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분열 세포 주기의

A-Level 생물학 · 주제 5

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7:20

유분열(미토시스)

지금 당장, 당신의 몸속 수백만 개의 세포가 분열하고 있다. 세포가 자라고,contains everything to copy, and splits into two — and the two daughter cells are not…

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5.1

염색체의 구조

Syllabus
  1. 염색체의 구조를 서술하시되 다음 항목에만 한정: • DNA • 히스톤 단백질 • 자매 염색单体 • ** approchime** • 텔로미어
  2. 유전적으로 동일한 자손 세포 생성 시 유분열의 중요성을 설명하시오: • 다세포 생물의 성장 • 손상되거나 사멸한 세포의 교체 • 세포 교체를 통한 조직 복구 • 무성 생식
  3. 유분열 세포 주기를 개략적으로 서술하시되 다음 내용을 포함: • 간기 (G_1 및 G_2 단계에서의 성장 및 S 단계에서의 DNA 복제) • 유분열 • 세포질 분열
  4. DNA 복제 중 염색체의 끝에서 유전자 손실을 방지하는 텔로미어의 역할을 개략적으로 서술하시오
  5. 줄기 세포가 유분열을 통해 세포 교체 및 조직修复에 기여하는 역할을 개략적으로 서술하시오
  6. 통제되지 않은 세포 분열이 종양 형성에 어떻게 이를 수 있는지 설명하시오

출처: Cambridge International syllabus

유분열: 하나의 세포가 두 개로 나뉨

염색체는 히스톤이라는 특별한 단백질 주위에 단단하게 감겨 있는 매우 긴 DNA 분자 하나임. DNA를 이렇게 감아두면 막대한 길이가 핵 안에 들어갈 수 있고 정돈된 상태를 유지할 수 있음.

세포가 분열하기 전에 DNA가 복제됩니다(이 복제를 복제라고 함). 복제 후 각 염색체는 두 개의 동일한 사본이 이어진 형태로 구성됩니다. 이 두 사본은 자매 염색单体이며, ** approchomere(중심체)**라고 불리는 한 지점에서 서로 연결되어 있습니다. 각 염색체의 끝부분은 텔로미어로 덮여 있어 말단을 보호합니다.

한 중심체에서 이어진 자매 염색单体 두 개로 그려진 복제된 염색체, 네 끝을 덮는 텔로미어 포함
복제 후 염색체는 중심체에서 이어진 자매 염색单体 두 개로 이루어지며, 끝에는 텔로미어가 있음
English 한국어
chromosome/ˈkrəʊməsəʊm/ 염색체
protein/ˈprəʊtiːn/ 단백질
histone/ˈhɪstəʊn/ 히스톤
replication/ˌreplɪˈkeɪʃn/ 복제
sister chromatids/ˈsɪstə ˈkrəʊmətɪdz/ 자매 염색单体 (자매 염색체)
mitosis/maɪˈtəʊsɪs/ 유분열
daughter cell/ˈdɔːtə sel/ 자손 세포
gene/dʒiːn/ 유전자
multicellular/ˌmʌltɪˈseljʊlə/ 다세포
organism/ˈɔːɡənɪzəm/ 생체
tissue/ˈtɪʃuː/ 조직
asexual reproduction/eɪˈsekʃuːəl rɪprəˈdʌkʃn/ 무성생식
5.1

유분열의 중요성

유분열은 유전적으로 동일한 딸세포 두 개를 만드는 핵 분열의 일종입니다. 딸세포들은 부모 세포와 서로에게 정확히 같은 유전자를携带합니다.

이는 다음에 중요합니다:

  • 다세포 생물의 성장(더 많은 세포 생성).
  • 손상되거나 죽은 세포의 교체.
  • 새로운 세포 생성을 통한 조직의 회복.
  • 무성 생식(하나의 부모가 동일한 자손 생성).
유분열 중기: 양파 뿌리 끝, 성장과 회복을 위한 동일한 체세포 생성
유분열 중기: 양파 뿌리 끝, 성장과 회복을 위한 동일한 체세포 생성
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유분열이 중요한 이유

유분열의 역할에 따라 실제 사례를 분류하세요.

5.1

유분열 세포 주기

세포 주기는 하나의 분열부터 다음 분열까지의 세포의 전체 생명주기를 의미합니다. 세 부분으로 구성됩니다:

  1. 간기 — 가장 긴 부분. 세포는 G₁ 단계에서 성장하고, S 단계에서 DNA를 복제(복제)하며, G₂ 단계에서 다시 성장하고 분열을 준비합니다.
  2. 유분열 — 핵이 두 개의 동일한 핵으로 나뉩니다.
  3. 세포질분열 — 세포의 나머지 부분이 나뉘어 두 개의 독립적인 딸세포를 만듭니다.
세포 주기의 원그래프: G1, S, G2로 구성된 큰 간기와 유분열 및 세포질분열을 위한 작은 M기, 방향을 나타내는 화살표 포함
주기의 대부분은 간기(G₁, S, G₂)이며, 유분열(M)과 세포질분열은 짧은 부분임

유분열 지수

유분열 지수는 샘플 내에 있는 세포 중 유분열 상태인 세포의 비율입니다. 현미경 아래에서 세포를 세어 계산할 수 있습니다:

$$\text{mitotic index} = \frac{\text{number of cells in mitosis}}{\text{total number of cells}}.$$

해설 예시. 뿌리 끝 시료에서 $8$의 $50$ 세포가 분열기(유사분열)에 있습니다. 유사분열 지수를 구하십시오.

$$\text{mitotic index} = \frac{8}{50} = 0.16.$$

높은 유분열 지수는 많은 세포가 빠르게 분열하고 있음을 의미합니다. 성장 중인 뿌리 끝에서는 정상이지만 성인 동물 조직에서는 비통제성 성장을 알리는 경고 신호가 될 수 있습니다.

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세포 주기

주기를 둘러보세요. 대部分是 간기(성장, DNA 복제, 성장); 유분열과 세포질분열은 짧고, 다시 반복됩니다.

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세포 주기

주기를 단계별로 진행하세요. 세포의 생명의 대부분은 간기(interphase) (G1, S, G2)이며, 미토시스와 세포질 분열은 짧은 분열 단계입니다.

English 한국어
cell cycle/sel ˈsaɪkl/ 세포주기
interphase/ˌɪntəˈfeɪz/ 간기
cytokinesis/ˌsaɪtəkəˈniːsɪs/ 세포질 분열
5.1

텔로미어와 염색체의 말단

DNA가 복제될 때 복제가 분자의 가장 끝부분까지 도달하지 못하므로 매번 조금씩 손실이 발생합니다. 텔로미어는 유전자를 포함하지 않는 말단의 짧고 반복되는 DNA 길이입니다. 텔로미어가 짧아지는 대신 손상이 발생하므로 복제 과정에서 중요한 유전자가 잃어지지 않습니다.

염색체가 세 번 표시됨: 각 끝의 빨간색 텔로미어 캡이 분열마다 짧아지지만, 유전자를 포함하는 파란색 중앙부는 동일한 길이 유지
텔로미어(유전자를 포함하지 않음)는 분열마다 약간 짧아지므로 중앙의 유전자는 절대 잃어지지 않음
English 한국어
telomere/ˈteləʊmə/ 말단체
5.1

줄기세포

줄기세포는 유분열을 통해 계속 분열할 수 있으며 분화(변화)하여 다양한 전문화된 세포 유형이 될 수 있는 미분화 세포입니다. 줄기세포는 잃어버린 세포를 교체하고 조직을 회복하기 위한 새로운 세포의 원천입니다.

미분화된 줄기세포에서 세 개의 전문화된 세포로 가는 화살표: 적혈구, 근육 세포, 신경 세포
한 미분화된 줄기세포는 많은 종류의 전문화된 세포로 분화할 수 있음
English 한국어
stem cell/stem sel/ 줄기세포
differentiate/ˌdɪfəˈrenʃɪeɪt/ 분화
5.1

비통제성 분열과 종양

세포 주기는 일반적으로 엄격하게 통제되므로 필요한 경우에만 세포가 분열합니다. 이 통제가 상실되면 세포가 멈추지 않고 계속 분열할 수 있습니다. 이러한 비통제성 분열은 종양이라고 불리는 세포 덩어리를 생성합니다.

통제된 분열은 몇 개의 개별 세포가 멈추는 모습으로 표시되고, 비통제성 분열은 종양을 형성하는Growing한 세포 뭉치로 표시됨
정상적으로는 세포가 appropriate한 시점에 분열을 멈춥니다; 이 통제가 상실되면 세포는 종양으로 계속 분열함
English 한국어
tumour/ˈtjuːmə/ 종양
prophase/ˈprɒfeɪz/ 전기
nuclear envelope/ˈnjuːklɪə ˈenvələʊp/ 핵막
spindle/ˈspɪndl/ 방추체
metaphase/ˌmetəˈfeɪz/ 중기
equator/ɪˈkweɪtə/ 적도면
anaphase/ˈænəfeɪz/ 후기
telophase/ˈteləfeɪz/ 말기
5.2

유분열의 단계

Syllabus
  1. 유분열 세포 주기 동안 식물 및 동물 세포에서 염색체의 행동을 서술하고, 이로 인해 발생하는 핵 막, 세포막 및 방추대의 관련 행동을 서술하시오 (유분열의 주요 단계 명칭은 요구됨: 전기, 중기, 후기 및 말기)
  2. 유분열 세포 주기의 다른 단계에 있는 세포의 현미경 사진, 도면 및 슬라이드를 해석하고 유분열의 주요 단계를 식별하시오

출처: Cambridge International syllabus

유분열은 네 단계를 거칩니다. 광현미경 사진과 슬라이드에서 이를 식별할 수 있어야 합니다.

단계 发生了什么
전기 염색체가 말려 보이기 시작하며 자매 염색单体 두 개로 보임; 핵막이 붕괴됨; 섬유로 된 방사체가 세포 전체에 형성됨
중기 염색체가 중앙(적도)에 배열됨;紡锤丝이 각 approcentromere에 부착됨
대립기 중심체가 분열되어 자매 염색单体가 세포의 양쪽 끝(극)으로 당겨짐
말기 염색체 한 쌍이 각 극에 도달하고, 각 쌍 주위에 새로운 핵막이 형성되어 두 개의 핵을 만듦
전위기, 중위기, 대립기 및 말기를 보여주는 네 개의 세포: 염색체가 응축되고 적도면에서 정렬되며 극으로 분리된 후 두 개의 새로운 핵을 형성함
네 단계: 전위기, 중위기, 대립기, 말기
수많은 사각형 세포와 여러 개의 분열 중인 세포가 포착된 염색된 양파 뿌리尖端의 광현미경 사진
실제 양파 뿌리尖端: 성장 중인尖端에서는 많은 세포가 분열하는 모습으로 포착됨

그 다음에 세포질분열이 일어난다. 동물세포에서는 세포 표면막이 안쪽으로 주입되어 세포를 나눈다; 식물세포에서는 중간에 새로운 벽이 형성된다. 그 결과 유전적으로 동일한 두 딸세포가 생성된다.

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유분열의 단계

전위상(prophase), 중위상(metaphase), 대립상(anaphase), 말위상(telophase)을 드래그하여 염색체가 정렬하고 두 개의 동일한 세포로 분리되는 것을 보세요.

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유분열의 단계

PMAT을 단계별로 확인하세요. 염색체가 응축되고 정렬하며 극(pole)으로 나뉘고, 다시 두 개의 핵이 재형성되는 것을 관찰하세요.

English 한국어
centromere/ˈsentrəʊmə/ 중립점
5.2

시험 팁

  • 단계들을 순서대로(전위기, 중위기, 대립기, 말기) 기억하고 각 단계마다 주요 사건 하나씩을 학습한다; 간기(G1, S, G2)는 미토시스의 일부가 아니며 주의해야 한다.
  • 미토시는 유전적으로 동일한 이배체 세포 두 개를 생성하여 성장, 수복 및 무성생식에 기여한다.
  • 미토지 수 $=$ 미토시에 있는 세포 $\div$ 전체 세포; 높은 값은 빠른 분열을 의미한다.
  • 조절되지 않은 미토시스를 종양과 연결하고, 텔로머 단축을 분열 횟수의 한계와 연결한다.

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