Transcript 감수분열
동물유전학 강의자료-2 염색체와 세포분열 염색체 란? - 생물체의 구성단위이며, 생물학적 최소 활동단위인 세포(cell)는 유전형질 발현의 장으로 중요한 뜻을 지니고 있다. 그것은 세포핵 내에 들어 있는 염색체 (chromosome)가 유전자를 가지고 있으며, 유전자는 모든 형질발현을 지배하기 때문이다. ► 성인 남성의 염색체 및 핵형도 ► 생물체별 염색체 숫자 종류 염색체 수 종류 염색체 수 집파리 12 개구리 26 노랑초파리 8 생쥐 40 양파 16 토끼 44 담배 48 고양이 38 완두콩 14 침팬지 48 강낭콩 22 사람 46 옥수수 20 말 64 목화 52 개 78 흰쥐 42 밀 24 햄스터 44 대장균 1 누에 56 이끼 7 감자 48 토마토 24 소 60 돼지 36 【동원체(centromere) 위치에 따른 염색체 분류】 중앙 중앙과 말단 사이 중심염색체 (metacentric chromosome) 아중심염색체 (submetacentric chromosome) 정점염색체 말단 근처 (acrocentric chromosome, subtelocentric chromosome) 말단 말단염색체 (telocentric chromosome) 세포분열(cell division) ► 무사분열(amitosis) ► 유사분열(mitosis) = 체세포분열(somatic cell division) ► 감수분열(meiosis) = 생식세포분열(germ cell division) 【1회 세포주기(인간세포)가 완성되는 시간】 【세포주기(cell cycle) 모식도】 세포주기 중지(특정 세포로 고정) 신경세포 등 세포분열을 계속(더 많은 딸세포 생성) •간기(interphase) 분열기 G2기 •G1기(DNA합성전기) •S기(DNA합성기) •G2기(DNA합성후기) G1기 간기 S기 •분열기(mitotic stage) •전기(prophase, P) •중기(metaphase, M) •후기(anaphase, A) •말기(telophase, T) •세포질분열(cytokinesis) 【이배체 수가 4인 동물세포의 유사분열(체세포분열) 모식도】 간기 전기 염색체들이 풀려서 염색질을 형성함 염색체들이 감기고 응축됨; 중심립들이 나뉘어 이동함 전중기 염색체들이 분명한 이중구조가 됨; 중심립들은 반대편의 양극 으로 이동; 방추사 형성 중기 염색체들이 중기판에 배열 【이배체 수가 4인 동물세포의 유사분열(체세포분열) 모식도】 세포판 식물세포 말기 후기 동원체가 분리되리 되고 딸 염색체들이 양극으로 이동함 말기 딸 염색체들이 각 극쪽에 도달함 ► 간기(interphase) : 연속적인 유사분열 사이의 단계임 - 세포주기중 가장 많은 시간 차지 - 활동이 왕성하며, 필요물질의 합성 및 성장 ▪ DNA합성전기(presynthetic gap, G1) - 유사분열 직후의 단계 - 각종 단백질합성 (효소,구조 및 조절단백질 등) ▪ DNA합성기(synthetic gap, S) - 핵내의 모든 DNA복제 - DNA의 양이 4N수준까지 증가 (자매염색분체 형성) ▪ DNA합성후기(postsynthetic gap, G2) - 유사분열 준비 단계 - 핵분열에 필요한 RNA 및 단백질 합성 - 방추체단백질의 조립 전기(prophase) •염색체 응집 (coiling process) •분리된 염색분체 보임 •성상체와 유사분열 방추체 형성 시작 •핵막의 분해 •인의 소실 •동원체가 동원체 방추사에 부착 •염색체가 중기판으로 이동 중기(metaphase) •방추체의 완전형성 •중기판에 따라 형성된 동원체를 따라 염색체가 배열 •동원체의 분열 개시 후기(anaphase) •동원체의 분열 •자매염색분체가 분리되어 딸 염색체로 됨 •딸 염섹체가 양극으로 이동 •동원체방추사는 짧아지지만 방추체 전체는 신장됨 말기(telophase) •염색체가 풀리기 시작 •핵막의 재형성 •인의 재출현 •방추체의 소멸 •통상 세포질 분열이 일어남 감수분열(Meiosis) • 정자형성(spermatogenesis), 난자형성(oogenesis) • 성숙분열(maturation division), 감수분열(reduction division), 환원분열(meiosis) • 1개의 2배체 세포 ----> 4개의 반수체 세포 생성 • 감수분열의 역할 - 2배체(diploid) 염색체를 반수체(haploid) 염색체로 감소 (정자와 난자를 형성) - 염색체 수를 세대를 거치는 동안 일정하게 유지시킴 - 유성생식으로 생성된 각 자손이 두벌의 유전정보를 받도록함 (상동염색체를 가짐) 【체세포분열과 생식세포분열 모식도】 <체세포성 유사분열> <생식세포성 감수분열> 유사분열 감수분열 I 전기 I (접합) 이배체 세포 (2n = 4) 중기 (2개의 사분체) 자매염색분체들 중기 (4개의 염색체 각각은 한 쌍의 자매염색분체 들로 구성됨) 사분체 감소분열 후기 말기 딸세포 (2n) 이분체들 딸세포 (2n) 감수분열 II 동등분열 일분체들 【감수분열(Meiosis) 모식도】 전기 제 1차분열 중기 후기 말기 전기 분열간기 제 2차분열 중기 후기 말기 전기 I(prophase I) •세사기(leptotene) : 최초로 염색체의 응집을 볼 수 있음 •접합기(zygotene) : 상동염색체가 쌍을 이룸 •태사기(pachytene) : 쌍을 이룬 염색체가 더욱 응축하며 교차(crossing over) 과정을 통하여 염색체의 일부분을 서로 교환 (2개의 염색분체 구분) •복사기(diplotene) : 쌍을 이룬 염색체가 분리되기 시작, 교차결과 생성된 키아스마(chiasma)가 보임 •이동기(diakinesis) : 상동염색체가 거의 완전히 분리 태사기의 교차(crossing over) 【감수분열 전기 I의 하위단계】 감수분열 전기 I 세사기 (leptonema) 염색소립 접합기 (zygonema) 2가 염색체 복사기 (diplonema) 사분체 이동기 (diakinesis) 태사기 (pachynema) 교차점 말단화 중기 I, 후기 I •염색체가 중기판으로 이동 •동원체에 동원체방추사 부착 (한쪽 극에서 나온 방추사만 동원체에 부착) •상동염색체가 양극이로 이동 (동원체 분리가 없이 자매염색분체를 그대로 가지고 있는 상태임) •딸세포의 염색체 수는 절반으로 감소 말기 I, 간기, 전기 II 간기 중에 DNA 복제가 없음 핵이 재배열 됨 염색체가 풀어지고 중심립이 복제 세포질 분열 염색체가 응집(2개의 염색분체, 동원체에 의해 서로 부착되어 있음) 동원판은 양극에서 나온 방추사에 부착되어 중기판으로 서서히 이동 【이배체 수가 4(2n=4)인 동물세포에서의 감수분열】 중기 I 후기 I 말기 I 전기 II 중기 II, 후기 II 염색체가 중기판에 배열 분리되기를 기다림 동원체가 나누어지고 염색분체가 분리 (분리된 염색체는 교차에 의해 거의 재배열 된 상태임) 말기 II 염색체가 풀리고 핵막이 다시 형성 간기에 난자와 세포의 수정될 들어가며, G1기에 머무르게 됨 정자로 발달하는 과정에도 활동은 계속되나 때까지 DNA 복제는 유보 중기 II 후기 II 말기 II 반수체 배우자들 【감수분열과 유사분열의 차이점】 첫째, 감수분열에서는 연속된 핵분열 및 세포질 분열로 4개의 세포가 생성 둘째, 감수분열은 두번의 분열이 이루어지지만, DNA 및 여러가지 염색체 성분은 제1감수분열 전인 분열 간기에 단 한번 복제 셋째, 감수분열 과정에서 만들어진 4개의 세포는 반수(haploid number)의 염색체를 갖음 넷째, 감수분열 동안 양친으로 부터 받은 유전정보를 갖고 있는 상동염색체는 완전히 섞이게 되어 새로운 세포에서 각 쌍 중의 하나가 무작위적으로 분리 되어 새로 생겨난 배우자는 여러 가지 다른 염색체의 조합을 갖게 됨 【 동물세포의 정자형성과정(spermatogenesis)과 난자형성과정(oogenesis) 】 난원세포 정원세포 성장/성숙 1차 정모세포 2차 정모세포 1차 난모세포 제1감수분열 2차 난모세포 제1극체 제2감수분열 정세포 난세포 분화 정충 제2극체 난자