미토콘드리아에 대해서 (모계 유전)

 

 

 

미토콘드리아의 기원

 

 

미토콘드리아의 기원에 대한 현재의 가장 널리 받아들여지는 이론은 내부공생설(endosymbiotic theory)입니다. 이 이론은 미토콘드리아가 원래 독립적인 미생물에서 유래했다는 주장입니다. 즉, 미토콘드리아는 현재의 세포 내에서 독립적으로 살던 박테리아가 진화적으로 세포와 상호작용하면서 공동 생활을 시작한 결과, 현대의 미토콘드리아로 변형되었다는 것입니다.

1. 내부공생설 (Endosymbiotic Theory)

내부공생설은 1960년대에 **린 마굴리스(Lynn Margulis)**라는 생물학자가 제안한 이론으로, 미토콘드리아가 고대의 호기성 세균(산소를 이용하는 박테리아)에서 유래했으며, 그 후 숙주 세포에 의해 "내부 공생" 상태로 살아가게 되었다는 것입니다.

이 이론의 핵심 내용:

• 호기성 세균의 기원: 미토콘드리아는 호기성 세균과 유사한 특성을 가지고 있으며, 이들 세균이 원시적인 진핵세포에 흡수되었고, 이후 그 세포와 공생 관계를 형성하면서 점차 미토콘드리아로 변형되었다고 봅니다.
• 상호 이익적인 관계: 세포는 산소를 사용해 에너지를 생성하는 호기성 세균을 흡수하여 생존을 유리하게 만들었고, 세균은 숙주의 세포 내에서 보호받고 영양분을 공급받는 상호 이익적인 관계를 형성했습니다.

2. 미토콘드리아와 호기성 세균의 유사성

미토콘드리아가 세균에서 유래했다는 주장을 뒷받침하는 여러 가지 증거가 있습니다:

• DNA와 유전자: 미토콘드리아는 독립적인 원형 DNA를 가지고 있습니다. 이 DNA는 세균의 DNA와 매우 유사하며, 핵 DNA와는 다릅니다. 또한, 미토콘드리아의 유전자 중 일부는 호기성 세균에서 유래했을 가능성이 큽니다.
• 두 가지 막 구조: 미토콘드리아는 이중막 구조를 가지고 있는데, 이는 세균의 세포막 구조와 비슷합니다. 내막은 미토콘드리아가 원래 호기성 세균에서 유래했다는 증거로 해석됩니다.
• 리보솜과 단백질 합성: 미토콘드리아 내부에는 리보솜이 존재하고, 이 리보솜은 세균의 리보솜과 유사합니다. 또한, 미토콘드리아는 자체적으로 단백질을 합성할 수 있는 능력을 갖추고 있습니다.
• 분열 방식: 미토콘드리아는 이분법을 통해 스스로 복제됩니다. 이 방식은 세균이 자가 복제하는 방식과 비슷합니다.

3. 미토콘드리아 기원의 진화적 경로

내부공생설에 따르면, 고대의 호기성 세균은 진핵세포의 조상 세포에 의해 흡수된 후, 세포 내부에서 살아가면서 서로 의존적인 관계를 형성했습니다. 이 과정에서 두 생명체는 점차적으로 분리된 독립적인 존재에서 하나의 통합된 유기체로 진화했을 가능성이 큽니다.

• 공생 초기: 초기에는 세균이 세포 안에서 독립적으로 존재하면서 세포와 상호작용을 했고, 시간이 지나면서 세균은 세포의 일부분이 되어 세포와 협력하게 되었습니다.
• 변화된 유전자와 기능: 세균은 진핵세포 내에서 점차적으로 유전자와 기능이 변형되었으며, 현재의 미토콘드리아처럼 세포 내 에너지 생산을 담당하는 기관으로 변했습니다.

4. 미토콘드리아 기원의 중요한 의의

미토콘드리아의 기원은 여러 면에서 중요한 의미를 지닙니다. 그 중 하나는 진핵세포의 기원을 이해하는 데 중요한 단서를 제공한다는 점입니다. 미토콘드리아가 호기성 세균에서 유래했다는 사실은 진핵세포가 더 오래된 원시적인 세포들과 어떻게 결합하여 진화했는지를 보여주는 증거로, 진핵생물의 복잡한 생리학과 진화를 설명하는 데 중요한 역할을 합니다.

5. 미토콘드리아의 기원에 대한 대안 이론

내부공생설 외에도 미토콘드리아의 기원에 대한 다양한 이론이 제시되었습니다. 예를 들어, 미토콘드리아가 원래 진핵세포의 일부였다거나, 외부로부터 유입된 다른 종류의 세균이 미토콘드리아의 기원이 되었다는 주장 등이 있습니다. 하지만 현재로서는 내부공생설이 가장 널리 받아들여지고 있습니다.

결론

미토콘드리아는 원래 호기성 세균에서 유래하여 진핵세포와 공생하는 형태로 진화한 것으로, 이 과정을 통해 현재의 미토콘드리아가 존재한다고 보는 것이 가장 유력한 이론입니다. 미토콘드리아의 독립적인 DNA, 이분법적 분열, 리보솜 등의 특성은 이를 뒷받침하는 중요한 증거들입니다.

 

 

질문 : 서로 독립된 개체가(미토콘드리아와 진핵세포) 어떻게 공생할 수 있지? 유전자가 합쳐지는것인가?

 

서로 독립된 개체인 미토콘드리아와 진핵세포가 공생을 시작하는 과정은 매우 복잡하고 점진적인 변화였을 것으로 생각됩니다. 이 과정에서 미토콘드리아와 진핵세포는 유전자 합성뿐만 아니라 기능적으로도 상호작용을 하며 공생 관계를 형성했는데, 그 방식은 다음과 같이 설명할 수 있습니다.

1. 초기 공생 관계의 시작

미토콘드리아가 진핵세포와 공생 관계를 형성하기 전에는, 미토콘드리아는 독립적인 호기성 세균으로 존재했을 것입니다. 이 세균은 호흡을 통해 에너지를 생성할 수 있었고, 초기 진핵세포는 산소가 많은 환경에서 살아남기 위해 이 호기성 세균을 세포 내로 흡수하게 되었을 가능성이 큽니다.

• 세포 내 흡수: 원시 진핵세포가 산소를 이용한 에너지를 생산할 수 있는 능력이 부족했을 때, 호기성 세균을 세포 내에 흡수하여 세포가 산소를 효율적으로 활용할 수 있도록 했을 것입니다.
• 공생의 이점: 세균은 숙주 세포에 의해 보호받고 안정적인 환경에서 살아가며 산소를 이용한 에너지 생산을 도와주었고, 세포는 세균에게 영양분을 제공하는 상호 이익을 주고받았습니다.

2. 유전자 통합 과정

미토콘드리아와 진핵세포의 유전자는 어떻게 통합되었을까요?

• 유전자 상호작용: 시간이 지나면서 미토콘드리아와 진핵세포는 점차적으로 서로의 기능을 조정하며 더욱 긴밀하게 연관되었습니다. 초기에는 미토콘드리아가 독립적인 존재로 존재했지만, 진핵세포가 미토콘드리아의 유전자가 세포 기능에 필수적인 역할을 하도록 돕기 시작했을 것입니다.
• 미토콘드리아 유전자: 미토콘드리아는 여전히 독립적인 원형 DNA를 보유하고 있지만, 대부분의 유전자는 핵으로 이동하거나 핵과 협력하여 기능을 수행합니다. 이 과정에서 많은 미토콘드리아의 유전자들은 진핵세포의 핵으로 이동하거나, 핵과의 협력적인 역할을 하게 됩니다. 즉, 미토콘드리아가 독립적으로 기능하기 위해 필요했던 많은 유전자가 핵으로 이동하면서, 미토콘드리아와 핵은 상호 의존적 관계를 형성하게 됩니다.
• 유전자 흐름: 진핵세포 내에서 미토콘드리아와 핵은 서로 협력하는 방식으로 진화하며, 미토콘드리아는 주로 에너지 생성과 관련된 중요한 역할을 맡고, 핵은 세포의 성장과 분열을 조절하는 역할을 하게 됩니다. 따라서 미토콘드리아와 핵 간의 유전자 교환은 공생 관계의 중요한 부분을 차지합니다.

3. 미토콘드리아와 핵 간의 상호작용

미토콘드리아와 진핵세포는 이제 긴밀한 협력 관계를 유지하고 있으며, 그 관계는 단순한 기계적인 관계를 넘어 매우 복잡한 상호작용을 포함합니다.

• 에너지 생산: 미토콘드리아는 진핵세포 내에서 **ATP(아데노신 삼인산)**을 생성하는 주요 기관으로, 세포가 에너지를 효율적으로 사용할 수 있도록 돕습니다.
• 단백질 합성: 미토콘드리아는 여전히 자체적인 리보솜을 가지고 있으며, 일부 단백질을 합성할 수 있지만, 대부분의 미토콘드리아 단백질은 핵에서 전사된 후 세포질로 이동하여 미토콘드리아에 공급됩니다. 이처럼 두 세포 기관은 각각의 역할을 수행하면서도 서로 협력합니다.

4. 미토콘드리아와 진핵세포의 "유전자 합성"

유전자 합성이란 표현은 물리적으로 두 개체의 유전자가 완전히 합쳐지는 것을 의미하지는 않습니다. 대신, 미토콘드리아와 진핵세포는 유전자 공유와 협력을 통해 진화적으로 상호 의존적인 관계를 형성한 것입니다. 미토콘드리아의 원형 DNA는 여전히 세포 내에서 독립적으로 존재하지만, 많은 기능을 핵과 협력하여 수행합니다.

이러한 상호작용을 통해, 미토콘드리아의 유전자는 진핵세포 내의 핵 유전자와 협력하여, 에너지 생산을 위한 효율적인 시스템을 구축하고, 유전자 이동은 두 기관 사이의 협력적 진화를 가능하게 했습니다.

5. 미토콘드리아의 유전자 변화

미토콘드리아는 세포 내에서 독립적인 존재로 시작했지만, 시간이 지나면서 핵과의 유전자 상호작용과 기능적 협력이 강화되면서 미토콘드리아는 점차 숙주 세포의 일부분이 되었습니다. 이 과정에서 미토콘드리아의 유전자 중 상당수는 진핵세포의 핵으로 이동하여 핵 DNA와 함께 작동하게 되었습니다.

결론

미토콘드리아와 진핵세포는 초기에는 독립된 개체였지만, 공생 관계를 형성하면서 점진적으로 서로 의존적이고 협력적인 관계로 발전했습니다. 이 과정에서 미토콘드리아와 진핵세포의 유전자가 핵으로의 유전자 이동과 기능적 협력을 통해 상호작용하며, 진핵세포가 미토콘드리아를 내포한 구조로 발전해왔습니다. 미토콘드리아는 독립적인 호기성 세균에서 점차 진핵세포의 일부분으로 변화하였으며, 오늘날의 미토콘드리아는 세포 내에서 중요한 에너지 생산을 담당하는 기관으로 존재하고 있습니다.

 

질문 : 호기성 세균이었던 미토콘드리아의 DNA가 진핵세포의 핵으로 이동하는 방법은 뭐야?

호기성 세균이었던 미토콘드리아의 DNA가 진핵세포의 핵으로 이동하는 과정은 매우 복잡하고, 진화적인 과정을 통해 이루어진 것으로 여겨집니다. 이 과정에서 미토콘드리아는 독립적인 세균에서 점차적으로 세포 내의 중요한 기관으로 진화하면서, 유전자 이동이 일어났습니다. 이 과정은 수억 년에 걸친 진화에 의한 결과로, 세포와 미토콘드리아는 서로 긴밀한 협력 관계를 형성하게 되었습니다.

1. 미토콘드리아의 원래 구조와 유전자

미토콘드리아는 원래 호기성 세균에서 유래했다고 여겨지며, 고대의 원시 진핵세포가 미토콘드리아를 흡수하면서 시작된 공생 관계가 오늘날의 미토콘드리아로 발전했습니다. 초기에는 미토콘드리아가 독립적인 세균으로 존재했기 때문에, 그 유전자는 미토콘드리아 내부의 원형 DNA 형태로 보존되었습니다.

2. 핵으로의 유전자 이동

미토콘드리아의 DNA는 시간이 지나면서 진핵세포의 핵으로 일부 이동했으며, 이 과정은 진화적인 적응을 통해 점진적으로 이루어졌습니다. 핵으로 이동한 유전자는 미토콘드리아의 기능을 보조하거나, 미토콘드리아 내에서 일어나는 중요한 과정들을 조절하는 역할을 하게 됩니다.

유전자 이동의 과정:

1. 미토콘드리아의 DNA에서 유전자 이동: 미토콘드리아는 원래 독립적인 생명체였기 때문에 자신만의 유전 정보를 가지고 있었지만, 진핵세포와 점차적으로 협력 관계를 맺으면서 미토콘드리아의 일부 유전자가 진핵세포의 핵으로 이동하기 시작했습니다. 초기 공생 관계에서, 미토콘드리아는 세포의 중요한 기능을 보조하며 점차적으로 핵의 통제와 협력 아래 작업을 하게 됩니다.
2. 핵 내의 유전자 통합: 미토콘드리아에서 이동한 유전자는 세포의 핵 내 DNA와 통합되어, 미토콘드리아가 효율적으로 작동하도록 돕는 단백질을 생산할 수 있게 됩니다. 이 단백질들은 대개 미토콘드리아의 내막이나 다른 부위에 위치하여, 미토콘드리아가 정상적으로 기능할 수 있도록 합니다. 예를 들어, 미토콘드리아의 ATP 합성을 도와주는 단백질들이 핵에서 생성됩니다.
3. 유전자 전달 메커니즘: 유전자가 이동하기 위해서는 여러 단계를 거쳐야 합니다. 미토콘드리아의 일부 유전자가 핵으로 전달되기 위해선, 미토콘드리아의 RNA와 단백질 합성 시스템이 핵과 상호작용하며 필요한 단백질을 생성하도록 도와줍니다. 이동된 유전자들은 이제 핵 DNA의 일부로 기능하며, 미토콘드리아에 필요한 단백질을 생성하는데 기여합니다.
4. 유전자 전달을 위한 세포 신호: 미토콘드리아가 세포의 다른 부위에 있는 핵과 협력하기 위해, 미토콘드리아는 핵에서 나온 단백질을 받아들일 수 있는 기전을 발전시킵니다. 이 단백질들은 미토콘드리아로 이동하여, 미토콘드리아 내의 다양한 기능을 조절하고, 결국 세포 전체의 생리적 기능을 향상시킵니다.

3. 왜 유전자 이동이 일어났을까?

미토콘드리아에서 유전자 일부가 핵으로 이동한 이유는 진화적 이점 때문입니다. 미토콘드리아와 진핵세포가 공생 관계를 형성하면서, 세포 내부에서의 효율성을 높이기 위한 방향으로 진화가 이루어졌습니다.

• 에너지 효율성 향상: 미토콘드리아는 에너지 생성, 특히 ATP 합성에서 중요한 역할을 합니다. 세포 내에서 미토콘드리아가 효율적으로 작동하도록 하기 위해서는 미토콘드리아와 핵이 긴밀하게 협력해야 하며, 이를 위해 일부 유전자가 핵으로 이동하게 된 것으로 보입니다.
• 기능적 통합: 미토콘드리아가 독립적인 세균에서 세포의 일부분으로 진화하면서, 핵과의 상호작용이 필수적이었습니다. 핵의 유전자가 미토콘드리아의 기능을 조절하게 되면서, 두 기관은 기능적으로 통합되었고, 세포는 더 효율적으로 에너지를 생성하고, 그 에너지를 세포 내의 다른 활동에 활용할 수 있게 되었습니다.

4. 미토콘드리아 DNA와 핵 DNA의 차이점

현재 미토콘드리아는 여전히 독립적인 원형 DNA를 보유하고 있지만, 그 유전자 중 대부분은 핵으로 이동하여 핵 DNA의 일부가 되었습니다. 하지만 미토콘드리아는 여전히 일부 단백질을 합성할 수 있는 능력을 가지고 있으며, 미토콘드리아의 DNA는 주로 에너지 생산에 관련된 유전자를 포함하고 있습니다.

결론

미토콘드리아의 DNA가 진핵세포의 핵으로 이동한 과정은 진화적인 변화의 결과로, 이 과정에서 미토콘드리아와 진핵세포는 상호 의존적이고 협력적인 관계를 발전시켰습니다. 미토콘드리아는 원래 독립적인 호기성 세균에서 유래했지만, 세포 내에서 핵과 협력하여 효율적인 에너지 생산과 기능적 통합을 이루게 되었고, 이 과정에서 미토콘드리아의 일부 유전자는 핵으로 이동하여 세포 내에서 중요한 역할을 하게 되었습니다.

 

 

그럼 진핵 세포의 핵 안 DNA에 미토콘드리아를 만드는 DNA가 있고 그 DNA에 또한 미토콘드리아의 원형 DNA를 만드는 유전자도 들어있어? 즉 미토콘드리아는 진핵세포안에서 분열되긴 하지만 인간이 만들어질때 생기는 가장 첫번째 미토콘드리아는 어디서 유래해?

미토콘드리아는 진핵세포 내에서 분열을 통해 늘어나지만, 인간이 생겨날 때 처음 생성되는 미토콘드리아는 어디에서 유래하는지에 대해 더 구체적으로 살펴보겠습니다.

1. 미토콘드리아 DNA와 핵 DNA의 차이

우리는 미토콘드리아 내에서 원형 DNA를 발견할 수 있지만, 미토콘드리아의 유전자 대부분은 이미 핵 DNA에 통합되어 있습니다. 진핵세포의 핵 DNA는 미토콘드리아의 기능을 조절하는 단백질을 생성하고, 이 단백질들이 미토콘드리아로 이동하여 미토콘드리아 기능을 지원합니다.

따라서 핵 DNA와 미토콘드리아 DNA는 서로 협력하지만, 핵 DNA 안에는 미토콘드리아를 직접적으로 생성하는 유전자가 포함되어 있지 않습니다. 미토콘드리아는 미토콘드리아 DNA를 가지고 있으며, 그 자체로 분열하고 증식할 수 있는 능력을 가지고 있습니다.

2. 인간의 첫 번째 미토콘드리아는 어디서 유래했을까?

인간을 포함한 진핵세포 생명체의 첫 번째 미토콘드리아는 원시적인 세포가 호기성 세균을 내포하면서 시작된 공생 관계에서 유래했다고 여겨집니다. 즉, 미토콘드리아의 첫 번째 출발점은 고대의 호기성 세균입니다. 이 세균이 원시 진핵세포에 흡수되어 내부공생을 통해 미토콘드리아로 변형된 것입니다.

첫 번째 미토콘드리아의 유래:

• 초기 공생: 인간을 포함한 진핵세포의 첫 번째 미토콘드리아는 세포 내로 흡수된 호기성 세균에서 유래했습니다. 이 세균은 산소를 이용하여 에너지를 생성할 수 있었고, 원시적인 진핵세포는 이를 내포하면서 생존 경쟁에서 우위를 점하게 되었습니다.
• 유전자 이동: 시간이 지나면서 미토콘드리아는 세균에서 진핵세포의 일부분으로 진화했고, 미토콘드리아의 많은 유전자들은 핵으로 이동하여 핵 DNA의 일부가 되었으며, 미토콘드리아는 핵과 협력하여 세포 내에서 중요한 역할을 하게 되었습니다.
• 초기 미토콘드리아의 유전자: 최초의 미토콘드리아는 세포 내에서 독립적으로 분열할 수 있는 능력을 보유하고 있었으며, 이 능력은 현재까지도 유지되고 있습니다. 미토콘드리아의 원형 DNA는 여전히 존재하며, 이는 세균의 원형 DNA와 유사한 구조를 가지고 있습니다.

3. 미토콘드리아의 분열과 증식

미토콘드리아는 이분법을 통해 자기 복제를 합니다. 이는 미토콘드리아가 여전히 독립적인 생명체로서의 특성을 어느 정도 보유하고 있음을 의미합니다. 진핵세포 내에서 미토콘드리아는 세포가 분열할 때마다 분열하여 새로운 세포로 전달되며, 새로운 미토콘드리아는 분열을 통해 증식합니다.

• 미토콘드리아의 분열: 미토콘드리아는 자신의 원형 DNA를 복제하고 이분법적 분열을 통해 더 많은 미토콘드리아를 만들어냅니다.
• 미토콘드리아의 세포 내 역할: 미토콘드리아는 세포가 필요로 하는 **에너지(ATP)**를 생성하는 중요한 역할을 하며, 세포 내에서 점차적으로 핵과 협력하여 세포의 생리적 기능을 지원합니다.

4. 인간의 최초 미토콘드리아는 부모로부터 유전

미토콘드리아는 세포 내에서 분열하고 증식하지만, 인간이 생겨날 때 최초의 미토콘드리아는 부모에게서 유전됩니다. 중요한 점은 미토콘드리아는 주로 어머니에게서만 유전된다는 것입니다.

• 미토콘드리아의 유전: 인간을 포함한 대부분의 동물에서 미토콘드리아는 모계 유전으로만 전달됩니다. 이는 정자에는 미토콘드리아가 거의 포함되지 않기 때문입니다. 정자는 세포의 핵과 일부 세포질만을 제공하고, 미토콘드리아는 난자에서만 유전됩니다.
• 배아의 초기 미토콘드리아: 인간이 처음 태어날 때, 배아가 형성될 때 모친의 난자에 포함된 미토콘드리아가 최초의 미토콘드리아를 제공합니다. 이 미토콘드리아는 미토콘드리아 DNA를 보유하고 있으며, 그 후 미토콘드리아는 분열을 통해 수많은 세포에서 지속적으로 증식합니다.

5. 결론

인간을 포함한 모든 진핵세포 생명체의 첫 번째 미토콘드리아는 원시 호기성 세균에서 유래하며, 세포 내에서 공생 관계를 형성한 결과 현재의 미토콘드리아로 진화했습니다. 그러나 인간이 태어날 때 미토콘드리아는 주로 어머니에게서 유전되며, 최초의 미토콘드리아는 난자에서 유래합니다. 이 미토콘드리아는 분열을 통해 여러 세포로 퍼지며, 세포 내에서 ATP 합성 등 중요한 역할을 지속적으로 수행합니다.

 

질문 : 난자에 미토콘드리아가 있다고? 그건 어머니의 미토콘드리아인거지? 난자에 미토콘드리아가 전달되는 방식은 뭐지? 난자는 모체와 분리된 독립된 세포잖아

네, 맞습니다. 난자에 미토콘드리아가 포함되어 있으며, 그 미토콘드리아는 어머니의 미토콘드리아입니다. 다만, 난자는 독립된 세포이지만, 모체와 연결된 중요한 역할을 하며, 미토콘드리아의 전달 과정은 세포 분열 및 수정을 포함한 특수한 과정을 통해 이루어집니다.

1. 난자에 미토콘드리아가 포함되는 이유

난자는 모체의 생리적 기능을 바탕으로 미토콘드리아를 포함하고 있습니다. 미토콘드리아는 모계 유전을 통해 전달되기 때문에, 난자의 미토콘드리아는 어머니의 미토콘드리아입니다. 이는 미토콘드리아가 핵 DNA와는 달리, 원래 독립적인 세균에서 유래한 DNA를 보유하고 있기 때문입니다. 미토콘드리아는 모계 유전이 이루어지는 주요 세포소기관입니다.

2. 난자에서 미토콘드리아의 역할

난자는 성숙한 생식세포로서 다양한 유전 정보와 세포 내 장기들을 포함하고 있습니다. 미토콘드리아는 ATP 생성을 통해 세포에 에너지를 공급하는 중요한 역할을 하며, 이 에너지는 난자가 수정되고, 배아로 발전할 때 필수적인 에너지원이 됩니다.

• 난자의 미토콘드리아는 어머니의 것: 난자의 미토콘드리아는 어머니의 세포에서 유래하며, 난자에 포함된 미토콘드리아는 어머니의 유전자를 그대로 물려줍니다. 따라서 사람은 미토콘드리아 DNA를 어머니로부터만 물려받습니다.

3. 미토콘드리아의 전달 방식

수정이 이루어졌을 때, 정자는 주로 핵 DNA를 전달하고, 미토콘드리아는 전달되지 않습니다. 이는 정자가 미토콘드리아를 거의 포함하지 않기 때문입니다. 즉, 정자는 핵 DNA와 몇몇 세포질 물질을 난자에 전달하지만, 미토콘드리아는 전달되지 않습니다.

미토콘드리아의 전달 과정:

1. 난자의 미토콘드리아: 난자에 포함된 미토콘드리아는 이미 어머니의 미토콘드리아이며, 이 미토콘드리아는 원형 DNA를 가지고 있습니다.
2. 정자와 난자의 결합: 수정이 일어나면, 정자의 핵은 난자에 결합하지만, 정자의 미토콘드리아는 난자 내로 들어가지 않습니다. 사실, 정자의 미토콘드리아는 수정 직후 분해되거나 배제되는 경우가 대부분입니다.
3. 미토콘드리아의 모계 유전: 따라서 인간을 포함한 대부분의 동물에서는 미토콘드리아가 어머니로부터 자식에게만 전달됩니다. 부모로부터 자식에게 전달되는 유전자 중에서 미토콘드리아의 유전자만은 어머니에서만 유전되고, 아버지에게서 유전되지 않습니다.

4. 왜 미토콘드리아는 모계 유전되는가?

이 현상은 미토콘드리아의 기원과 관련이 있습니다. 미토콘드리아는 원래 독립적인 호기성 세균에서 유래했기 때문에, 세균의 DNA 구조와 유사한 원형 DNA를 가지고 있습니다. 과학자들은 미토콘드리아가 진화적으로 세포 내의 내생적 공생을 통해 독립적인 세균에서 세포 내 소기관으로 변형되었고, 미토콘드리아의 유전 정보는 대부분 핵으로 이동했지만, 미토콘드리아의 DNA는 여전히 원형 구조를 유지한다고 설명합니다.

따라서, 미토콘드리아는 세포 내에서 독립적으로 분열하고 복제될 수 있으며, 이 분열은 모체 세포 내에서 일어난다는 특징을 가집니다. 수정 시, 정자는 미토콘드리아를 거의 전달하지 않기 때문에, 모계 유전이 이루어집니다.

5. 결론

미토콘드리아는 어머니의 난자에서 유래하며, 부모가 수정할 때 정자에는 미토콘드리아가 포함되지 않고, 미토콘드리아는 어머니로부터 자식에게만 유전됩니다. 이는 미토콘드리아가 모계 유전을 따르며, 독립적인 호기성 세균에서 유래하여 세포 내 소기관으로 진화하는 과정에서 비롯된 것입니다

 

 

질문 : 미토콘드리아는 세포를 넘나들 수 있는거야?

미토콘드리아는 세포를 넘나들 수 없습니다. 즉, 미토콘드리아는 특정 세포 내부에서만 존재하며, 세포 간에 자유롭게 이동할 수는 없습니다. 그럼에도 불구하고, 미토콘드리아는 세포 내에서 동적이고 이동 가능한 구조로, 세포 내에서 특정 위치로 이동하거나 위치를 변경할 수는 있습니다. 하지만 한 세포에서 다른 세포로 이동하는 것은 불가능합니다.

1. 미토콘드리아의 이동 (세포 내에서)

미토콘드리아는 세포 내에서 매우 중요한 역할을 하며, 그 기능을 제대로 수행하기 위해 세포 내에서 특정 위치로 이동할 수 있습니다. 예를 들어:

• 에너지 수요가 높은 곳으로 이동: 미토콘드리아는 에너지 요구량이 많은 곳으로 이동할 수 있습니다. 예를 들어, 근육 세포에서 미토콘드리아는 근육 수축에 에너지를 공급하기 위해 근섬유가 활동하는 곳으로 이동할 수 있습니다.
• 세포 분열 중 위치 조정: 세포 분열 중 미토콘드리아는 세포의 중심으로 이동하여, 두 딸 세포로 균등하게 분배될 수 있도록 조정됩니다.
• 다양한 세포 활동에 따른 이동: 미토콘드리아는 세포의 신호나 세포 내부의 필요에 따라 세포 내에서 이동하며, 필요한 에너지를 효율적으로 공급하기 위해 그 위치를 바꿀 수 있습니다.

2. 세포 간 이동은 불가능

미토콘드리아는 한 세포 안에서만 존재하며, 다른 세포로 자유롭게 이동하거나 이동하지 않습니다. 세포 간에 미토콘드리아가 이동하려면 세포 간 연결이나 특별한 메커니즘이 필요하지만, 자연적인 상태에서 미토콘드리아는 그렇게 움직이지 않습니다.

세포 간 미토콘드리아 이동이 일어날 수 있는 특수한 경우는 연구 수준에서 실험적으로 관찰되었거나, 특정 질병이나 바이러스 감염에 의해 세포 간 물질이 교환되는 경우일 수 있습니다. 예를 들어:

• 세포 간 물질 교환: 일부 특수한 상황에서 세포 간의 인터랙션이나 소통을 통해 미토콘드리아의 일부 구성 요소가 다른 세포로 이동할 수 있는 가능성이 연구되고 있습니다. 그러나 이런 경우는 매우 특수하고, 미토콘드리아가 자유롭게 세포를 넘나드는 것은 아닙니다.
• 바이러스나 감염에 의한 세포 간 이동: 일부 연구에서는 바이러스나 병원균이 세포 내 구조물들을 이동시키는 방법에 대해 다루고 있으며, 이런 경우에 일부 미토콘드리아 관련 단백질이나 DNA가 세포 간에 전파되는 것이 발견될 수 있습니다.

3. 미토콘드리아는 고유의 세포 내 환경에서만 존재

미토콘드리아는 세포 내 에너지 생산에 중요한 역할을 하며, 그 내부에는 자체적인 DNA와 리보솜 등이 존재하여 자체적인 단백질 합성도 가능합니다. 미토콘드리아는 이처럼 세포 내 독립적인 환경을 유지해야 하므로, 다른 세포로 이동할 필요는 없습니다.

• 미토콘드리아의 분열: 미토콘드리아는 독립적으로 분열하여 수를 늘리며, 세포가 분열할 때 미토콘드리아도 균등하게 나누어집니다. 이는 미토콘드리아가 세포 내에서만 자기 복제를 통해 수를 늘릴 수 있음을 의미합니다.

결론

미토콘드리아는 한 세포 내에서만 존재하며, 세포 간 이동은 자연적인 상태에서는 일어나지 않습니다. 다만, 세포 내에서는 위치 조정과 이동을 통해 필요에 따라 에너지를 효율적으로 공급하며, 세포 내 다양한 활동을 지원합니다.

 

 

질문 : 배아 시기에 원시 난모세포가 형성되는데 그 안에 미토콘드리아가 어떻게 들어가는거야

배아 시기에 원시 난모세포(oogonium)가 형성될 때, 그 안에 미토콘드리아는 어머니의 난자로부터 전달됩니다. 이는 미토콘드리아가 모계 유전되는 이유와 관련이 있습니다. 미토콘드리아는 독립적인 유전 정보를 가지는 세포 소기관이기 때문에, 미토콘드리아는 어머니의 미토콘드리아에서 유래하며, 난자와 관련된 모든 미토콘드리아는 어머니의 미토콘드리아로부터 나옵니다.

미토콘드리아의 배아 시기 전달 과정

1. 미토콘드리아의 전달
   • 미토콘드리아는 세포질에 존재하며, 세포가 분열할 때, 미토콘드리아는 세포질에 포함된 상태로 딸 세포에 분배됩니다. 이 과정에서 어머니의 미토콘드리아는 자식 세포로 전달됩니다.
   • 배아 시기에, 원시 난모세포(oogonium)가 생성될 때, 이 세포는 미토콘드리아를 이미 포함하고 있으며, 이는 모체의 미토콘드리아에서 유래한 것입니다. 이때 미토콘드리아는 어머니의 난자에 포함된 미토콘드리아로부터 전달된 것입니다.
2. 난소 내 미토콘드리아의 증식
   • 배아 시기부터 난소 내 원시 난모세포가 분열을 시작하면, 이들 세포는 세포질에 포함된 미토콘드리아를 나누어가며 복제하고 분배합니다. 미토콘드리아는 세포 분열 시 세포 내에서 분배되며, 각 딸 세포는 동일한 미토콘드리아를 포함하게 됩니다.
   • 미토콘드리아는 자기 복제 능력을 가지고 있어, 세포가 분열할 때 미토콘드리아도 복제되어 새로운 미토콘드리아가 생성됩니다. 따라서 원시 난모세포가 분열하여 난모세포(primary oocyte)를 형성할 때, 그 안에는 모체의 미토콘드리아가 분포된 상태로 존재하게 됩니다.
3. 미토콘드리아의 모계 유전
   • 미토콘드리아는 핵 DNA와는 달리 독립적인 원형 DNA를 가지고 있습니다. 이 미토콘드리아 DNA는 어머니로부터만 자식에게 전달됩니다. 정자에는 미토콘드리아가 거의 포함되지 않기 때문에, 난자 내의 미토콘드리아는 어머니의 미토콘드리아와 동일한 유전 정보를 전달합니다.
4. 배아 시기부터 성숙기까지 미토콘드리아의 역할
   • 미토콘드리아는 세포 내에서 에너지 생산을 담당합니다. 배아 시기부터 미토콘드리아는 세포 분열과 발달 과정에서 중요한 역할을 합니다. 난모세포는 미토콘드리아를 포함하여 성장하고, 이후 성숙한 난자로 발전합니다.
   • 성숙한 난자가 배란될 때, 이 난자는 어머니의 미토콘드리아를 포함하며, 그 후에 자손에게 모계 유전되는 미토콘드리아를 전달하게 됩니다.

결론

미토콘드리아는 배아 시기에 원시 난모세포가 형성될 때, 어머니의 미토콘드리아에서 유래하여 세포 내에서 분배됩니다. 미토콘드리아는 모계 유전이기 때문에, 배아 시기부터 난자가 성숙하고 배란될 때까지, 미토콘드리아는 어머니로부터 자식에게 전달되며, 이는 모든 미토콘드리아가 어머니의 미토콘드리아로부터 유래한다는 점을 의미합니다.

 

 

질문 : 그럼 거슬러올라가면 인간으로 진화하기 훨씬도 전에, 즉 미토콘드리아가 공생을 시작했을때에의 진핵 세포도 혹시 분열로 생식했던걸까. 스스로가 생식세포였던걸까. 왜냐하면 일반세포에서 생식세포로의 미토콘드리아 전달은 일어나지 않으니까

미토콘드리아가 공생을 시작했던 초기 진핵세포의 생식 방식에 대해 질문하셨는데, 이는 매우 중요한 질문입니다. 미토콘드리아의 공생적 기원을 이해하려면, 초기 진핵세포가 어떻게 생식했는지를 살펴볼 필요가 있습니다. 다음은 이와 관련된 내용을 설명합니다.

1. 미토콘드리아의 공생 기원

미토콘드리아는 원래 호기성 세균이었던 것으로 추정됩니다. 이 호기성 세균이 진핵세포와 공생을 시작한 과정에서, 두 생명체가 상호 이익을 주고받으며 공생 관계를 형성하게 되었습니다. 이 공생 관계가 얼마나 오래되었는지는 명확히 알려져 있지 않지만, 미토콘드리아가 공생을 시작한 시점에서 진핵세포는 이미 세포 분열을 통해 증식하고 있었습니다.

2. 초기 진핵세포의 생식 방식

초기 진핵세포가 미토콘드리아와 공생을 시작했을 때, 진핵세포의 생식 방식은 오늘날의 유성생식이나 무성생식과는 차이가 있을 수 있습니다. 이 초기 진핵세포는 아마도 무성 생식 방식으로 증식했을 가능성이 큽니다. 무성 생식에서는 세포가 분열하여 새로운 개체를 만들어냅니다. 즉, 복제와 유사한 방식으로 자손을 만들었을 가능성이 있습니다.

이 과정에서 초기 진핵세포는 세포 분열을 통해 자식 세포를 만들었으며, 이때 미토콘드리아는 세포 분열을 거쳐 새로운 세포에 복제되어 전달되었을 것입니다.

3. 미토콘드리아와 세포 분열

미토콘드리아는 독립적인 원형 DNA를 가지고 있기 때문에, 세포 분열 시 자기 복제를 통해 새로운 세포에 복제된 미토콘드리아가 전달됩니다. 이는 진핵세포가 무성 생식 방식으로 증식하던 초기 시절에도 미토콘드리아가 자식 세포로 전달되었을 가능성을 제시합니다.

초기 진핵세포가 세포 분열을 통해 증식하면서 미토콘드리아도 그 과정에 따라 세포질을 통해 자식 세포에 분배되었고, 이후 미토콘드리아의 유전자 일부가 진핵세포의 핵 DNA로 통합되었을 것으로 보입니다.

4. 세포에서 생식세포로의 미토콘드리아 전달

오늘날의 진핵생물에서는 미토콘드리아가 생식세포로 전달되는 방식이 있지만, 초기 진핵세포에서는 생식세포와 일반세포의 구분이 오늘날과 같지 않았을 것입니다. 초기 진핵세포에서는 세포 분열로 새로운 세포를 만들면서, 그 과정에서 미토콘드리아가 함께 전달되었습니다. 이후 점차적으로 세포 유형이 분화되면서 특정 세포들이 생식세포로 분화하고, 그때부터 미토콘드리아는 어머니의 생식세포에서만 전달되는 방식으로 고정되었을 가능성이 큽니다.

5. 결론: 초기 진핵세포의 생식과 미토콘드리아의 전달

• 초기 진핵세포는 세포 분열을 통해 증식했으며, 무성 생식 방식이었을 가능성이 높습니다. 이때 미토콘드리아는 세포 분열 과정에서 복제되어 새로운 자식 세포에 전달되었습니다.
• 초기 공생 시점에서 미토콘드리아는 세포 내 독립적인 역할을 하면서 세포 분열을 통해 자식 세포로 전달되었을 것입니다.
• 미토콘드리아가 생식세포로만 전달되는 방식은 진핵세포의 진화 과정에서 생긴 변화이며, 초기에는 세포 분열을 통해 미토콘드리아가 모든 자식 세포로 전달되었습니다.

따라서, 미토콘드리아가 공생을 시작할 당시, 초기 진핵세포는 아마도 무성 생식을 통해 번식했고, 그 과정에서 미토콘드리아는 세포 분열을 통해 자식 세포로 전달되었을 가능성이 큽니다.