생명과학 고2 생명의 연속성과 다양성 심화

세포 주기

G1기(세포 성장)·S기(DNA 복제)·G2기(분열 준비)의 간기와 M기(세포 분열)로 구성된 세포 성장-분열 순환이다.

세포가 자라고(G1기), DNA를 복제하고(S기), 분열을 준비한 뒤(G2기), 실제로 나뉘는(M기) 과정을 되풀이하는 순환입니다.

공장의 하루와 같습니다. 재료를 갖추고(G1) → 설계도를 복사하고(S) → 이상이 없는지 점검하고(G2) → 제품을 내보냅니다(M). 점검을 건너뛰면 불량품이 그대로 나갑니다.

쉽게 말하면

체세포 분열은 세포 주기의 마지막 한 토막(M기)일 뿐입니다. 세포가 사는 시간의 대부분은 간기(G1 + S + G2)이고, 현미경으로 보면 분열 중인 세포보다 간기 세포가 훨씬 많은 이유가 여기 있습니다.

G1기에는 세포가 커지고 소기관과 단백질이 늘어납니다. S기에는 DNA가 복제되어 염색체 하나가 자매 염색분체 두 가닥이 됩니다. 이때 핵 속 DNA 양은 두 배가 되지만 염색체 '수'는 변하지 않습니다. G2기에는 분열에 필요한 단백질을 만들고 복제가 제대로 되었는지 점검합니다.

세포 주기에는 함부로 통과할 수 없는 검문 지점이 있습니다. G1에서는 세포가 충분히 컸는지와 DNA가 손상되지 않았는지, G2에서는 복제가 완전히 끝났는지, M기 중기에서는 모든 염색체에 방추사가 제대로 붙었는지를 확인합니다. 통과하지 못하면 주기를 멈추고 고치거나, 고칠 수 없으면 스스로 죽습니다. 이 조절이 망가져 검문을 무시하고 계속 분열하는 세포가 암세포입니다.

한편 모든 세포가 계속 도는 것은 아닙니다. 다 자란 신경 세포처럼 분열을 멈추고 제 일만 하는 세포는 G1기에서 빠져나와 G0기라 부르는 상태에 머무릅니다.

이렇게 나타납니다

예시 1

시기별 세포 수로 걸리는 시간을 추정하기

양파 뿌리 끝 세포를 세어 보면 간기 세포가 압도적으로 많습니다. 세포들이 제각각 분열하고 있으므로, 어느 시기의 세포가 많다는 것은 그 시기에 오래 머문다는 뜻입니다. 관찰된 세포 비율이 곧 각 시기에 걸리는 시간의 비율에 대응합니다.
예시 2

G0기 — 주기에서 빠져나온 세포

다 자란 신경 세포나 심장 근육 세포는 거의 분열하지 않습니다. 죽었거나 고장난 것이 아니라, 주기를 도는 대신 G0 상태에서 자기 일을 하고 있는 것입니다. 그래서 이런 조직은 손상되면 회복이 어렵습니다.
예시 3

암세포는 무엇이 다른가

암세포는 검문 지점의 신호를 무시합니다. DNA가 손상되어도, 옆 세포와 맞닿아 자리가 없어도 계속 주기를 돌며 분열합니다. 암을 '세포 주기 조절에 이상이 생긴 병'이라고 부르는 이유입니다.

세포 주기의 각 시기

시기	하는 일	핵 1개당 DNA 상대량
G1기	세포가 자라고 단백질·소기관이 늘어남	1
S기	DNA 복제 — 염색분체 두 가닥이 만들어짐	1 → 2
G2기	분열 준비, 복제 오류 점검	2
M기	염색체를 나누고 세포질이 갈라짐	2 → 딸세포마다 1