하나의 세포가 2개로 분열하고 있다.

체세포 분열 (mitosis): 두 개의 완전한 염색체를 가진 딸세포를 생성하기 위한 세포의 분열 예정세포사 (apotosis): 정상적으로 기능을 하고 있는 세포의 핵으로부터 신호를 받아 예정된 시간에 자연스럽게 세포가 죽는 것 유사분열은 발생과정 동안에 새로운 세포들을 생성되는 반면에, 세포예정사를 통해서 특정세포들은 제거됨으로써 몸 일부분의 모양과 크기가 정확하게 만들 어진다. 이러한 상반된 작용 사이의 균형은 배 발생 단계에서 여러 가지 기관을 형성하며, 신생아의 빠른 성장과정 동안 체형을 유지시킨다. 그림 5.1 발생은 세포분열과 세포예정사를 통해 조절된다.

핵분열 (karyokinesis): 복제된 유전물질을 딸세포에게 배분하는 분열 세포질분열 (cytokinesis): 체세포 분열로 유전물질이 나누어진 후 분자, 세포질, 세포 소기관을 딸세포에게 배분하는 분열 간기 (interphase): 유전물질이 복제되는 시기 G1, S, G2 세포주기는 간기와 유사분열기로 나뉜다. 간기에는 DNA 합성을 포함하는 세 포성분의 합성이 활발하게 일어난다. 유사분열기(핵분열과 세포질분열)에는 세 포가 둘로 나뉘며, 이때 세포성분이 각각 딸세포로 나뉜다. 간기는 2개의 G1기 와 G2기 그리고 DNA 합성기(S기)로 구성되며, G1기와 G2기에 물질대사가 활 발하게 일어난다. S기 동안에 DNA가 합성된다. 유사분열은 전기, 전중기, 중 기, 후기, 말기 및 세포질분열 등의 여러 단계로 이루어진다. 그림 5.2 세포주기 세포주기는 간기와 유사분열기로 나뉜다. 간기에는 DNA 합성을 포함하는 세 포성분의 합성이 활발하게 일어난다. 유사분열기(핵분열과 세포질분열)에는 세 포가 둘로 나뉘며, 이때 세포성분이 각각 딸세포로 나뉜다. 간기는 2개의 G1기 와 G2기 그리고 DNA 합성기(S기)로 구성되며, G1기와 G2기에 물질대사가 활 발하게 일어난다. S기 동안에 DNA가 합성된다. 유사분열은 전기, 전중기, 중 기, 후기, 말기 및 세포질분열 등의 여러 단계로 이루어진다.

분열이 일어나도록 준비하는 기간: 세포질, 지질, 단백질의 합성이 일어난다. 간기 – 활동이 왕성한 시기 G1 기 (Gap phase, G1 phase) 분열이 일어나도록 준비하는 기간: 세포질, 지질, 단백질의 합성이 일어난다. 제한점 (restriction point) 을 가지고 있다. 세포분열을 계속한다. 손상된 DNA를 복구하기 위해 멈추어야 하는가? 무활동 단계로 들어가야 하는가? 죽어야 하는가? 세포마다 G1 기의 길이가 다르다. 초기 배아세포: G1 기 를 건너 뛴다. 골수세포: 16-24 시간 간세포: 수년동안 머무를 수도 있다. 세포주기중 G1 기를 제외한 다른 시기는 대부분의 세포마다 거의 비슷하다.  분열하기를 결정하였으면 바로 진행된다. G0 기 (G0 phase, 무활동기) G1기의 세포 내에서 증식을 향한 신호가 발생하지 않으면, 세포는 G0기라 불리는 특수한 휴지기에 들어선다. G0기에 들어선 세포는 더 이상 분열을 하지 않지만, 생장 인자와 같은 또 다른 신호 때문에 다시 분열하는 정상적인 세포주기를 진행할 수 있다. 대부분의 인체 세포는 G0기에 있으며 특히 다세포 진핵생물에서 근육세포나 신경세포와 같은 완전히 분화된 세포는 G0기에 머무르며 분열하지 않는다. S 기 (S phase: Synthesis) 유전적 물질을 복제하는 시기-인간의 경우 30억개의 염기쌍을 복제하는데 8-10 시간 정도 걸린다. G2 기 (G2 phase): 미세소관을 비롯한 많은 세포분열에 필요한 단백질을 합성 처음에 과학자들은 포유류 복제를 위해서 필수적인 G0기 상태의 핵을 사용하였지만, 오늘날은 다양한 단계에서 얻은 공여자 핵을 이용하여 복제에 성공하였다. 그러나 핵을 제공하는 세포와 수용자 세포는 같은 세포주기의 단 계에 있어야 한다.

체세포분열은 염색체를 분배한다 염색분체 (chromatid) 동원체 (centromere) 어 있다. (B) 염색체에 보이는 깊은 세로 골에 의해 복제가 일어난 후 자매염색 분체가 길이로 연결된 것을 볼 수 있다. 그림 5.3 염색체들은 유사분열이 시작되기 전 S기 동안 복제된다. 유전적으로 복제된 염색체의 동일한 2개의 염색분체들이 동원체에 부착되어 있다. 염색체에 보이는 깊은 세로 골에 의해 복제가 일어난 후 자매염색분체가 길이로 연결된 것을 볼 수 있다.

동물세포의 경우, 2개의 중심체로부터 바깥쪽으로 뻗어가는 섬유들로 이루어진 고도로 조직화된 미세소관으로 구성된다 동물세포의 경우, 2개의 중심체로부터 바깥쪽으로 뻗어가는 섬유들로 이루어진 고도로 조직화된 미세소관으로 구성된다. 방추사 섬유들은 끌어당기고 밀어내면서 유사분열 초기 단계 동안에 염색체들을 배열시킨다. 그림 5.4 방추사는 염색체들을 배열시킨다. 동물세포의 경우, 2개의 중심체로부터 바깥쪽으로 뻗어가는 섬유들로 이루어진 고도로 조직화된 미세소관으로 구성된다. 방추사 섬유들은 끌어당기고 밀어내면서 유사분열초기 단계 동안에 염색체들을 배열시킨다.

그림 5.6 유사분열의 여러 단계. 삽화는 동물세포를 나타내며, 사진은 식물세포를 나타낸다.

그림 5.6 유사분열의 여러 단계. 삽화는 동물세포를 나타내며, 사진은 식물세포를 나타낸다.

그림 5.5 양파 뿌리 끝에 있는 세포들은 세포주기의 여러 단계를 나타낸다. 간기는 세포주기 중 가장 길어 대부분의 세포들이 간기 상태로 나타난다. 그림 5.5 양파 뿌리 끝에 있는 세포들은 세포주기의 여러 단계를 나타낸다. 간기는 세포주기 중 가장 길어 대부분의 세포들이 간기 상태로 나타난다.

액틴과 미오신 섬유로 이루어진 수축환은 동물세포를 2개로 나눈다. A) 액틴과 미오신 섬유로 이루어진 수축환은 동물세포를 2개로 나눈다. (B) 분열 중인 캥거루쥐 세포로, 방추사의 미세소관을 이루는 튜불린은 초록색으로 염색되며, 염색 체들은 자주빛 청색으로 염색된다. 그림 5.7 세포분열은 염색체가 분리될 때 시작된다. 액틴과 미오신 섬유로 이루어진 수축환은 동물세포를 2개로 나눈다. 분열 중인 캥거루쥐 세포로, 방추사의 미세소관을 이루는 튜불린은 초록색으로 염색되며, 염색체들은 자주빛 청색으로 염색된다.

그림 5.8 식물에서의 세포질분열. 세포판의 형성과 성장은 식물세포의 세포질을 둘로 나누어 준다.

세포주기확인점은 여러 과정들이 정확한 순서로 일어나게 해준다. 여러 종류의 암세포는 단백질이 결함되었거나 결손에 의해 일어난 확인점 교란으로 인하여 나타난다. 세포주기 확인점에서 세포는 유사분열 진행, DNA 복구, G0기 진입 또는 세포죽음으로 갈 수 있다. 그림 5.9 세포주기 조절작용. 세포주기확인점은 여러 과정들이 정확한 순서로 일어나게 해준다. 여러 종류의 암세포는 단백질이 결함되었거나 결손에 의해 일어난 확인점 교란으로 인하여 나타난다. 세포주기 확인점에서 세포는 유사분열 진행, DNA 복구, G0기 진입 또는 세포죽음으로 갈 수 있다.

그림 5.B 텔로미어의 구조. 사진은 국화 염색체(푸른색)에서의 텔로미어(붉은색)의 위치를 나타낸다.

A) 척추동물의 정상적인 체세포에서 텔로미어는 세포들이 텔로머레이스를 생 성하지 못하기 때문에 각 세포분열마다 짧아진다. 텔로미어가 일정한 지점에 이르기까지 줄어들면 세포는 더 이상 분열하지 않는다. (B) 정자생성세포, 혈 액세포 및 암세포들은 텔로머레이스를 생성하고, 계속해서 세포분열시계를 재 설정하기 위하여 텔로미어를 확장해 나간다. (C) 텔로머레이스는 RNA를 포함 하는데, 이 RNA는 반복된 DNA 서열[TTAGGG]에 대한 뉴클레오타이드 서열 [AAUCCC]을 가지고 있다. 그림 5.10 텔로미어. A) 척추동물의 정상적인 체세포에서 텔로미어는 세포들이 텔로머레이스를 생성하지 못하기 때문에 각 세포분열마다 짧아진다. 텔로미어가 일정한 지점에 이르기까지 줄어들면 세포는 더 이상 분열하지 않는다. (B) 정자생성세포, 혈액세포 및 암세포들은 텔로머레이스를 생성하고, 계속해서 세포분열시계를 재설정하기 위하여 텔로미어를 확장해 나간다. (C) 텔로머레이스는 RNA를 포함하는데, 이 RNA는 반복된 DNA 서열[TTAGGG]에 대한 뉴클레오타이드 서열[AAUCCC]을 가지고 있다.

그림 5.12 사이클린과 키나아제는 세포주기를 조절한다. 키나아제 분자들은 항상 세포 내에 존재하며, 간기 동안에 축적되는 사이클린 분자들과 결합한다. 그림 5.12 사이클린과 키나아제는 세포주기를 조절한다.

일부 조직에서 특정 부위에 있는 세포들만이 분열한다. 사람 피부의 표피는 기저 층(가장 깊은 층)에 활발하게 분열하는 줄기세포를 갖고 있으며, 분열 후 형성된 대부분의 딸세포들을 위쪽으로 밀어내지만 특정한 수의 줄기세포는 보존한다. 그림 5.13 줄기세포. 일부 조직에서 특정 부위에 있는 세포들만이 분열한다. 사람 피부의 표피는 기저 층(가장 깊은 층)에 활발하게 분열하는 줄기세포를 갖고 있으며, 분열 후 형성된 대부분의 딸세포들을 위쪽으로 밀어내지만 특정한 수의 줄기세포는 보존한다.

그림 5.14 세포예정사는 발가락을 만든다. 발생 중인 닭의 발은 다방면에 걸친 세포예정사를 거치지만(A), 발생 중인 오리의 발은 세포예정사를 거치지 않아 물갈퀴의 막을 계속 유지한다(B). 발생 중인 닭의 발은 다방면에 걸친 세포예정사를 거치지만(A), 발생 중인 오리 의 발은 세포예정사를 거치지 않아 물갈퀴의 막을 계속 유지한다(B).

세포예정사를 겪는 세포는 자신의 특징적인 모양을 잃어버리며, 수포를 형성하 고, 결국은 사라져 버린다. 카스파아제는 세포의 내부를 파괴시킨다. 식세포들 은 잔류물질을 소화시킨다. 그림 5.15 세포의 죽음. 세포예정사를 겪는 세포는 자신의 특징적인 모양을 잃어버리며, 수포를 형성하고, 결국은 사라져 버린다. 카스파아제 (단백질 분해효소) 는 세포의 내부를 파괴시킨다. 식세포들은 잔류물질을 소화시킨다.

흡연으로 인한 폐암은 호흡기관의 자극으로 시작된다. 섬모상 세포들이 죽고, 기저세포(basal cell)가 분열하고, 그런 다음에 자극이 계속되면 암으로의 변화 가 나타날 수 있다. 그림 5.16 암이 전파되는 데는 여러 해가 걸린다. 흡연으로 인한 폐암은 호흡기관의 자극으로 시작된다. 섬모상 세포들이 죽고, 기저세포(basal cell)가 분열하고, 그런 다음에 자극이 계속되면 암으로의 변화가 나타날 수 있다.