함하는 방식으로 발생합니다.

Telophase는 유사 분열의 네 번째이자 마지막 단계입니다. 이 단계에서는 복제 정확도를 높이기 위해 응축 된 매우 꽉 채워진 염색체가 풀립니다. 스핀들 섬유가 용해되고 소포체 (endoplasmic reticulum) 라 불리는 세포 소기관이 각 염색체 세트 주위에 새로운 핵막을 합성합니다. 이것은 세포가 이제 완전한 게놈을 가진 두 개의 핵을 가지고 있음을 의미합니다. 유사 분열이 완료되었습니다.

동물과 식물 사이 토카이 네 시스

이제 핵이 분할되었으므로 나머지 세포도 분할되어 두 세포가 분리 될 수 있습니다. 이 과정은 세포 운동으로 알려져 있습니다. 유사 분열과 종종 발생하지만 유사 분열과는 별개의 과정입니다. 동물 세포가 혈장 세포 막만을 가지고있는 경우, 식물 세포는 단단한 세포벽을 가지기 때문에 동물 세포와 식물 세포에서 다르게 발생합니다. 두 종류의 세포에서, 이제는 하나의 세포에 두 개의 별개의 핵이 있습니다. 동물 세포에서 수축 고리는 세포의 중간 지점에서 형성됩니다. 이것은 세포 주위에 팽팽한 고리 모양의 마이크로 필라멘트로, 분열 고랑으로 알려진 것을 만들 때까지 코르셋처럼 중앙의 원형질막을 조입니다. 다시 말해서, 수축성 고리는 세포가 2 개의 별개의 세포로 완전히 집어들 때까지 점점 더 뚜렷한 모래 시계 모양을 형성하게한다. 식물 세포에서 골지 복합체 (Golgi complex)라고 불리는 소기관은 세포를 두 개의 핵으로 나누는 축을 따라 막 결합 액체 주머니 인 소포를 생성합니다. 이들 소포는 세포 플레이트를 형성하는데 필요한 다당류를 함유하고, 세포 플레이트는 결국 원래의 단일 세포를 수용 한 세포벽과 융합하여 세포벽의 일부가되지만, 이제는 2 개의 세포가 존재한다.

세포주기 조절

세포주기는 특정 조건이 세포 내부와 외부에서 충족되지 않고 진행되지 않도록하기 위해 많은 규제가 필요합니다. 이러한 조절이 없다면, 확인되지 않은 유전자 돌연변이, 통제 불능 세포 성장 (암) 및 기타 문제가있을 것입니다. 셀주기에는 여러 가지 체크 포인트가있어 작업이 올바르게 진행되고 있는지 확인합니다. 그렇지 않은 경우 수리가 이루어 지거나 프로그램 된 세포 사멸이 시작됩니다. 세포주기의 주요 화학적 조절제 중 하나는 시클 린-의존성 키나제 (CDK)이다. 세포주기의 다른 지점에서 작동하는이 분자의 다른 형태가 있습니다. 예를 들어, 단백질 p53은 세포에서 손상된 DNA에 의해 생성되며, 이는 G에서 CDK 복합체를 비활성화시킨다₁/ S 체크 포인트로 셀의 진행 상황을 체포합니다.