유사분열은 성장과 수리를 위해 세포의 2개의 동일한 복사본을 만드는 세포 분열이며, 감수분열은 정상적인 염색체 수의 절반을 가진 난자와 정자 세포를 생성하는 특화된 분열입니다. 두 과정 모두 세포의 DNA를 한 번 복사하지만, 미국 국립보건원에 따르면 유사분열은 한 번 분열하고 감수분열은 두 번 분열합니다.
인간 신체의 모든 세포는 단일 수정란으로 거슬러 올라가며, 한 개의 세포를 수조 개로 변환하기 위한 지침은 두 가지 서로 다른 유형의 분열에 의존합니다: 유사분열과 감수분열. 미국 국립보건원의 국립인간게놈연구소(NHGRI)와 국립일반의학과학연구소(NIGMS)는 이들을 세포가 증식하거나 생식에 필요한 성 세포를 만드는 데 사용하는 두 가지 핵심 메커니즘으로 설명합니다.
세포 주기: 분열이 적합한 곳
NHGRI의 유전학 용어사전에 따르면 분열하는 세포는 먼저 간기를 통과하며, 이는 세 가지 단계로 구성됩니다: G1은 세포가 분열을 준비할 때; S는 전체 DNA 세트를 복제할 때 (S는 DNA 합성을 의미함); G2는 새로 복사된 유전 물질을 조직하고 응축할 때입니다. 분열 자체는 M기에서 일어나며, 세포는 두 개의 DNA 복사본을 두 개의 새로운 딸 세포로 분할합니다.
유사분열: 정확하게 세포 복사
NHGRI에 따르면 유사분열은 모세포와 서로 동일한 2개의 딸 세포를 생성합니다. NIGMS는 이것이 일반적인 신체 성장과 조직 교체를 담당하는 분열임을 지적합니다. 예를 들어, 위 안감 세포는 며칠마다 자신을 교체하며, 간 세포는 교체에 1년이 걸릴 수 있습니다.
NIGMS는 간기 다음의 유사분열의 6개 단계를 나열합니다: 전기는 염색체가 응축되어 방추 장치에 부착될 때; 전중기는 핵막이 분열되고 방추체가 완전히 형성될 때; 중기는 염색체가 세포 중심에 일렬로 배열될 때; 후기는 자매 색분체가 분리되어 반대 극으로 이동할 때; 말기는 각 집합 주위에 새로운 핵 봉투가 형성될 때; 세포질분열은 세포가 물리적으로 둘로 분열할 때입니다.
감수분열: 난자와 정자 세포 만들기
감수분열은 배우자 (난자와 정자)의 생성에만 사용되며, 다르게 작동합니다. NHGRI는 이배체 세포가 46개의 염색체 (23개의 2개 집합)를 운반하지만 DNA를 한 번 복사한 후 2번 분열하여 각각 23개의 염색체만 가진 4개의 반수체 딸 세포를 생성함을 설명합니다. 수정 시 정자 세포와 난자 세포가 결합할 때, 각 부모로부터의 결합된 23개의 염색체가 정상의 이배체 수인 46을 복원합니다.
애리조나 주립 대학교의 배아 프로젝트 백과사전은 감수분열이 2개의 단계에서 일어난다고 설명합니다. 감수분열 I은 감소 분열이며, 전기 I, 중기 I, 후기 I, 말기 I로 분할됩니다; 일치하는 (상동) 염색체가 쌍을 이루고 DNA의 분절을 교환하는 과정 (교차라고 불리는)은 전기 I 동안에 일어납니다. NIGMS는 이 과정이 유전적 다양성을 증가시킨다고 말합니다. 감수분열 II는 그 다음 유사분열과 유사하며, 자매 색분체를 분리하여 하나의 원본 이배체 세포에서 4개의 반수체 세포의 형성을 완료합니다.
배아 프로젝트 백과사전에 따르면 난자와 정자 세포의 발달은 타이밍에서 급격하게 갈라집니다. 정자형성은 사춘기에 시작되어 각 시작 세포로부터 4개의 생존 가능한 정자를 지속적으로 생성합니다. 반대로 난생성은 출생 전에 시작되지만 전기 I의 특정 지점에서 일시 중지되어 사춘기까지 재개되지 않습니다; 분열이 재개되면 세포는 불균등하게 분열하여 하나의 크고 영양이 풍부한 난자와 극체라고 불리는 작고 버려지는 구조를 생성하므로, 한 사이클마다 사용 가능한 배우자 1개만 생성됩니다.
간단한 역사
배아 프로젝트 백과사전은 생물학자 오스카르 헤르트비히를 1870년대 중반 성게 세포를 사용하여 감수분열을 처음 설명한 인물로 인정합니다. 진화 생물학자 아우그스트 바이스만은 1890년에 과정이 염색체 수를 반으로 감소시킨다는 것을 인식했으며, 유전학자 토머스 헌트 모건은 1911년에 염색체 교차를 입증했습니다.
유사분열과 감수분열 한눈에
특징
유사분열
감수분열
DNA 복사됨
한 번
한 번
세포 분열
한 번
두 번
딸 세포
2개, 유전적으로 동일함
4개, 유전적으로 고유함
결과의 염색체 수
이배체 (인간의 경우 46)
반수체 (인간의 경우 23)
발생 위치
신체 (체세포) 세포
생식 세포 (난자/정자 전구체)
주요 목적
성장, 조직 수리
유성 생식, 유전적 다양성
감수분열이 잘못될 때
감수분열 중 오류는 의학적 결과를 초래할 수 있습니다. 미국 유니스 케네디 슈라이버 국립 아동 보건 및 인간 개발 연구소 (NICHD)는 다운 증후군이 비분리라고 불리는 세포 분열 중 무작위 오류로부터 비롯된다고 말합니다. 염색체 쌍이 제대로 분리되지 않아 — 두 복사본이 하나의 결과 세포에 끝나고 다른 세포에는 아무것도 없습니다. 가장 흔한 형태인 완전한 삼염색체 21은 모든 세포가 2개가 아닌 염색체 21의 3개 복사본을 운반할 때 발생합니다.
NICHD는 대부분의 삼염색체 21 경우에 추가 염색체가 모계 난자에서 나온다고 보고하며, 부계 정자에서 발생하는 경우는 5% 미만입니다. 모자이크 삼염색체 21의 별도 형태는 또한 경우의 5% 미만을 차지하며 사람의 세포 중 일부만 추가 염색체를 운반할 때 발생합니다. NICHD는 부모의 행동이나 환경 요인이 다운 증후군을 유발하는 것으로 알려진 바 없으며, 이 상태는 난자 또는 정자의 형성 중 무작위로 발생한다고 분명히 말합니다.
세포는 각 배우자가 ... 정확히 23개의 염색체를 가지도록 하기 위해 매우 신중하게 염색체를 세고 분열해야 합니다.
— 다니엘 A. 길크리스트 박사, 프로그램 디렉터, NHGRI 게놈 과학 부서, NHGRI 유전학 용어사전에서 인용 (genome.gov)
자주 묻는 질문
유사분열과 감수분열의 주요 차이점은 무엇입니까?
유사분열은 세포의 DNA를 한 번 복사하고 한 번 분열하여 성장과 조직 수리에 사용되는 2개의 유전적으로 동일한 딸 세포를 생성합니다. 감수분열은 DNA를 한 번 복사하지만 2번 분열하여 난자와 정자를 만드는 데 사용되는 4개의 유전적으로 고유한 반수체 세포를 생성합니다. NHGRI에 따르면.
인간 배우자는 몇 개의 염색체를 가지고 있습니까?
인간 난자 또는 정자 세포 (배우자)는 23개의 염색체를 가집니다. NHGRI에 따르면, 이는 일반적인 신체 세포에서 발견되는 46개의 절반입니다. 수정은 전체 46개 수를 복원합니다.
교차란 무엇이며 왜 중요합니까?
교차는 감수분열의 전기 I 동안에 발생하며, 일치하는 염색체는 DNA의 분절을 교환합니다. NIGMS는 이 과정이 유전적 다양성을 증가시킨다고 말합니다.
세포 분열 측면에서 다운 증후군을 무엇이 유발합니까?
다운 증후군은 일반적으로 비분리에 의해 유발됩니다. 이는 감수분열 중 오류로서 염색체 쌍이 적절히 분리되지 않아 결과 세포에 염색체 21의 추가 복사본이 남습니다. NICHD에 따르면 대부분의 경우 추가 염색체는 모계 난자에서 나옵니다.
난자와 정자 세포의 발달이 타이밍에서 그렇게 크게 다른 이유는 무엇입니까?
배아 프로젝트 백과사전에 따르면, 정자형성은 사춘기에 시작되어 시작 세포당 4개의 정자를 지속적으로 생성합니다. 반대로 난생성은 출생 전에 시작되어 사춘기까지 일시 중지되며, 불균등한 세포 분열로 인해 주기당 사용 가능한 난자 1개만 생성합니다.
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