[재배학] 체세포 분열과 생식세포 분열

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체세포 분열과 생식세포 분열

1. 기본 개념

   - 체세포(유사) 분열 : 유성생식 작물은 체세포 분열을 통해 개체로 성장

   - 감수(생식세포) 분열 : 유성생식 작물은 생식세포 분열을 통해 배우자를 만들어 생식

 

2. 체세포 분열(Mitosis) 과정 : G1 - S - G2 - M(전 - 중 - 후 - 말)

   - 1개의 체세포 => 2개의 딸세포가 됨

   - 일정한 세포주기(Cell cycle)를 가지고 반복됨

 

   [1] (합성)전기 : G1(Gap1 or Growth1) phase

      - *딸세포가 '성장'

   [2] (DNA)*합성기 : S(Synthesis) phase

      - *DNA 합성으로 *염색체(Chromosome) 복제

      - *자매 염색분체(Sister chromatid) 생성

   [3] (합성)후기 : G2(Gap2 or Growth2) phase

      - 체세포 분열을 '준비'

   [4] (세포)*분열기 : M(Mitotic) phase

      - 체세포 분열을 통해 *딸세포를 '생성'

      - G1기의 딸세포 중 일부가 세포분화를 하여 조직으로 발달

 

      ① 전기 : Prophase

         - 염색사(Chromonema)가 압축, 포장 => *염색체 구조가 됨

         - 인과 핵막(Nuclear envelope, Nuclear membrane)이 '소실'됨

      ② 중기 : Metaphase

         -  *방추사(Mitotic spindle)가 염색체의 동원체(Kinetochore, 방추사 부착점)에 부착

         -  각 염색체는 *적도판(Metaphase plate, Equatorial plate)으로 이동

      ③ 후기 : Anaphase

         - *자매 염색분체 분리 => 서로 반대방향으로 이동

      ④ 말기 : Telophase

         - 인과 핵막 다시 '형성'

         - *세포질 분열(Cytokinesis)이 일어나 2개의 딸세포가 생성

 

By Ali Zifan - Own work ; Used information from Campbell Biology (10th Edition) by Jane B. Reece & Steven A. Wasserman and Nature.com., CC BY-SA 4.0, Link

   

    ※ 상태에 따른 세포주기 구분

       ① *휴지기(Resting) : *G0

       ② 간기(Interphase) : G1, S, G2

       ③ 세포 분열기(Cell division) : M

 

3. 체세포 분열 의의

   - 유전물질(DNA)을 복제 => 딸세포들에게 균등 분배

   - 마모된 세포를 교체 => 정상적인 기능을 수행

   - 손상된 세포를 교체 => 상처를 치유 

 

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반응형

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4. 감수분열(Meiosis) 과정 : 제1분열[ 전(세사 - 대합 - 태사 - 복사) - 중 - 후 - 말 ] - 제2분열

   - 생식기관의 특정 세포에서 연속적인 2회의 핵분열 발생

   - 제1분열 : *감수분열 => 염색체 수가 반으로 줄어듦

   - 제2분열 : *동형분열 => 염색분체가 분열, 체세포 분열과 동일하게 진행

   - 결국, *1개의 생식 모세포 => *4개의 낭세포 

 

   [1] <제1분열> 전기 : <Meiosis1> Prophase1 - 

 

      ① 세사기 : Leptotene

         - 세포의 정지핵이 변형하여 염색사가 나타나는 시기

         - 염색사에는 여러 가지 크기의 염색소립(Chromomere)이 연결

      ② 대합기 : Zygotene(접합기)

         - 상동염색체(Homologous chromosome)가 대합(Synapsis)

            => 2가 염색체(Bivalent chromosome)를 형성하는 시기

      ③ 태사기 : Pachytene

         - 대합한 상동염색체가 동원체를 중심으로 세로로 갈라짐

            => 4분 염색체(Tetrad chromosome)가 형성되어 염색체가 4중 구조를 보이는 시기

      ④ ***복사기(이중기)*** : Diplotene

         - 4개 염색분체가 2개씩 서로 분리하는 시기

         - 2가 염색체를 이룬 상동염색체의 염색분체들 사이의 특정 지점이 절단되고

            => 서로 다른 염색분체와 결합하는 현상이 발생

            => 교차(Crossing-over) 또는 유전자 재조합(Recombination, 유전자 조환)이라고 함

            => 키아스마(Chiasma) 발생 : 교차가 일어나 염색체가 서로 꼬여져 십자형 구조가 됨

      ⑤ 이동기 : Diakinesis

         - 염색체가 가장 굵고 짧아지는 시기

         - 키아스마가 풀리기 시작

         - 2가 염색체는 적도판으로 이동

 

      ★ 감수분열 전기가 체세포(유사) 분열의 전기와 다른 점

         : 상동염색체가 대합하여 2가 염색체를 형성

           => 동원체를 중심으로 세로로 갈라져 4분 염색체를 형성

           => 교차, 유전자 재조합이 발생

 

   [2] 제1분열 중기 : Metaphase1 - 

      - 방추사 생성

      - 2가 염색체 적도판에 배열

   [3] 제1분열 후기 : Anaphase1 - 

      - 2가 염색체(4개 염색분체)를 형성한 상동 염색체로부터

         => 각기 2개 염색분체를 가진 채 서로 다른 양쪽 극으로 이동

         => 양쪽 극에 염색체  n 개씩 모임

   [4] 제1분열 말기 : Telophase1 - 

      - 양극에 모인 염색체가 남녀 반수체(n)인 2개의 낭핵(Daughter nucleus)으로 분리

   [5] <제2분열> : <Meiosis2>(Prophase2 - Metaphase2 - Anaphase2 - Telophase2)

      - 제1 감수분열이 끝난 뒤 극히 짧은 간기를 거쳐 바로 제2감수분열 시작

      - 반수체인 딸세포의 각 염색체에 있는 자매염색분체(Sister chromatid)가 분리

      - *체세포 분열과 동일하게 진행 

 

By Ali Zifan - Own work ; Used information from Campbell Biology (10th Edition) by Jane B. Reece & Steven A. Wasserman and Nature.com.,  CC BY-SA 4.0, Link

 

5. 감수분열의 의의

   - 1개의 생식 모세포(2n)로부터 4개의 반수체 딸세포(n) 형성

   - 제1감수분열 과정 중에서 전기의 복사기(이중기)를 거치면서 교차 현상이 발생

   - 교차를 통해 유전자 재조합이 일어남 => 염색체들이 재배치되어 다른 유전자형이 생성

      => 생물종의 유전변이(유전적 다양성)를 발생시키는 주된 원인

   - 감수분열로 형성된 암 배우자(n)와 수 배우자(n)가 수정을 통해 접합자를 형성함으로써

      => 생물종의 염색체 수(2n)를 일정하게 유지

 

★ 감수분열의 유전학적 의의

   ① 염색체 내의 유전자 재조합 발생

   ② 염색체 조성이 서로 다른 배우자를 형성

   ③ 생물종의 고유한 염색체 수 유지

   ④ 유전법칙 성립

 

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