◆노 화◆일정한 횟수의 세포분열을 거듭한 후 세포는 노화의 단계에 들어가게 된다. 노화과정에는 유해산소, 물리적 자극, 화학적 자극 등의 환경적 요인에 의한 세포내 구성물질의 손상 및 특정 노화 관련 유전자의 발현 또는 핵산구조의 변경 등이 원인, 즉 노화유전자가 존재한다. 염새체 종단(telomere)의 길이가 세포분열이 되풀이 될 때마다 줄어들어 어떤 한계점 이상의 DNA 손실시 세포의 수명이 다하게 된다.{) 세포와 조직 9주 학습내용 참조..즉, 다세포 생물에서 나이를 먹음에 따라 생리 기능이 약해지는 현상을 노화라고 얘기한다. 사람의 경우에는 뇌의 위축이나 흉선 퇴축, 심장의 혈액 박출량 감소, 동맥 경화 진행, 근육 위축, 골다공증, 시력 저하 등이 나타난다. 또 정상 세포는 50~60회 분열하면 더 이상 분열할 수 없어진다. 세포가 분열하지 않게 되는 상태를 세포 노화 라고 한다. 노화의 원인에 관하여는 DNA나 단백질이 합성할 때 오류가 겹쳐 생긴다는 설, 활성 산소가 DNA 등에 해를 끼치기 때문이라는 설 등 여러 가지 설이 있다.고대부터 사람들은 장수하기를 원하였다. 사람은 도대체 얼마나 오래 살 수 있을 것인가? 호적 등의 객관적인 자료 증명이 가능해지고 나서 오늘날까지 130세 이상의 수명을 기록한 사람은 없다. 즉 사람에게는 결코 넘을 수 없는 인생의 지평선이 있는 것이다. 이 130세라는 수명의 한계를 극한 수명이라고 부른다. 100세 이상 살아서 극한 수명에 접근하는 백수자(百壽者)도 현재는 아주 드물다.몇 가지 간접적인 증거를 통하여, 백수자의 사망 원인과 그보다 젊어서 수명을 다하는 사람의 사망 원인은 다르다고 보고 있다. 즉 백수자는 다행스럽게도 암이나 성인병 등의 질병이나 사고를 모면한 운이 좋은 사람들로서, 일반 병과는 분명히 다른 노쇠로 표현할 수밖에 없는 상태에서 사망한다고 한다.백수자가 질병이나 사고를 모면한 일이 정말로 운에 의한 것이라면, 적극적인 예방이나 치료를 통해 병이나 사고를 막는 일 등으로 현재보다 많은 사의 수를 어떻게 하면 늘릴 수 있는가에 있다.특정 나이의 일정수의 사람이 1년 동안에 몇 명이나 사망하는가는 연령계층별 사망률이라고 한다. 이것은 어떤 연령 계층의 사람들이 얼마만큼 오래 사는가를 나타내고 있다. 예로부터 출생 직후는 사망률이 매우 높고, 다섯 살경에 그것이 급속히 감소하는 것으로 알려져 있다. 신생아에서 유아에 걸쳐서 사망률이 높은 이유는 출산시의 사고, 선천성 질환에 의한 사망이나 면역력이 약해서 공중 위생이 열악한 사회에서는 감염증에 의한 사망이 많기 때문이다. 일반적으로 10~15세 동안에는 사망률이 낮고, 그 후 15~25세에 일시적으로 증가한다. 이 시기의 사망 원인은 불의의 사고나 자살 등에 의한 경우가 많다. 주목할 만한 일은 30세 이후는 나이와 함께 사망률이 일정한 비율로 증가한다는 것이다. 불의의 사고에 의한 사망을 빼놓고 생각하면, 사람의 일생 동안에 10~30세가 가장 살아 남을 힘이 많다고 할 수 있다.30세 이후에 일정한 비율로 사망률이 증가한다는 사실은 사람은 30세를 넘으면 차츰 죽음에 이르기 쉬어진다는(노화하는) 것을 의미한다. 30대는 자식의 출산과 육아가 끝나가는 시기에 해당한다(30대 이후의 출산이 드물지 않게 된 것은 인류의 기나긴 역사에서는 아주 최근의 일이다). 자손을 후세에 남기지 못하면, 그 생물종은 멸종한다. 즉 인류는 진화의 결과, 30세까지는 살아 남을 수 있는 보증된 삶을 살고 있다고 말할 수 있을 것이다.세포 분열 과정에서 텔로메어의 짧아짐이 노화의 방아쇠가 되고 있다.{) http://www.kobas.co.kr/kobas_gun.php 코바스 전자 홈페이지 참조.노화, 즉 30세 이후의 사망률이 증가하는 것은 무엇 때문일까? 진화론적으로 말하면, 모든 생물은 자손을 될 수 있는 대로 많이 남길 목적으로, 생식 가능한 개체를 만드는 일에 에너지를 전부 소비한다. 생식 연령이 지나고 자식 키우기가 끝난 개체는, 그 이상 살아 남는다 해도 남기는 자손의 수에는 영향이 없다. 즉 생식 연령에 지 못하게 되는 과정(노화)이라고 할 수 있다.그렇다면 완성품은 어떻게 하여 기능을 잃어버리는 것일까? 이제까지 크게 두 가지 가설이 제창되어 왔다. 첫번째 가설은 에러 축적 가설이라고 불리는데, 모든 형태를 가진 것이 언젠가는 부서지듯이 50세 이후는 몸을 구성하는 다양한 분자나 세포, 조직에 이상(異常)이 쌓고, 그 정도가 어느 한도를 넘어섰을 때 노화가 나타난다고 생각하는 것이다. 이상이 생기는 원인으로는 태양 광선에 포함된 자외선이나 음식에 들어 있는 다양한 화학 물질 등의 외적 원인과, 몸이 날마다 에너지를 만들어 내기 위하여 산소를 이용하여 연소할 때의 부차적 효과라는 내적 원인이 생각되고 있다.두 번째 가설은 프로그램 가설이라고 불린다. 우리 몸에는 신경 등과 같이 일단 완성 되면 일생 동안 세포 분열을 거의 하지 않는 조직과, 소화관이나 피부의 상피, 혈액 세포 등처럼 일생 동안에 세포 분열을 계속함으로써 비로소 기능이 유지되는 조직의 2종류가 있다. 그러나 세포 증식을 지속하는 세포도 분열할 수 있는 횟수에는 한계가 있고, 언젠가는 증식을 정지한다고 생각되고 있다. 필요한 세포 분열을 할 수 없게 된 조직은 차츰 기능이 떨어지게 될 것이다.세포의 분열 가능 횟수에는 왜 한계가 있는 것일까? 예전부터 세포에는 탄생 이래 행해진 세포 분열 횟수를 기록하는 시계와 같은 것이 존재한다고 생각해 왔다. 최근 염색체의 말단 부분인 텔로메어(telomere)가 그 시계에 해당하는 것이 아닌가 하여 주목을 받고 있다.텔로메어는 세포가 증식하기 위하여 DNA 복제를 할 때, 완전하게 카피되지 않는 것으로 알려져 있다. 그래서 텔로메어의 길이를 일생 동안 측정하면, 나이를 먹을수록 세포 분열의 총 횟수가 증가함에 따라 짧아진다. 이 짧아짐이 한계 수준에 다다랐을 때 세포는 노화하는 것으로 생각되고 있다.최근 텔로메어의 길이를 늘이는 효소 텔로메라아제가 발견되었다. 텔로메라아제를 잘 이용함으로써 세포 수명에 의한 노화를 예방할 수 있는 길이 어느 정도 열리게 될지너 박사는 과학전문지 사이언스에 발표한 연구 보고서에서 노화가 6천개의 유전자에 미치는 영향을 첨단 컴퓨터 칩 기술로 분석한 결과 이중 61개의 유전자가 노화과정에서 급격한 변화가 발생하며 바로 이 변화가 노화의 갖가지 증상을 일으킨다는 사실을 알아냈다고 밝혔다.{) www.naver.com 세포의 노화 에 대한 지식검색 결과러너 박사는 인체는 늙은 세포가 새로운 세포로 대체됨으로써 정상적인 기능이 유지되며, 이러한 세포의 교체는 늙은 세포와 똑같은 염색체를 지닌 새로운 세포가 만들어지는 세포분열 과정을 통해 이루어진다고 밝히고 이러한 세포의 '품질관리'를 시하는 유전자가 제 기능을 발휘하지 못할 때 노화현상이 나타난다고 말했다.이 감시유전자들이 제대로 기능하지 못하면 결함이 있는 세포가 똑같은 결함을 지닌 새로운 세포를 만들어내는 악순환이 영구화되면서 노화현상이 발생하는데 바로 이것이 품질관리의 오류라는 것이다.러너 박사는 9세, 50세, 90세 된 사람들과 조로증(早老症) 환자 등 4그룹의 조사대상자들로 부터 피부, 모발과 같은 신체조직을 만들어 내는 섬유아세포(纖維芽細胞)를 채취, 컴퓨터 칩을 통해 6천개의 유전자를 분석한 결과 이중 61개 유전자가 이 4개그룹의 연령과 조로에 따른 변화들을 나타냈다고 밝혔다.이 결과는 노화와 관련된 유전자들이 많고 따라서 노화를 간단히 막을 수 있는 방법은 없다는 것을 말해주는 것이지만 이 새로운 사실은 노화를 새로운 관점에서 해석하고 그에 따른 노화 통제 방법을 개발해 낼 수 있는 가능성을 열어 준 것이라고 러너 박사는 말했다.(세포의 노화-세포막, 세포질, 핵, 단백질){) http://bioaio.com.ne.kr/aging.hwp1. 세포막의 노화세포막은 세포간 교류, 외부 신호의 수용, 세포의 부착 및 운동, 물질의 수송, 및 세포 모양의 유지 등 다양하고 중요한 기능들을 수행한다. 세포막의 구성은 인지질, 콜레스테롤, 단백질, 및 당 등으로 구성되 있으며 이 성분의 변화는 세포막의 기능에 직접 영향을 미치게 질과산화 및 단백질 산화가 증가하며 이때문에 지방갈색소(lipofuscin)가 축적되고 지질과 단백질이 중합체를 형성하게 되어 막의 유동성(fluidity)이 떨어지게 되고 이는 세포막 기능의 감소와 직, 간접적으로 관련되어 있다. 세포막을 통한 물질의 수송, 세포의 이동 및 분열에 중요한 역할을 하는 미세융모(microvilli)의 수가 세포가 노화하면 증가하는데 이는 노화에 따른 세포간 교류의 감소를 보상하기 위한 수단으로 여기고 있다. 세포의 노화에 따라 수용체의 수와 친화도가 감소하고 전자전달계의 활성이 떨어져서 성장인자나 호르몬에 대한 반응성이 감소한다. 그러나 항체, 활성산소 유발인자, 열 쇼크(heat shock) 등에 대한 반응성은 오히려 증가한다.2. 세포질의 노화미토콘드리아는 세포내 화학적 에너지를 생산하는 전자전달계가 있는 곳으로 이때 발생되는 활성산소에 의해 자신이 손상받을 수 있다. 또한 이곳의 DNA는 단백질에 의해 보호되어 있지 않기 때문에 핵의 DNA 보다 손상받기 쉽다. 세포가 노화함에 따라 미토콘드리아의 수가 감소하며 크기는 커지는 것으로 알려져 있다. 이는 활성산소에 의한 세포 손상에서 보이는 현상과 비슷하다. 또한 점차 전자전달계의 기능이 감소하며 이는 여기에 참여하는 효소의 활성이 감소하기 때문이다. 미토콘드리아 DNA의 돌연변이 정도는 핵의 DNA의 경우 보다 훨씬 높으며 노화할수록 축적되며 노년기에 이르러서는 미토콘드리아의 기능이 떨어져서 질병에 걸리기 쉽게된다. 소포체는 세포의 해독작용에 관여하는 모노옥시제나제(monooxygenase)계가 있고 여기에서도 조직에 산화적 손상을 유발하는 활성산소가 발생되기 때문에 노화학자들의 많은 관심을 받아왔다. 나이가 듦에 따라 소포체의 해독작용이 약화되는데 이는 간세포내 소포체의 감소와 소포체막의 구조적 변화 때문으로 여기고 있다. 실제로 세포가 노화하면서 NADPH-의존형 시토크롬 P-450 환원효소의 활성과 시토크롬 P-450의 함량이 떨어지고 막의 유동성도 감소함이 밝혀졌다다.
나는 인간복제에 의해 나타날 수 있는 일들에 대해서 얘기하고자 한다.인간복제 는 어떤 면에 있어서는 아주 유용한 일이 될 수도 있겠지만 한편으로는 개인적뿐만 아니라 사회적인 면에서도 많은 부작용을 초래하게 된다.먼저, 인간복제가 개인이나 사회에 미치게 되는 유용한 점에 대해서 알아보도록 하겠다.인간복제에 대해서 찬성하는 사람들은 인간에게는 인간 복제의 권리가 있다고 한다. 그래서 인간 복제는 개인적 선택의 문제이며 개인의 선택은 그것이 타인에게 심각한 피해를 입히지 않은다면 자유롭게 보장되어야 한다고 말한다.내가 생각하기에 개인적 측면에서 가장 그 필요성이 큰 부분은 크게 4가지 정도로 나타낼 수 있을 것 같다. 일부 사람들이 현재 겪고 있는 불임이라는 짐을 덜어줄 새로운 수단이 될 것이며 상당한 시차를 두고 쌍둥이를 만드는 인간 복제는 이식용 장기나 조직을 제공 할 수 있다. 인간복제는 일치하는 장기나 조직을 가진 제공자를 찾아야 하는 문제를 해결하고 이식 거부 반응이 일어날 위험을 아예 없애거나 현저하게 줄여줄 것이다. 또 인간복제는 부부 중 한쪽이 심각한 유전병을 앓고 있을 때, 그 병을 자손에게 물려줌이 없이 번식할 수 있게 해주며, 인간 복제는 죽은 아이처럼 특별한 의미를 가진 누군가를 복제하도록 할 수 있게한다.그리고 인간복제는 위대한 재능, 천재성, 인격 등 귀감이 될만한 품성을 지닌 개인을 복제해낼 수 있게해서 사회적인 이익을 가져올 수도 있다.이처럼 인간 복제의 연구는 인간의 발생과정과 같은 과학 지식상의 중요한 발전을 가져올 수 있다. 하지만 꼭 인간을 도구로 삼으면서까지 인간에 대한 연구를 계속해야 할 필요가 있는가? 도덕적으로 문제가 되지 않는 다른 방법으로 인간을 연구할 수도 있지 않겠는가?위에서 말하는 인간복제의 이점과는 달리 6번째 날이나, 블레이드 러너 같은 영화는 인간복제에 대한 부정적인 측면을 영화로 보여주고 있다.여섯번째 날(The 6th day)에서는 불법적인 인간 복제가 벌어지는 미래 세계를 그리고있다.이 영화에서는 '신코딩'이란 기술을 이용해 유전자는 물론이고 기억마저 복제한다. 어떤 사람을 복제해 인공자궁 속에서 기르다가 그 사람이 죽으면 죽기 직전까지의 기억을 간직한 그 사람을 되살려 냄으로써 영생불사를 얘기하고 있다.그리고 블레이드 러너는 복제인간들의 불행한 운명을 그리고 있는 영화다. 2019년 제 3차 세계대전이 끝나고 지구는 환경오염과 자원부족에 시달리고 있을 때, 자본가이며 과학자인 타이렐은 복제인간 레프리컨트를 만들어 우주 식민지 개척에 이용한다. 이들은 전투용, 노동용, 암살용, 위안용으로 구분되어 4년간의 수명을 지닌 노예로 살아간다. 곧 4년짜리 수명을 지닌 복제인간에 대해 얘기하고 있다.인간복제가 가져올 수 있는 유익한 면도 많겠지만 난 아직까지는 위 영화들에서 보여주고 있는 것처럼 인간복제에 대해서 반대하는 입장이다.인간 복제 과정은 클론에게 용납될 수 없는 위험을 끼칠 것이다. 지금 인간을 복제하려고 시도한다면, 클론에게 받아들일 수 없는 위험이 가해질 것은 분명하다. 그 과정을 인간에게 적용하는 행위가 윤리적으로 받아들여지려면, 인간에 대한 안전성과 효과성을 확립하기 위한 연구뿐 아니라 동물을 대상으로 한 연구도 더 해야 한다는 것은 명백하다. 클론에게 나타날 수 있는 한가지 위험은 착상, 성장, 발달이 제대로 일어나지 않는 것이겠지만, 대다수의 사람들이나 법이 그 클론을 윤리적 또는 법적 보호를 받아야 할 인간으로 생각하는 시대가 오려면, 앞으로도 오랫동안 무수한 배들이 죽거나 파괴되어야 할 것이다.클론에게 가해질 또 다른 위험은 인간 복제 과정이 어떤 식으로든 잘못될 수 있고 클론에게 예기치 않은 피해가 나타날 수 있다는 것이다. 예를 들어 국립보건연구소의 소장인 해럴드 버무스(Herold Vermus)는 복제 인간의 몸을 이루고 있는 해묵은 세포들은 원본의 몸 속에 있었던 기간만큼, 클론에게 암이나 노화관련 질병을 일으킬 수 있는 유전자 돌연변이를 축적하고 있을 수 있다고 우려한다. 복제에 성공해서 사회적으로 많은 이슈를 가져왔던 복제양 돌리의 경우를 생각해 보았을 때, 돌리는 세포노화가 빨리 진행되는 병에 걸려 오래 생존하지 못하고 죽었었다.그리고 인간복제는 개인의 가치를 떨어뜨리고 인간적인 삶의 존엄성을 훼손할 것이다. 인간 복제는 개인을 대체 가능한 존재로 생각하게 함으로써 우리가 인간의 삶에 부여해온 가치와 존엄성을 훼손할 것이다. 인간복제는 인간을 공장에서 제작될 수 있는 것 또는 '손으로' 제작될 수 있는 것으로 여겨지게 함으로써, 개인의 가치나 존엄성을 훼손하는 결과를 낳는다는 것이다. 이렇게 인간 생명의 창조가 신화에서 떨어져 나옴으로써, 우리의 존중심 그리고 인간의 생명과 그것의 자연적인 창조를 바라보면서 느끼는 경이로움도 줄어들 것이라고 한다. 평등한 도덕가치와 존엄성이 개인에 따라 달라지게 되는 그런 변화는 어떤 일이 있더라도 피해야 하지만, 인간 복제를 허용했을 때 그런 변화가 나타날 것인지의 여부는 확실치 않다.인간복제는 상업적 이익을 얻을 목적으로 사용될 수 있다. 인간 복제를 반대하는 쪽과 지지하는 쪽 둘 다 복제된 배를 매매하는 행위가 허용되어서는 안된다는 점에서 동의한다. 과학소설의 관점에서 보면, 상업적 이익이 유전적으로 인증되고 보증된 판매용 배, 즉 다양한 재능, 능력, 기타 바람직한 특성을 지닌 개인들로부터 복제한 다양한 배의 상품 목록이 시장을 통해 제공될 수 있을 것이라고 상상할 수 있다.이것은 모든 사람들을 시장에서 서로 다른 가격이 매겨지고 매매되는 대상으로 취급함으로써, 그들이 소유한 평등한 도덕가치와 존엄성을 근본적으로 침해할 것이다. 비록 현재 배를 인간으로 보지 않는다 해도 그것들은 매매될 것이며, 그것들이 앞으로 어떤 사람으로 자랄 것인가에 따라 가격이 매겨질 것이다. 인간 복제에 대한 공공 정책이 어떤 식으로 수립되든 상관없이, 복제되었든 아니든 배의 시장에 반대하는 이 도덕적 합의는 법으로 강화되어야 한다.또 인간 복제는 블레이드 러너에서 보여주는 것처럼 정부나 다른 집단에 의해 비도덕적·착취적 목적으로 사용될 수 있다. 그뿐만 아니라 번식과 양육도 개인의 이익과는 상관없이 이루어진다. 인간 복제를 그런 목적으로 사용하는 것은 클론을 오직 타인의 이익을 위한 수단으로 착취하는 것이며, 클론이 완전한 도덕적 개인으로서 지니고 있는 평등한 도덕적 가치와 존엄성을 침해하는 것이다.
감수분열 [ 減數分裂, meiosis ]유성생식을 하는 생물체의 세포는 2n[複相]개의 염색체를 지니고 있는 경우가 많다. 이러한 생물이 생식을 할 경우 먼저 생식세포가 형성된다. 생식세포는 n[單相]개의 염색체를 지니고 있으므로 이와 같이 2n에서 n으로 염색체수가 반감하는 세포분열을 감수분열이라 한다. 동물에서는 생식세포(정자 ·난자 등)가 형성되기 직전에 일어나므로 특히 성숙분열이라고 한다.먼저 생식조직 내에서 체세포분열을 반복하여 일정수 이상의 세포수가 되면 감수분열로 들어간다. 즉, 감수분열은 제1분열과 제2분열의 연속된 핵분열이 일어나는 점이 특징이다. 보통 체세포분열일 때는 DNA합성 후 시냅시스기(sinapsis stage)를 거쳐 핵분열에 들어간다. 그런데 감수분열에서는 감수분열에 들어가기 전의 중간기인 시냅시스기에 DNA합성이 일어나고 제1분열과 제2분열의 중간기에는 DNA합성이 일어나지 않는다. 즉, 체세포분열에서는 1회의 시냅시스기에 1회의 핵분열이 대응하지만 감수분열에서는 1회의 시냅시스기에 2회의 핵분열이 일어나는 것이 된다. 염색체 DNA 복제의 실험에서 염색분체를 구성하고 있는 DNA는 1개라는 것이 판명되었다. 따라서 염색분체 자체는 그 이상 종렬(縱裂)할 수 없다. 감수분열시의 2회의 핵분열에 있어서도 염색분체의 종렬이 일어나는 것은 1회이고, 다시 1회의 핵분열은 접합하고 있던 상동염색체의 분리뿐이다.◆감수분열의 과정◆{1. 제 1 분열(1)전기I(prophase I)전기의 특징은 핵의 용량이 증가하는 사실이다. 그 원인은 가수 작용이라고 한다. 체세포 분 열과 같이 이 시기에는 일반적으로 염색체가 단축되는 시기이다. 제 1분열 전기는 조직적인 연구의 필요성에서 몇개의 시기로 세분하여 관찰한다.1세사기(細絲期, leptotene stage)감수분열이 시작되면 염색체는 매우 길어지고 나선은 풀어진다. 가늘고 긴 염색사는 핵 속에 균일하게 분산된다. 이때의 염색사에는 염색소립(染色小粒, chromomere)이라고 불리우는 염색성이 있는 입자가 생긴다.2접합기(接合期, zygotene stage)염색사는 2개씩 접합을 한다. 접합은 염색체의 말단 부위에서 시작하여 동원체 쪽으로 진행하거나, 동원체 부위에서 시작하여 말단으로 진행하기도 한다. 그러나 접합은 모든 염색사에서 동시에 일어나는 것이 아니므로 접합 도중의 시기에는 접합이 되어 굵어진 염색사와 혼돈되어 존재하게 된다.3태사기(太絲期, pachytene stage)이 시기는 쌍을 이룬 상동 염색체는 짧아지고 치밀하게 붙어 있으므로 하나의 끈과 같이 되어 있다. 세사기의 핵시(2n)는 쌍을 이루었으므로 태사기의 염색체 수는 반감된 것처럼 보인다. 보통의 고정 표본에서는 태사기의 염색체에는 염색소립이 염색체 위에 병렬(竝列)되어 있다. 이 염색소립은 염색사의 나선 구조로 보고 있다. 쌍을 이룬 상동 염색체는 2가 염색체 라고 불리운다.4복사기(複絲期, diplotene stage)이 시기는 1개의 pachynema는 평행한 2개의 가르다란 사상체로 되어 떨어진다. 각각의 사상체는 나선화의 결과로 염색사는 굵고 짧아진다. 이 시기에는 염색체의 종열이 일어난다. 이와 같이 한 개의 2가 염색체는 4개의 염색분체로 되어 있기 때문에 사분 염색체라고 한다. 이 때의 사분 염색체에서는, 4개의 염색분체 가운데 2개가 서로 교차되어 있다. 이 부분을 chiasma라고 하며 여기에서 2개의 염색 분체는 절단되어 다른 염색 분체와 결합되는 것으로 생각되는데 이때 유전적인 교차가 일어나는 것으로 추측한다.5이동기(移動期, diaknesis)이 시기에는 굵고 짧아진 사상체가 핵의 주변부로 이동하여 서로 산재(散在)한다. 인(仁)은 없어지기 시작하며 이동기 말에는 이미 볼 수 없게된다. 이어서 핵막(核膜)도 파괴되어 보이지 않게된다.(2)중기I(中期, metaphase I)감수분열 중기에서도 유사 분열에서와 같이 세포의 핵막이 없어진 후, 각 염색체는 세포의 적도 지대로 이동한다.감수분열 중기에 있어 염색체의 행동은 유사 분열 중기와 매우 다르다. 즉 제 1분열 중기에 서 각 염색체의 배열을 보면, 동원체 부위는 극쪽을 향하고 적도 부근에 배열하나, 각 염색체의 두 팔(arm)들은 적도 부근을 향하고 배열된다. 다시 말하면 상동 염색의 동원체 부위는 이러한 배열로 상호간의 반발을 표시하고 있는 것이다. 또한 각 염색체의 동원체는 독립 단위로 자유 행동한다. 양극으로 향하는 개개의 bivalent의 위치는 기회적(random)인 것이다.이때 한 개 bivalent사이에서 결합되는 지점은 아직 chiasma의 수효와 위치로 판별될 것이다.중기에 각 염색체의 동원체는 기능면에서 단일체이나, 구조상으로는 이미 2개로 분할된 것이다. 양극과 염색체의 동원체 사이에만 fiber로 연결되어 있는 것이다. 감수 분열의 특징적인 나선이 나타난다.(3)후기I(後期, anaphase I)bivalent로 구성된 염색체는 후기중 세포의 반대극으로 이동한다. 이때 동원체는 먼저 이동하고, 각 염색체의 두 팔은 이에 따라간다. 그리고 chiasma의 말단화는 완료된다. 이와는 대조적으로 유사분열시 각개의 염색체는 서로 반발하며, 그 다음 각개의 염색체의 염색분체의 팔이 분리하는 것이다.감수분열에서는 이러한 결과로 염색체의 수효는 반감되어 2n에서 n으로 된다. 이것이 감수 분열 제 1분열과 유사 분열의 차이다.(4)말기I(末期, telophase I)이 때 보이는 사건은 실질적으로 감수 분열이나 유사 분열이 동일한 것이다. 염색체에서는 나선이 풀어져서 길이는 길어지고, 핵이 다시 형성되어 핵막은 염색체의 각 극 군 주위에 형성된다. 세포질 분할이 있든 없든 제 1분열의 결과로 공동세포질 속에는 2개의 핵 또는 2개의 세포로 분리된다.
유사분열 [ 有絲分裂, mitosis ]무사분열에 대응되는 말로 간접분열이라고도 한다. 무사분열은 특별한 경우이며 유사분열은 그 과정 중에서 염색체가 나타나고, 방추체가 생기는 점이 특징이다. 유사분열 과정은 먼저, 휴지기의 핵이 전기(前期)에 들어가면 핵 내의 염색사는 나사선 모양으로 되어 점차 굵어지고, 다시 세로로 쪼개져서 2개의 서로 접한 염색분체가 된다. 이것이 염색체이다. 이 때가 되면 핵은 핵막과 인이 없어져서 방추체가 되고, 세포의 적도면 위의 일정한 점에 염색체가 배열된다. 이것이 중기(中期)이다. 후기가 되면 주로 염색체는 극과 연결되는 방추사의 작용에 의하여 염색분체는 1개씩 반대극을 향하고 2개의 염색체군(딸핵)을 만든다. 이것이 말기(末期)이다.식물인 경우는 두 딸핵 사이의 방추사 또는 두 딸핵 사이의 원형질이 바탕이 되어 격막이 생기고 1개씩의 딸핵을 가진 두 세포가 만들어진다. 동물인 경우에는 대부분 두 딸핵 사이의 세포질이 잘록하게 되어 두 딸세포가 만들어진다. 동물의 유사분열에서는 양극에 1개씩 중심체가 나타나는데, 식물의 경우는 특수한 예를 제외하고는 중심체가 나타나지 않는다.유사분열은 각 단계의 연속적 조정으로 다음 단계로의 변화를 감지하기 어려울 정도로 빠 르게 진행된다. 그러나 편의상 유사분열 또는 M기를 전기, 중기, 후기, 말기의 4단계로 나 눈다.(1) 전 기유사분열의 첫단계인 전기 (prophase)는 긴 염색질이 응측되어 염색체로 나타난다. 응 축은 주로 염색체가 코일처럼 감겨 짧아지는 동시에 굵어져서 일어나게 된다.특정 염색액으로 염색해 광학현미경으로 관찰해 보면 염색체는 짙은 색의 막대 모양 으로 보인다. 각 염색체는 한쌍의 동일한 단위체인 자매염색분체(sisterchromatid)로 구성된다. 각 염색분체는 염색되지 않고 잘록한 부분인 동원체(centromere)를 갖고 있다. 이 동원체에 의해 자매염색분체들은 단단히 결합되어 있는데, 이러한 밀접한 결합 이 어떻게 일어나는지는 아직 모르나 특별한 DNA와 그 DNA에 결합할 수 있는 단백 질이 관여한다는 증거가 있다.{{{체세포분열 전기동물세포의 경우에는 각각 두 개의 중심소체(centriole)가 선행된 S기에서 이미 복제가 완료되었을 것이다. 튜불린 단백질로 구성된 미세소관이 중심소체로부터 형성되면 한 쌍의 중심소체는 분리된 후 세포의 양극을 향해 이동해 간다. 동·식물세포 모두에서 섬유소(fiber)가 형성되고 주로 미세소관으로 구성된 복잡한 구조의 유사분열 방추사 (mitotic spindle)로 조직화되기 시작한다. 한때는 중심소체가 방추사를 형성하는 데 관 련되어 있을 것이라 생각했었으나 요즘은 중심소체가 섬모(cilic)와 편모(flagella)의 기 저체(basal body)를 형성하는데 필수적인 것으로 여겨지고 있다. 중심소체가 발견되지 않는 고등식물세포는 편모성 정자가 없고, 또 다른 어떤 섬모성 또는 편모성세포를 갖 지 않는다. 동물세포에서는 중심소체로부터 사방으로 뻗어있는 미세소관이 하나의 다 발을 형성하는데 이러한 구조를 성상체(aster)라고 한다.전기동안 인은 크기가 점점 감소되다가 결국 사라진다. 전기의 말에 핵막은 깨어지고 각 염색분체의 동원체에 방추사가 부착된다. 복제된 염색체는 앞뒤로 움직여 결국은 양극의 중간인 세포의 적도면을 따라 정렬한다.{(2) 중 기중기(metaphase)에는 염색체가 세포의 적도판을 따라 정렬된다. 이때 방추사가 완전하게 되는데, 수많은 미세소관으로 이루어져 양극에서 적도면으로 또 동원체에서 양극으로 뻗어있다. 유사분열 중기에 세포 양쪽 극의 방추사가 각각의 자매동원체에 부착한다. 동물 세포에서는 방추사가 중심소체 주변물질이 있는 중심소체 가까이에서 끝나지만, 실제로 중심소체에 부착되지는 않는다. 고등식물의 세포에서는 미세소관 형성부위(microtube-organizing center, MTOC)라고 불리우는 부근에서 끝이 난다. 방추사는 젤과 같은 주변 세포질보다 더욱 점성이 크다. 중기 동안에 각 염색분체는 완전히 응축되어 매우 굵고 잘 구별된다. 염색체는 어떤 시기보다도 중기에 잘 볼 수 있기 때문에 대체로 이 시기에 사진 을 찍고, 특정 염색체의 이상을 찾기도 한다.
1. 미트콘드리아에서 일어나는 세포호흡 (ATP합성)과정을 설명하라식물의 세포호흡은 광합성에 의해서 저장된 에너지를 회수하고 세포의 생장과 유지에 사용되는 탄소 골격을 얻기 위해서 탄수화물이나 기타물질이 산화되는 일련의 경로를 말한다.이들은 생장과 유지에 필요한 에너지와 탄소를 광합성 산물을 산화함으로써 획득한다. 생물이 생활하기 위해서는 끊임없는 에너지공급이 필요하다. 생물은 이러한 에너지는 녹색식물의 광합성을 통해서 얻게 된다. 즉, 광합성은 물과 이산화탄소를 원료로 빛에너지를 사용하여 생명체가 요구하는 탄수화물을 만들게 되는데 이 탄수화물을 생물체의 생활에너지로 전환하는 과정을 호흡이라 하며, 이런 호흡은 세포의 세포질과 미토콘드리아에서 일어나고 있다. 세포호흡 과정은 해당과정, 크랩스 회로, 전자전달계의 세가지 단계로 나누어 볼 수 있는데, 여기서 해당과정은 세포질에서 일어나고 나머지는 미토콘드리아에서 일어난다.{ATP란 생물체 내에 존재하는 화합물이다. 아데노신이라는 물질에 인산기가 3개 붙은 것으로 고 에너지 화합물이기 때문에 이 인산기가 아데노신에서 떨어져 나갈 때마다 많은 에너지가 발생하게 된다. 생물체는 영양분을 분해하면서 나오는 에너지로 대사활동을 하면서 살아가게 되는데 이 에너지를 다른 형태로 저장해 두는 것보다 ATP형태로 바꾸어 놓는게 더 효율적이기 때문에 보통 생물체 내에서는 ATP로 저장한다. 에너지를 저장하는 물질정도이라고 생각하면 된다.그럼 미트콘드리아에서 일어나는 세포호흡과정인 TCA회로와 전자전달계에 대해 알아보도록 하겠다.◎ Kreb's 회로 (시트르산 회로. TCA 회로)해당과정에서 만들어진 피루브산을 산소를 이용하여 물과 이산화탄소로 완전히 분해하는 과정이다. 이 회로는 호흡의 두 번째 단계로 해당과정에서 만들어진 피루브산이 세포질로부터 미토콘드리아의 매트릭스로 들어오게 되면 포도당 1분자에서 두 분자의 피루브산이 생성되므로 완전산화는 하기 위해서는 TCA 회로가 두 번 순환되어야 한다. 그러므로 피루브산이 미토콘드리아에 들어와서 아세틸 Co-A를 생성하고 TCA회로를 거치면서 2ATP, 8NADH2 2FADH2, 6CO2를 방출한다.1 시트르산 회로의 주요 반응아세틸-CoA의 도입 : 옥살아세트산(oxaloacetate)과 반응하여 시트르산 생성. 시트르산 합성효소가 관여하여 시트르산 회로로 들어감.{떨어져 나온 CoA는 다시 피루브산과 결합하여 아세틸-CoA를 생성하도록 재순환.이산화탄소의 방출 : 순환하기 위해 마지막 단계의 옥살아세트산이 형성되어야 하는데 6탄소를 갖는 시트르산이 4탄소의 옥살아세트산으로 전환되기 위해 서 두 번의 탈카르복시화(이산화탄소 제거)가 일어남.시트르산 회로에서의 산화 : 연료의 산화는 조효소 NAD+와 FAD가 전자와 양성자를 받아 환원되는 반응과 짝을 이룸.환원된 조효소는 전자전달계와 양성자 펌프를 활성화시킴.2 지금까지의 포도당 이화작용호흡은 포도당에서 시작되고 포도당은 두 분자의 피루브산 생산.⇒ 2ATP, 2NADH, 6NADH, 2FADH2 생성.{= 3분자 CO2 방출, 3분자 물 첨가-- 10개 수소 소실= 8개 NADH 생성= 2개 FADH2 생성{= 3분자 CO2 방출, 3분자 물 첨가-- 10개 수소 소실= 8개 NADH 생성= 2개 FADH2 생성{= 3분자 CO2 방출, 3분자 물 첨가-- 10개 수소 소실= 8개 NADH 생성= 2개 FADH2 생성{= 3분자 CO2 방출, 3분자 물 첨가-- 10개 수소 소실= 8개 NADH 생성= 2개 FADH2 생성{= 3분자 CO2 방출, 3분자 물 첨가-- 10개 수소 소실= 8개 NADH 생성= 2개 FADH2 생성◎ 전자전달경로미토콘드리아의 크리스타 표면에서 진행된다. 1분자의 NADH2가 3ATP, 1분자의 FADH2가 2ATP를 만든다. 포도당의 분해로 얻어지는 수소는 우리가 호흡하는 공기 중의 산소와 결합하여 많은 양의 에너지를 발산하면서 물이 된다. 이렇게 발산된 에너지는 ADP와 인산(phosphate)을{
