체세포 분열은 동일한 유전자를 가진 2 배체의 딸세포를 생성합니다. 그러나 감수분열은 염색체 수가 반감되는 딸세포를 생성합니다. 효모와 같은 단세포성 진핵생물은 유사분열도 하고 감수분열도 하는데, 환경이 좋지 않으면 감수분열을 하여 포자를 형성합니다. 그러나 다세포성 동·식물에서는 감수분열이 생식세포에 한정되어 일어납니다. 체세포는 증식하기 위하여 유사분열을 하지만, 생식 세포는 반수체 배우자인 정자와 난자를 생성하기 위해서 감수분열을 하고, 이 배우자가 서로 융합함으로써 수정이 일어나게 됩니다.
감수분열 과정
제1감수분열
유사분열과 반대로 감수분열(meiosis)은 2 배체의 부모 세포를 반수체의 자손 세포로 분리되게 만들고, 각각은 배수체 부모 세포에 존재하였던 상동염색체 쌍의 한 구성원만을 갖습니다. 이런 염색체 수의 감소는 DNA가 복제된 후 핵과 세포분열의 연속적인 두 과정으로 완성됩니다. 유사분열과 마찬가지로 제1감수분열은 S기가 완료되고 부모 염색체가 복제되어 동일한 자매 염색분체를 만든 후에 시작합니다. 그러나 제1감수분열에서 염색체 분리 패턴은 유사분열과 극적으로 다릅니다. 제1감수분열 때는 먼저 상동의 염색체들이 서로 쌍을 이룬 후 다른 딸세포로 분리합니다. 자매 염색분체는 함께 남아 있어 제1감수분열이 완료되면 각 염색체 쌍의 한 구성원을 가진 2개의 딸세포가 생성됩니다. 제1감수분열에 이어 제2감수분열이 이루어지고, 이 분열은 자매 염색분체가 분리되어 다른 딸세포로 분리된다는 점에서 유사분열을 닮았습니다. 제2감수분열이 완료되면 4개의 반수체 딸세포가 만들어지고, 각 세포는 각 염색체가 하나만 복사된 염색체를 가집니다.
DNA 복제 이후에 이루어지는 상동염색체 쌍은 부계와 모계로부터 유래한 염색체 간의 접합의 결과이며, 유전적 접합은 감수분열 중에 염색체 분리와 관련이 있습니다. 상동염색체 쌍은 제1감수분열 전기에서 일어나고, 염색체의 형태를 근거로 세사기(leptotene), 접합기(zygotene), 태사기(pachytene), 복사기(diplotene), 이동기(diakinesis) 5단계로 나눕니다. 감수분열 중에 매우 자주 일어나는 접합은 감수분열 전기인 세사기에 유도되는 Spo11이라는 엔도뉴클레아제에 의한 이중가닥의 파손에서 시작됩니다. 이중가닥의 파손은 상보적인 염기쌍을 이룸으로써 상동염색체를 침범하는 DNA 단일가닥 부위를 형성하게 됩니다. 상동염색체 간의 접합은 접합기에 시작되는데 접합사 복합체(synaptomenal complex)라는 지퍼 모양의 단백질 구조가 염색체의 장축을 따라 형성됩니다. 이 복합체는 염색체가 연접한 상태로 정렬되어 태사기까지 수일간 머뭅니다. 상동염색체 간의 재조합은 태사기에 끝나고, 염색체는 서로 교차되어 교차점(chiasmata)을 형성합니다. 접합사 복합체는 복사기에 보이지 않고, 상동염색체는 길이로 나누어져서 중기에는 나란히 정렬합니다. 이 시기에는 염색체 쌍이 교차점을 형성한 4개의 염색분체로 구성됩니다. 전기 Ⅰ의 마지막 시기인 이동기는 염색체가 최대로 응축하는 시기인 중기로 이행하는 시기입니다.
중기Ⅰ에는 2가 염색체가 방추사에 정렬합니다. 유사분열과는 반대로 자매 염색분체의 방추사 부착점은 서로 인접하여 동일한 방향으로 위치하지만, 상동염색체의 방추사 부착점은 반대방향으로 향하고 있습니다. 결론적으로 동일한 방추사 극에서 나온 미세소관은 자매 염색분체와 결합하나, 양극에서 나온 미세소관은 상동 염색체와 결합합니다.
후기Ⅰ에는 상동염색체가 연결된 교차점이 분리되면서 시작됩니다. 이때 상동염색체는 분리되나 자매염색분체는 동원체에 붙어 있습니다. 따라서 제1감수분열이 끝나면 각 딸세포는 2개의 자매 염색분체로 되어있는 한 쌍의 상동염색체를 가지게 됩니다.
제2감수분열
제2감수분열은 대개 제1감수분열의 세포질 분열 직후 염색체의 응축이 완전히 풀리기 전에 시작됩니다. 제1감수분열과는 반대로 제2감수분열은 유사분열과 유사합니다. 중기Ⅱ에서 염색체는 방추사와 나란히 위치하는데, 양극에 있는 미세소관은 딸 염색분체의 방추사 부착점에 결합합니다. 후기Ⅱ에서 딸 염색분체의 동원체 사이가 갈라지고, 딸 염색분체는 분리되어 양극으로 이동합니다. 이어서 세포질 분열이 일어나서 반수체의 딸세포가 형성됩니다.
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