체세포분열 (Mitosis)
안녕하세요. 텔로머라제의 모든 것을 알려드리는 텔로머라제 홍보대사입니다.
텔로미어란?
염색체 끝 부분에 붙어있는 반복 염기서열로,
염색체의 손상을 막아주는 역할을 함
텔로머라제란?
텔로미어가 손상되면 복구, 생성해주는 효소
노화를 방지하는 효소
우리 몸에 상처가 나도, 시간이 지나면 상처가 없어지고 새 살이 올라오는 것을 볼 수 있습니다. 또한 손톱을 잘라도 어느샌가 다시 자라 있는 것을 볼 수 있는데요. 우리가 평소에 아무렇지도 않게 생각하는 이런 일들은 어떻게 일어나는 것일까요?
그것은 바로 우리 몸에서 일어나는 체세포 분열(Mitosis) 때문입니다.
이번 포스트에서는 우리 몸에서 큰 역할을 하는 체세포 분열에 대해 자세히 알아보겠습니다.
● 체세포 분열의 정의
우리 몸이 성장하거나 상처를 치료하기 위해서는 세포가 계속해서 만들어져야 합니다. 이를 '체세포분열(Mitosis)' 이라고 하는데요. 그래서 체세포분열은 우리 몸에 엄청나게 중요한 과정입니다.
체세포분열은 하나의 세포에서, 또 다른 동일한 세포를 만들어내는 과정입니다. 그래서 피부에 상처가 나면, 원래 있던 피부와 동일한 세포를 만들어 피부를 회복시켜 주는 것이죠. 만약 피부세포에서 체세포분열을 했는데 원래 있던 피부세포가 아닌 위장세포가 되면 큰 문제가 발생하겠죠.
동일한 세포를 만들어 내는 것!!! 이 바로 체세포분열 입니다.
● 세포주기
이런 체세포분열이 우리 몸에서 끊임없이 일어나는 것은 아닙니다. 만일 계속해서 분열한다면, 세포는 미친듯이 성장할 것 입니다. 암세포가 자라는 원리가 바로 이런 것 인데요. 세포분열에는 '주기'라는 것이 있습니다. 세포분열주기는 크게 간기(interpahse)와 분열기(mitosis)로 나눌 수 있습니다.
간기(interphase)는 세포분열 주기에서 분열기를 제외한 기간을 말합니다. 이 간기에서는 세포 성장, DNA 복제 등이 일어나는데요.
이번 포스트에서 설명하는 체세포분열은 분열기에 속하고, 이는 세포주기의 10%를 차지합니다. 대부분은 분열을 하지 않고 간기에 머무는 것이죠.
● DNA와 염색체
체세포 분열 과정을 이해하기 전에 먼저 알아야 할 것이 있습니다. 세포 안에는 '세포핵'이라 불리는 세포소기관이 있습니다.
이 세포핵에는 우리의 유전적 형질을 지니는 DNA가 있는데요. 새로운 세포가 만들어질 때는, 원래 세포가 가지고 있는 DNA와 완전히 동일한 DNA를 갖는 세포가 만들어져야 합니다.
DNA는 염색체 내에 존재합니다. 염색체는 DNA와 단백질로 구성되며, 인간의 세포에는 총 46개의 염색체가 존재합니다. 다시 말해서, 인간의 체세포 속에 있는 세포핵에는 46개의 염색체가 있다는 것이죠.
이런 염색체들은 분열기 때 나눠집니다. 분열은 염색체들이 복제된 이후에 일어나는데, 이런 염색체 복제는 앞부분에서 언급했듯이 간기에서 일어납니다. 염색체를 복제한다는 것은 DNA를 복제한다는 것으로도 해석할 수 있습니다.
DNA복제 과정에 대해서는 이전 포스트에서 자세히 다뤘습니다. 맨 아래 링크 걸어둘테니 한 번 보시는게 이해에 도움이 될 것 입니다.
● 간기(interphase)
46개의 염색체를 가진 똑같은 세포를 복제하기 위해서는, 원래 있던 세포와 정확하게 동일한 염색체가 복제되어야 합니다.
위의 사진은 간기 때 복제되는 염색체의 모습입니다. 막대기 처럼 보이는 것을 염색분체(chromatid) 라고 하는데요. 간기 때 막대기 1개만으로 이루어져있던 염색분체는 복제기 때 옆에 동일한 염색분체가 붙어 2개의 염색분체가 됩니다.
위 사진에서 막대기에 붙은 원형 모양을 '동원체(centromere)'라고 합니다. 동원체 개수 = 염색체 개수라고 생각하시면 편합니다.
위 사진에서 보시면 동원체의 개수는 염색체가 복제되어도 똑같습니다. 즉, 염색분체가 복제되어도 염색체 수는 46개로 동일한 것이지요.
다른 점은 염색분체 수가 46개에서 92개로 늘어난 것인데요. 이는 DNA양이 2배 늘어났다고 해석할 수 있습니다. 정리하자면, 염색체 수는 동일하고, 염색분체 수는 2배가 된 것이며, DNA양도 2배가 된 것입니다.
● 세포분열기(Mitosis)
영어로는 PMAT라고 외우시는게 편합니다. 각 단계는 Prophase(전기), Metaphase(중기), Anaphase(후기), Telophase(말기)입니다. Telomere와 마찬가지로 'telo'가 말기를 뜻하는 것을 볼 수 있습니다.
전기는 세포분열의 첫 단계로, 세포핵이 그대로 있습니다. 위 사진의 노란색 부분이 염색체인데요. 응축되고 있는 것을 볼 수 있습니다. 쉽게 말해 염색체가 점점 두꺼워지고 눈에 보이게 되는 것 이죠.
다음 단계인 '중기' 에서는 위의 그림처럼 흩어져 있던 염색체들이 가운데로 정렬합니다. 이 시기가 현미경으로 염색체를 관찰하기 가장 용이합니다. 염색체가 잘 응축되어있어 한 눈에 잘 들어오거든요.
그 다음 단계인 '후기' 에서는 붙어있던 염색체들이 떨어지고, 각각의 염색체들이 세포의 반대 방향으로 움직여 양쪽 끝으로 가게 됩니다. 섬유질로 이루어진 sprindle이 염색체의 동원체(가운데부분)에 붙어 움직일 수 있도록 돕기 때문입니다.
마지막 단계인 '말기' 에서는 염색체들이 양쪽 끝으로 완전히 분리되고, 각기 새로운 핵을 만들어냅니다. 그 핵은 위의 그림처럼 염색체를 둘러싸고, 이후 세포질이 분열하게 되면서 두 개의 세포가 만들어지게 됩니다. 세포질분열은 'PMAT' 단계가 완전히 마무리 된 뒤에 일어납니다.
이 모든 과정의 목적은, 46개의 염색체를 지닌 완전하고 동일한 세포를 복제하는 것입니다. 이러한 세포분열 과정을 완벽하게 이해하면 처음에 질문드렸던 인간의 성장과 치유과정을 어느정도 이해할 수 있는 것 입니다.
● 마무리
세포분열에 대한 연구는 암연구에 있어 매우 중요한 부분입니다. 암세포는 통제불능의 세포분열을 하기 때문이지요. 이는 이 블로그에서 중점적으로 다루는 텔로미어(telomere)와 텔로머라제(telomerase) 에 관계 있다고 할 수 있습니다.
대부분의 정상세포에서는 텔로머라제가 분비되지 않아 텔로미어 길이가 짧아지고, 이 때문에 노화를 겪습니다. 하지만 암세포는 텔로머라제 분비가 왕성하고, 이 때문에 텔로미어 길이가 줄어들지 않아 통제불능의 세포분열을 하게 되는데요. 이번 포스트에서 설명한 세포분열을 잘 조절하면 텔로머라제 활성도가 높은 암세포도 정복할 수 있지 않을까요?
글 마지막 부분에 전체 영상 보실 수 있게 링크 걸어두었으니 더 관심있으시면 한번 보시는 것을 추천드립니다.
※동영상 출처
채널명: Amoeba Sisters
동영상제목: 세포분열 - 분리와 복제에 기인한 세포의 성장과정
