세포 주기의 단계 — 유사분열과 세포질분열

지난 글(개념 12.1)에서 체세포분열의 목적과 염색체 분배 원리를 봤습니다. 그런데 세포는 태어나자마자 곧바로 분열하지 않습니다. 대부분의 시간은 분열 준비와 정상적인 기능 수행에 쓰이고, 분열 자체는 상대적으로 짧은 시간에 끝나요. 이번 글에서는 세포가 태어나서 다시 둘로 나뉘기까지 거치는 전체 주기, 세포 주기(cell cycle)를 단계별로 정리합니다.

간기 — 전체 주기의 약 90%를 차지하는 준비 기간

세포 주기는 크게 간기(interphase)와 분열기(mitotic phase, M기)로 나뉩니다. 간기는 다시 세 단계로 세분됩니다.

송쌤생명과학 자체 제작

• G1기(G1 phase) — 'Gap 1'의 줄임말. 세포가 정상적인 크기로 자라고 고유의 기능을 수행하는 시기입니다. 세포마다 이 시기에 머무는 시간이 크게 다른데, 신경세포처럼 분열을 멈춘 세포는 아예 G1에서 벗어나 G0기(G0 phase)라는 별도의 휴지 상태에 머물기도 합니다.
• S기(S phase) — 'Synthesis'의 줄임말. DNA 복제가 일어나는 시기로, 개념 12.1에서 본 자매염색분체가 바로 이 단계에서 만들어집니다. 이 시기 전에는 염색체가 아직 DNA 분자 하나로 된 염색분체 하나이고, S기를 거치고 나면 자매염색분체 두 개가 붙어 있는 상태가 됩니다.
• G2기(G2 phase) — 'Gap 2'의 줄임말. DNA 복제가 끝난 뒤 분열에 필요한 단백질과 세포소기관을 추가로 합성하며 분열을 준비하는 시기입니다.

G1·S·G2를 합친 간기가 전체 세포 주기 시간의 약 90%를 차지합니다. 흔히 "세포가 쉬는 시기"로 오해하기 쉬운데, 실제로는 세포가 가장 활발하게 대사·합성 활동을 하는 시기예요 — '간기'라는 이름과 달리 결코 휴식기가 아닙니다.

분열기 — 유사분열과 세포질분열

간기가 끝나면 분열기(M기)가 시작됩니다. 이 시기는 다시 두 과정으로 나뉘어요.

• 유사분열(mitosis) — 핵 안에서 복제된 염색체(자매염색분체 쌍)가 정렬하고, 자매염색분체가 갈라져 세포 양쪽 끝으로 이동한 뒤, 두 개의 딸핵이 새로 만들어지는 과정입니다. 전기·전중기·중기·후기·말기의 다섯 하위 단계로 세분되는데, 각 단계의 구체적인 특징은 다음 글(개념 12.3)에서 자세히 다룰 예정이에요.
• 세포질분열(cytokinesis) — 유사분열로 핵이 둘로 나뉜 뒤, 세포질과 세포막까지 물리적으로 나뉘어 완전히 독립된 딸세포 두 개가 되는 과정입니다. 동물세포는 세포막이 잘록하게 조여드는 방식(수축환), 식물세포는 세포벽이 있어서 대신 새 칸막이(세포판)를 만드는 방식으로 진행됩니다 — 세포벽 유무가 세포질분열 방식의 차이로 이어지는 거예요.

정리하면 M기 = 유사분열(핵 분열) + 세포질분열(세포 분열)입니다. 이 둘이 끝나야 비로소 유전적으로 동일한 딸세포 두 개가 각자의 G1기로 새 세포 주기를 시작합니다.

세포마다 다른 주기 길이

세포 주기 전체 길이는 세포 종류에 따라 천차만별입니다. 사람의 배양세포는 약 24시간 정도의 주기를 갖는 경우가 많지만, 발생 초기 배아세포는 몇 분~몇 시간 만에 한 번씩 분열하기도 하고(간기가 극도로 짧아진 형태), 반대로 신경세포나 근육세포처럼 다 자란 뒤에는 아예 G0기에 머물러 평생 다시 분열하지 않는 세포도 있습니다. 세포가 지금 분열해야 할지, G0기에 머물러야 할지는 무작위로 정해지는 게 아니라 세포 주기 조절 시스템이 관리하는데, 이 조절 메커니즘(사이클린, Cdk, 체크포인트)은 다음다음 글(개념 12.3)에서 다룹니다.

쌤 한마디 — 시험에 자주 나오는 함정이 "간기 = 휴식기"라는 오해입니다. 실제 시간 비중으로 보면 세포는 인생의 90%를 간기로 보내고, 눈에 보이는 극적인 사건(염색체가 뚜렷이 나타나고 갈라지는 모습)은 나머지 10%인 분열기에 몰려 있어요. 그래서 현미경으로 조직 절편을 보면 대부분의 세포는 간기 상태(핵이 뭉뚱그려져 보임)이고, 막대 모양 염색체가 뚜렷이 보이는 세포는 상대적으로 드물게 관찰됩니다 — 이게 정상입니다.

다음 글(개념 12.3)에서는 이 세포 주기가 어떤 분자적 장치(사이클린과 Cdk)로 조절되는지, 그리고 이 조절이 고장 났을 때 암세포가 어떻게 되는지를 다룹니다.