유사분열의 과정

Explanation of the phases of mitosis.

**자막제공: SNOW.or.kr (본 자막은 SNOW 자원활동가들에 의해서 제작되었습니다) **

가장 인기있는 의미에서 사람들이 유사분열에 대해

이야기할 때, 그들은 이배체 세포를 언급합니다.

그래서 이배체는 단지 염색체의 전체를 의미하고

이 때 이 염색체는 2N입니다.

이 것이 핵 입니다.

이 것은 전체 세포입니다.

대부분의 사람들이 세포는 스스로

2개의 이배체를 복제하고 2개의 세포가 된다고 합니다.

각각의 세포는 2N으로 염색체 전체를

가집니다.

하나의 세포가 유사분열을 경험한 것을 사람들이 말할 때

보통 이러한 상태를 의미합니다.

하지만 저는 명확한 설명을 하고 싶군요.

정식으로 단지 유사분열은 유전물질과 핵의

복제 단계로 언급됩니다.

그 예로 세포를 그린다면 - 세포를 그리도록 하죠.

이 것은 지금 두개의 핵들을 가지고 있습니다.

각각은 이배체의 염색체 입니다. 이 세포들은

유사분열을 겪었습니다.

하지만 아직 세포질 분열(cytokinesis)는 겪지 않았습니다.

세포질 분열은 조금 후에 이야기하고, 하지만 이 것은

세포의 실제 세포질이 두 개의 다른 세포로

분리되는 단계입니다.

명확성을 위해, 세포질은 핵 바깥의

모든 물질입니다.

잠시 후에 이야기 하겠지만, 그냥 일상적인 사용안에서 알고 있는 것으로

이 것은 사람들이 유사분열에 대해 이야기할 때 일반적인

경우 입니다.

하지만 만약 세부적인 내용을 좋아하는 선생님이 계시다면

이것은 유사분열이 무엇인지 기술적으로 일어나는지 보여줍니다.

이것이 핵이 찢어진 상태 또는 핵의 복제가

두개의 핵들로 나누어진 상태입니다.

실제로 세포가 분열되는 세포질에서 일반적으로

세포질 분열이 동반됩니다.

자, 이 말과 함께 이제 유사분열의 메커니즘으로 가봅시다.

유사분열에 정말 필요한 첫번째 단계는

사실 세포의 바깥에서 일어납니다. 세포가 단지

일생생활을 하고 있을 때와 간기 동안에요.

<간기>

간기는 문자그대로는 유사분열 단계가 아닙니다.

말그대로 세포가 단지 살아가고 있는 때 입니다.

어떤 새로운 세포에 대해 이야기 해봅시다.

초록색으로 그리겠습니다.

새로운 세포가 여기에 있습니다.

아마도 이것은 핵이겠죠.

이것은 2N 염색체를 가지며 자라납니다.

바깥으로 부터 영양분을 가지고 오고 단백질 만들고

무엇이든 수행합니다. 그렇게 해서 조금 씩 자라납니다.

분명하게 전체 염색체는 여전히 전체 수(2N) 가집니다.

그리고 나서 생활 주기 동안 어떤 지점에 오고 여기에 실제의

이름을 붙인다면, 간기의 이 단계로 아마도

이것은 생물시간에는 다루지 않을 것입니다. 하지만 우리는

이름을 붙여보죠.

이것은 G1이라 부르고, 실제로 막 세포가

자라나는 때 입니다.

세포가 막 자라나면서 물질을 축적하고

스스로 증축합니다. 그리고 나면 이것은 자신의 염색체를 실제로

복제합니다.

그렇다면 여전히 이수체의 염색체를 가집니다.

여기를 확대합시다.

이것을 그리겠습니다.

이것은 간기의 S단계로 불려서 S라고 합니다.

S는 실제로 염색체가 복제되는

곳 입니다.

다시한번, 우리는 아직 유사분열 단계가 아닙니다.

그러면 S에서 염색체는 분열됩니다.

S단계 동안 핵을 확대해보도록 합시다.

두개의 염색체를 가지는 유기체로

시작해 보겠습니다.

S단계의 시작부터 이야기해보죠.

저는 복제되는 것을 명확하게 하기위해 염색체를

물체로 그리겠습니다.

이 세포는 이 염색체(하늘색) 는 바로 이곳에 가지고

그리고 나서 이 염색체(자홍색)은 바로 이곳에 가진다고 합시다.

S단계를 거치면서 염색체는 복제됩니다.

여기에 바로 핵을 그리고 있습니다.

N은 1인 이 부분을 이 곳에 확대해보면

이수체인 염색체 전체가 2개가 되었습니다.

S단계 동안, 염색체들은 복제될 것입니다.

그래서 초록색은 완벽히 복제하고

스스로 복제본을 만들 것입니다. 우리는 이것에 대해 약간 배웠웠습니다.

그들은 동원체와 연결되어 있습니다.

자, 각각의 복사본들은 염색분체(Chromatid)라고 하고

자홍색도 같은 일을 할 것입니다.

비록 두개의 염색분체를 가지고 있다 했다면 - 각각 염색체가 하나의 염색분체 -

각 염색체의 하나로 이제는 4개의 염색분체를 가집니다. - 각각의 염색체가 두개의 염색분체 -

우리는 여전히 단지 두개의 염색체를 가지고 있다고 말합니다.

바로 여기에 세포의 동원체가 있습니다.

이것이 S 단계에서 일어나고 그 후 세포는 더욱

성장해 나아갈 것입니다.

그렇다면 세포는 이미 큽니다. 세포에 대해 다시 집중하도록 하죠.

세포는 이미 크고, 그것은 더욱 커질 것 입니다.

G2단계에서 세포는 더욱 커지고 이것은 더욱 더

성장합니다.

자, 우리가 아직 이야기하지 않은

세포의 다른 부분이 있습니다. 하지만 그것에 대해

조금 말해보겠습니다.

이 것이 기막히게 중요한 것은 아니지만,

동원체에 대한 것입니다.

나중에 세포가 실제로 나누어지고 또 복제되어지는 때에

동원체는 아주 중요합니다.

여기에 약간의 동원체가 있다고 해보죠.

이 것은 중심립 (centriole)을 안에 가집니다.

이 것에 대해 너무 걱정하지 않아도 됩니다. 하지만 그들은

약간 작은 원통형 모양의 물질입니다.

하지만 혼란스러워 할 필요가 없길 바랍니다.

중심립과 동원체라는 단어를

두개의 염색분체가 붙는 자리인 중심체와

혼동하지 않기를요.

불행하게도 이 과정에서 많은 것들이 이름이

비슷하게 명명됩니다. 혹은 많은 세포의 부분이

매우 유사한 부분이 많습니다.

하지만 곧 바로 그림을 통과하는 중심체라고

일컫는 것들은 핵의 바깥에서 존재합니다.

그리고 그들은 자기복제를 합니다.

그들은 간기동안에 자기복제를 합니다.

그래서 전에는 하나를 가졌는데, 이제는 두개를 가집니다.

물론, 그들은 각각 작은 두개의 중십립을 안에 가집니다.

하지만 우리는 아직 그것에 대해 너무 많이

집중하지 않겠습니다.

그래서 이것이 간기에 일어나는 것 입니다.

이것은 대부분의 세포의 생활이고 세포가 성장하고 하고싶은

일을 하는 것의 일종입니다.

여기에 약간 포인트를 두겠습니다.

여기에 DNA를 그릴때, 염색체로 그리겠습니다.

하지만 실제로는 간기에 놓여져 있을 때

DNA는 보이는 것과는 다릅니다.

만약 제가 실제로 DNA를 그린다면 이것은 염색분체 형태를

하지 않을 것입니다.

내가 여기에 그린것과 같이 모든것이 단단히 실처럼 감겨져 있는것은 아닙니다.

여러분이 복제된 것을 볼 수 있게 하기위해 단단한 실처럼 그렸습니다.

하지만 실제에서는 초록색 염색체는 실제로는

풀려있는 상태이고 만약 여러분이 현미경으로

관찰한다면, 이것을 보는데 문제를 겪을 것 입니다.

이것이 염색질(Chromatin)의 모양입니다.

우리는 이것이 실제로 염색체로 스스로 돌아오는지에 대해

조금 이야기해보도록 합시다. 하지만 염색질의 형태에서는

이것이 단지 DNA와 DNA가 약간 감싸고 있는 단백질의

묶음으로 약간의 단백질을 DNA의 주변이 묶여져 있는 곳에서

아마도 단백질을 가지게 되었을 것입니다.

하지만 현미경에서 이것을 관찰한다면, 이것은 단지

흐릿하고 큰 DNA와 단백질처럼 보일 것입니다.

자홍색 분자도 같습니다.

정말로, DNA가 어느것도 할 수 있도록

이것 처럼 되어야 합니다.

mRNA와 정말로 기능할 수 있도록 도와주는

다른 종류의 도움 단백질들을 위해서 이 환경에서 DNA는

열려야만 합니다.

심지어 이것은 복제를 할수있게 하기위해서, DNA는

기능을 하기 위해서는 이 모양처럼 풀려야 합니다.

그것은 나중에 이렇게 단단히 묶이게 됩니다.

그냥 이렇게 그리겠습니다. 그래서 하나의 녹색이 있었는데

그것은 또 다른 녹색을 자가복제합니다.

그리고 어떤 지점에서 붙기 시작합니다.

자홍색의 것도 자가복제하여 또다른 자홍색 하나를 만들고

그리고 그들도 어떠한 지점에서 붙게 됩니다.

이것은 명확하지가 않네요.

실제로 어떻게 일어나는지 그려서 보여드리도록 하겠습니다.

이것이 실제의 것입니다.

이것은 염색질 형태안에 있습니다.

자, 이제 유사분열을 위한 준비가 되었습니다.

그러면 유사분열의 첫번째 단계에서

필요한 것은 - 그려보도록 하죠.

이 세포는 초록색으로 그리도록 하겠습니다.

일반적인 세포에 비해서 조금 더 큰 핵을

그리도록 하겠습니다. 그 이유는 적어도 지금은 핵에서 일어나는

많은 행동들에 대해 이야기 하기 때문이죠

그렇다면 유사분열의 첫번째 단계는 "전기"(prophase)입니다.

<전기> -

이들은 배정된 다소 임이의 이름입니다.

사람들은 현미경으로 관찰하였습니다.

오, 우리가 핵이 나뉘어지고 있을 때 항상 보는 특정 타입의

단계 입니다. 그래서 우리는 이 때를 "전기"라고 부릅니다.

전기에 일어나는 일은 실제 염색질이 이 형태의

타입으로 변하기 시작합니다.

방금 말했듯이, 우리가 간기에 있을때, DNA는 이런 모양이고

이것들은 모두 분리되고 풀어져 있습니다.

이것이 함께 감기기 시작합니다. 그리고 당신이 기억하듯이

그리고 당신이 기억하듯이 이 상태는 이미

복제되어 있습니다.

유사분열이 시작되기 전에 복제는 일어났습니다.

그래서 여기에 하나의 염색체를 가지고 있고 또 다른 것을

여기에 가지게 됩니다.

세포는 우리가 따로 분리하여 보게 될 두개의

자매 염색분체를 가집니다.

전기동안에 방금 전에 제가 다루었던 동원체들이

또 나타나기 시작합니다.

이것들은 여기 위에 있고, 그들은 촉진하기 시작합니다.

미세소관(microtuble)의 생성을요. 그리고 당신은 이러한 종류들을

볼수 있는데 막대기 혹은 밧줄과 같은 것으로 세포가 나뉘어질 때

이것의 움직임에 중요한 열쇠가 되는 것입니다.

이 모든것들은 정말 놀랍습니다.

제 뜻은 세포를 생각해보면 유전이 단순하다는 것을

생각할 수 있을 거라는 이야기입니다.

이것이 우리의 삶과 생활속에 대부분의 생물체들의 기본이 된다는 것이죠.

하지만 여기서, 복잡한 일들이 일어나고

또 그 많은 것들이 아직 이해가 되지 않을 것입니다.

제 뜻은 우리는 이것을 관찰할 수 있지만 아직 실제로 무슨일이

원자단계에서 일어나는지 또는 단백질 단계에서 일어나는

것들이 이렇게 훌륭한 방식으로 고안된 것들이 이동할 수 있게

해주는지 모른다는 것입니다.

이것들은 여전히 연구분야에 속합니다.

어떤것은 이해가 되고 어떤것은 그렇지 않을 것입니다.

하지만 이러한 두개의 동원체들을 가지고 이것들은

말그대로 작은 미세조직인 미세소관의

발달을 촉진합니다.

여러분은 튜브 또는 밧줄타입으로 이것을 볼 수 있습니다.

전기가 진행됨으로써, 세포는 결국에는 이 지점으로

갑니다 - 설명하도록 하죠.

여기에 복제라는 단어가 써있는것을 원치 않습니다.

굉장히 헷갈리게 만드네요.

이것을 지우도록 하겠습니다.

이 복제라는 단어를 없애도록 하죠.

전기가 진행되는동안, 핵의 막이

사라집니다.

다시 그리도록하죠.

이것을 복사 하고 전의 것을 붙여넣도록 하죠.

여기에 넣겠습니다.

전기가 진행되는 동안 핵의 막은 실제로

분해하기 시작합니다.

이것은 용해와 분해로 시작됩니다.

그리고 나서 자라고 그들 스스로 동원체에 붙기

시작합니다.

그래서 사실은

이것이 전기동안 일어나는 모든것입니다.

전기동안 이 모든것이 일어나기 때문에,

이 뒤에 전기의 부분은 때때로 '늦은 전기'(late prophase)라 불립니다.

때로는 이것이 전중기(prometaphase)라 불리기도 합니다.

여기에 적도록 하죠. (prometaphase) - 전중기

때로는 이것이 고려됩니다. - 저는 여기에 하이픈(-)이 있다고

생각하지 않습니다. -

그래서 가끔 실제로 이것은 유사분열과 분리해서 고려합니다.

제가 이것을 학교에서 배웠을 때에는

전중기가 귀찮게 하지는 않았습니다.

그들은 단지 모든 전기과정으로 불렸을 뿐이죠.

하지만 전기의 끝단계로 혹은 실제로 전중기의

끝으로, 여러분이 어떻게 보기를 원하는지에 달렸지만

이 모든 상황은 이것과 같이 보여집니다.

여기에 전체적인 세포가 있습니다.

핵막은 분해되고 어느 정도의 범위에서

핵막은 더 이상 존재하지 않습니다.

비록 형성된 단백질이 아직도 여기에 있고

그 후에 쓰인다고 하더라도요.

그리고 여러분은 두개의 염색체를 이 상황에서 가집니다.

인간의 경우, 이것이 46개일 것입니다.

당신이 두개의 염색체를 가진다면, 각자 각자는

자매염색분체를 만들 것 입니다.

두개의 염색체.

그들은 물론 여기에 중심체도 가집니다.

그리고 나서 중심체는 대략 핵이 있었던

반대편으로 이동을 하게 됩니다.

그리고 이러한 것들이 미세소관이며 그들이 정말로 두가지

기능을 하고있어서 두개의 나눠진 종류의 것을 가집니다.

이 시점에서, 이것들은 떨어져서

두 중심체를 분리합니다.

여러분이 가지고 있는 모든것들이 그들과 연결되고

당신이 알고 있는 것처럼 이것들 중 어떤 것은

중심체로 부터 오게 됩니다. 또 어떤것은

두개가 연결이 됩니다.

그리고 나서 튜브모양이거나 밧줄형태의 미세소관의 어떤 것은

그러나 여러분이 보려고 하는 실제 염색체의

실제 염색체의 동원체에 자신을 붙이게 됩니다.

그리고 단백질 구조인 방추사 부착점(kinetochore)에

이들이 붙게 됩니다.

그러면 여기에 방추사부착점(kinetochore)이

존재합니다.

이것은 단백질 구조입니다.

대단히 흥미로운 것이죠.

아직도 열려있는 연구분야로 정확히 어떻게

미세소관이 방추사부착점에 부착되고 몇 초후에

방추사 부착점에서 미세소관이

기본적으로 두개의 염색체를 당겨서 자매염색분체가

분리하기 시작하여 실제로 분리되는지 볼 수 있는지 말이죠.

사실 이것은 정확히 어떻게 작동하는지

이해하지 못합니다.

이것이 실제로 어떻게 일어나는지 관찰해오고 있습니다.

한번 전기가 끝나면, 기본적으로 세포는

염색체가 잘 정렬되었는지 확인합니다.

나는 여기에 잘 정렬해서 그렸습니다. 하지만 이것은

정식으로는 다음 단계인 중기(metaphase)동안에

일어나게 됩니다.

첫번째 단계인 전기였습니다.

자, 그러면 우리는 중기에 있습니다. 중기는 막

염색체를 정렬하고 있습니다. 그래서 모든 염색체들이

세포의 중간에 정렬이 되고 있습니다.

그래서 자홍색의 것도 여기에 있습니다.

그리고 다른 것인 초록색의 것도 여기에 있습니다.

물론 우리는 중심체도 가집니다. 방추사가

여기에서 오게 되지요.

그들 중 일부는 실제로 실제 염색체의 중심체에

붙게 되고 방추사 부착점의

방추사들 입니다.

굉장히 헷갈리죠?

중심체는 방추사에서 일어나는 일을 바로

도와주는 구조입니다.

중심립들은 아주작은 구조로, 그들은 중심체 속의

작은 캔모양의 구조를 하고 있으며

동원체는 각각 다른 염색체가 붙는 두개의 염색분체가

있는 중간 지점입니다.

그래서 이것은 하나의 자매염색분체가 되고, 또 다른

자매염색체가 됩니다. 그래서 그들은 동원체에서 붙게 되죠.

하지만 이것이 중기가 아닙니다.

이것은 상당히 쉽습니다.

중기에는, 세포에 배열된 것이 존재하고

사실 어떻게 세포가 과거의 이 시점을 진행했다는 것을

알고 있는지에 대한 어떤 이론이 실제로 있습니다.

어떻게 세포는 모든것들이 정렬되고 부착이

되었다는 것을 알까요?

이 이론은 실제로 만약에 방추사 부착점의 단백질 중 하나가

부정확하게 밧줄모양 중 하나에 부착이 된다면 신호를 보내는 메카니즘이

실제로 존재한다는 이론이 있습니다.

어쨌든, 이 신호가 유사분열이 지속될 수 없게 신호를

보냅니다.

그래서 이것은 매우 복잡한 과정입니다.

상상해 보세요. 만약 여러분이 46개의 염색체를 가지고 세포안의

모든 물질을 가지고 있다는 것을요. 그리고 이것은

개별적으로 추진되어지는 것이 아니고, 여기에는 어떤

컴퓨터가 있는 것 이죠.

이것은 사실 화학적이고 열역학적 과정을

통해 감독됩니다.

그러나 단지 복잡함과 이런것들의 견고함에 의해

이것들은 모두 적절한 견제와 균형으로 저절로

일어나게 됩니다. 그 대부분의 시간 동안에 그 어느 나쁜것이

일어나지 않고요. 이것은 정말 놀라운 과정입니다.

그렇다면 중기이후에 우리는 이것들을 밀어 떨어트릴 준비를 합니다.

이것이 바로 후기(anaphase)단계 입니다.

<후기 - anaphase>

그렇다면 후기에서, 그림을 그리도록하죠.

세포를 다른색으로 그리도록 하겠습니다.

이것들은 서로 찢어지게 됩니다.

이것들이 찢어지게 되자마자, 여기서 보면

이렇게 분리됩니다.

초록색으로 그리도록 하죠.

자매 염색분체중 하나는 - 초록색이 아니네요.

자매 염색분체중 하나는 이 쪽으로 끌려갑니다.

또 하나는 이쪽으로 끌려갑니다.

그리고 나면 자홍색의 것도 사실 똑같이 됩니다.

이쪽으로 끌려가게 되고 다른 하나도

이쪽으로 끌려갑니다.

물론, 여기에 중심체도 가지게 됩니다.

그들은 방추사부착지점에서 연결이 되고

그 곳이 그들이 끌리게 되는 지점입니다.

또 여기에 실제 염색체에 연결되지 않은

온전한 미세소관 구조가 있습니다. 하지만 그들은

실제로 두개의 중심체를 밀어 떨어지게 돕고 있습니다.

모두가 세포의 반대쪽에 위치할 수 있게 하기 위해서 말이죠.

그리고 두 염색분체가 분리되자 마자

제가 이전에 이것을 약간 다뤘었는데요. 우리는

DNA라는 단어에 대해서 이야기했었습니다. 이것이 일어나게 되면

각각 이것들은 염색체(chromosome)라고 부르게 됩니다.

그래서 지금 여러분은 세포가 여기에 사용된 모양으로

존재한다고 말할 수 있습니다.

이 세포는 두개의 염색체를 가집니다.

이 세포는 이제 네개의 염색체를 가지게 됩니다.

왜냐하면 염색분체는 더이상 자매염색체로

연결되어있지 않기 때문입니다. 그리고 그들은 자매 염색체(sister chromosomes)가 됩니다.

이 이름은 단지 명명을 했을 뿐입니다.

제 뜻은, 이 것은 이전의 것이고, 이제는 이후라는 뜻입니다.

이들은 이전에 단지 붙어있었습니다.

지금은 그들이 붙어있지 않습니다. 그래서 여러분은 이제 이것을

개인의 독립된 종류로 생각할 것입니다.

거의다 끝나가네요.

마지막 단계는 말기( telophase) 입니다.

<말기 - telophase >

여기에 약간은 다른 세포를 그리도록 하겠습니다.

왜냐하면 뭔가는 말기의 대부분의 시간동안 동시에

일어나기 때문이죠.

그럼 말기에서, 이것은 실제로

세포를 90도로 돌린 것 입니다.

이것은 하나의 동원체입니다.

이것은 다른 하나의 동원체 입니다.

이 지점에서, 이것은 기본적으로

자체적으로 DNA를 당깁니다.

그래서 이것들은 염색체의 한 복사본을 당기고

다른하나도 마찬가지입니다.

여기서도 똑같이 됩니다.

각각의 복사본은 그들 스스로 끌려오게 되죠.

- 오 다른 색을썼군요 -

밑과 같이 여기에 그리도록합시다.

그리고 핵막이 각각 두개의 끝 주변에서

만들어집니다.

이제 이 끝을 각각의 주위에 핵막을 형성되어서

세포가 가지기 시작합니다.

그리고 말기의 끝에서 - 우리가 말기에 있습니다.-

우리는 유사분열이 완료됩니다.

우리는 완전히 복제된 두개의 원래의 핵들과

그 안의 유전물질을 가지게 됩니다.

자, 말기가 일어남과 동시에

고랑의 형태로 분리되는 곳에 세포질분열(cytokinesis)이

일어나게 됩니다. 말기동안 기본적으로

이것들은 점점 더 멀리 밀려나게 됩니다.

방추사에 의해서요. 그들은 이미

세포의 세포질의 끝부분에 위치하고 있어서

여러분은 양측에서 세포를 연장하기 위해 이것들이 서로 밀어내고

있는 것을 볼 수 있습니다.

이것이 일어나면서, 고랑 형태를 가지고 약간의

함몰을 형성하게 됩니다.

유사분열의 말기의 끝에서, 여러분은 또한

고랑형태로 찢어지게 되는 세포질분열 과정을 가지게 됩니다.

세포질이 두개의 세포로 실제로 분리될 때 까지

점점 깊어지고 또 깊어집니다.

그래서 세포분열은 정식으로는 유사분열의

파트가 아닙니다. 하지만 일반적으로 말기에 일어나고

유사분열의 끝에 여러분은 일반적인 두개의 완벽하게 동일한 세포를

가지게 됩니다.

일단 두개의 각각의 세포를 가지면, 그들 각각 개인적으로

자기의 간기단계(interphase)로 진입하게 됩니다.

혹은 각각 개인적으로, 우리가 하나를 관찰한다면

이것은 G1단계에 있을 것입니다.

같은 지점에서, 두개는 복제하고 있을 것이고

이것이 S단계입니다. 그리고 G2단계에 접어들 것 입니다.

다시 이것들은 유사분열을 겪게 될 것입니다.