コンテンツ
- 細胞分裂と単純な真核生物
- 細胞分裂とより複雑な真核生物
- 染色体と還元
- 染色体数学と遺伝性疾患
- 減数分裂の段階
- 減数分裂Iの間に何が起こるか？
- 減数分裂II、前期IIで何が起こりますか？
- 減数分裂II、中期IIで何が起こるのか？
- 減数分裂II、後期IIで何が起こるか？
- 減数分裂II、テロフェーズIIで何が起こるか？
- 減数分裂はいつヒトで起こるのか？
- 待って、何？減数分裂の停止と開始
有性生殖という用語を聞いても、すぐに細胞分裂を想像できないかもしれません（すでに細胞生物学の愛好家でない限り）。ただし、特定のタイプの細胞分裂 減数分裂 このタイプの生殖に適した配偶子または性細胞を作成するため、有性生殖が機能するために重要です。
科学者と科学教師は時々減数分裂を呼びます 削減課。これは、配偶子になる運命にある生殖細胞が 減らす 彼らの前の染色体の数 割る 人間の精子や卵細胞、植物の胞子細胞などの性細胞を生産します。
この還元分割は、世代から世代への正しい数の染色体を維持し、子孫の遺伝的多様性も保証します。
細胞分裂と単純な真核生物
有糸分裂と減数分裂の両方を含む細胞分裂は、単に 親細胞 2つ（またはそれ以上）に分割する 娘細胞。この分裂は、細胞が性的または無性的に生殖することを可能にします。
アメーバや酵母などの単細胞真核生物は、有糸分裂を使用して、無性生殖時に親細胞と同一の娘細胞に分裂します。これらの娘細胞は親細胞の正確なレプリカであるため、遺伝的多様性は最小限です。
関連コンテンツ：Sフェーズ
細胞分裂とより複雑な真核生物
人間などの有性生殖を使用するより複雑な真核生物では、 有糸分裂 また、重要な役割を果たしています。これらには、細胞成長と組織治癒が含まれます。
あなたの体が成長するか、または常に脱落する皮膚細胞を交換する必要があるとき、その部位の細胞は有糸分裂を受けて、失われた細胞を交換するか、バルクを追加します。創傷治癒の場合、損傷した組織の端にある細胞は有糸分裂を受けて損傷を閉じます。
のプロセス 減数分裂一方で、複雑な真核生物が性的に生殖するために配偶子を作る方法です。この細胞プログラムは染色体にエンコードされた遺伝情報をシャッフルするため、娘細胞は親細胞（または他の娘細胞）の同一のコピーではなく、遺伝的に一意です。
この一意性により、一部の娘細胞が生存に適している可能性があります。
染色体と還元
染色体は、遺伝物質の鎖を特殊なタンパク質と呼ばれるもので包むことによってパッケージ化されたDNAの形です ヒストン。各染色体には数百または数千の遺伝子が含まれており、他の人とは異なる特性をコードしています。人間は通常、23組の染色体、または身体のすべてのDNA含有細胞に合計46個の染色体を持っています。
配偶子を作成するときに数学が機能するように、親 二倍体細胞 46個の染色体がある場合、それぞれ23個の染色体を持つ半数体の娘細胞になるには、それぞれの染色体のセットを半分に減らす必要があります。
精子と卵細胞は 半数体細胞 彼らは受精中に一緒になって新しい人間を作り、本質的に彼らが運ぶ染色体を結合するからです。
染色体数学と遺伝性疾患
これらの細胞の染色体数が減数分裂によって減らされなかった場合、結果として生じる子孫は46個ではなく92個の染色体を持ち、次世代は184個などを持ちます。世代ごとに染色体の数を保存することは、各世代が同じ細胞プログラムを使用できるようにするため重要です。
余分な（または欠落している）染色体でさえ、深刻な 遺伝性疾患.
たとえば、ダウン症候群は21番染色体の余分なコピーがある場合に発生し、この障害を持つ人々に46番ではなく47番の染色体を与えます。
減数分裂中にエラーが発生する可能性がありますが、配偶子に分割する前に染色体の数を減らす基本的なプログラムにより、ほとんどの子孫が正しい数の染色体で終了することが保証されます。
減数分裂の段階
減数分裂には、減数分裂Iと減数分裂IIと呼ばれる2つの段階があり、これらは連続して起こります。減数分裂Iは、ユニークな2つの半数体娘細胞を生成します 染色分体、これは染色体の前駆体です。
減数分裂IIは、これらの2つの半数体娘細胞を第1期から4つの半数体娘細胞に単純に分割するため、有糸分裂といくぶん類似しています。ただし、有糸分裂はすべての体細胞で発生しますが、減数分裂は、人間の精巣や卵巣などの生殖組織でのみ発生します。
減数分裂の各フェーズにはサブフェーズが含まれます。減数分裂Iの場合、これらは前期I、中期I、後期Iおよび終期Iです。減数分裂IIの場合、これらは前期II、中期II、後期IIおよび終期IIです。
減数分裂Iの間に何が起こるか？
減数分裂IIの基本を理解するには、減数分裂の第2フェーズが第1フェーズに基づいているため、減数分裂Iの基本を理解しておくと役立ちます。サブフェーズに配置された一連の規制されたステップを介して、減数分裂Iと呼ばれるペア染色体を引き出します 相同染色体、 各極に23個の染色体のクラスターが含まれるまで、親細胞を細胞の反対側に配置します。この時点で、セルは2つに分割されます。
これらの縮小された染色体のそれぞれは、と呼ばれる2つの姉妹鎖を含む 姉妹染色分体、 によって開催された セントロメア。これらを要約版で描くのが最も簡単です。これは蝶のように見えると想像できます。翼の左側のセット（1つの染色分体）と翼の右側のセット（2番目の染色分体）は、体（動原体）でつながっています。
減数分裂Iには、子孫の遺伝的多様性を保証する3つのメカニズムも含まれています。交配中、相同染色体はDNAの小さな領域を交換します。後で、ランダム分離により、これらの染色体からの遺伝子の2つのバージョンがランダムに独立して配偶子にシャッフルされます。
独立した品揃えにより、姉妹染色分体は別々の配偶子になります。全体として、これらのメカニズムは遺伝子デッキをシャッフルし、遺伝子の多くの可能な組み合わせを生成します。
減数分裂II、前期IIで何が起こりますか？
減数分裂Iが完了すると、減数分裂IIが引き継ぎます。減数分裂IIの第1期（前期IIと呼ばれる）の間に、細胞は細胞分裂に必要な機械を準備できます。まず、細胞核の2つの領域、核小体と核膜が溶解します。
次に、姉妹染色分体 凝縮する、つまり、脱水して形状を変えてよりコンパクトになります。それらは、クロマチンと呼ばれる凝縮されていない状態よりも、厚く、短く、組織化されたように見えます。
セルの 中心体、または微小管組織化センターは、細胞の反対側に移動し、それらの間に紡錘を形成します。これらのセンターは、細胞内で多種多様な役割を果たすタンパク質フィラメントである微小管を生成および編成します。
前期IIの間、これらの微小管は 紡錘繊維 最終的に減数分裂IIの後期に重要な輸送機能を実行します。
減数分裂II、中期IIで何が起こるのか？
中期IIと呼ばれる2番目のフェーズは、姉妹染色分体を細胞分裂の適切な位置に移動することです。これを行うには、これらのスピンドル繊維が セントロメア、これはベルトのように姉妹染色分体、または左右の翼が姉妹染色分体であると想像した蝶の体を一緒に保持するDNAの特殊な領域です。
セントロメアに接続されると、紡錘体繊維はその局在化メカニズムを使用して、姉妹染色分体を細胞の中心に押し込みます。それらが中心に到着すると、紡錘体繊維は細胞の正中線に沿って並ぶまで姉妹染色分体を押し続けます。
減数分裂II、後期IIで何が起こるか？
姉妹染色分体が正中線に沿って並んでおり、紡錘体繊維に動原体で結合しているため、それらを娘細胞に分割する作業を開始できます。姉妹染色分体に付着していない紡錘体繊維の末端は、細胞の両側にある中心体に固定されています。
紡錘体繊維は収縮し始め、姉妹染色分体を分離するまで離します。この間、中心体での紡錘体繊維の収縮はリールのように作用し、姉妹染色分体を互いに引き離し、細胞の反対側に引きずります。科学者は姉妹染色分体と呼ぶようになりました 姉妹染色体、個別のセル宛て。
減数分裂II、テロフェーズIIで何が起こるか？
紡錘繊維が姉妹染色分体を別々の姉妹染色体にうまく分割し、それらを細胞の反対側に輸送することに成功したので、細胞自体は分割する準備ができています。まず、染色体は凝縮を解き、通常の糸のような状態に戻ります。 クロマチン。スピンドル繊維が仕事を行ったので、それらはもはや必要ではないので、スピンドルは分解します。
セルが今やるべきことは、次のメカニズムによって2つに分割されます。 細胞質分裂。これを行うには、核膜が再び形成され、細胞の中心に沿ってくぼみ溝と呼ばれるくぼみを作ります。細胞がこの溝をどこに描くかを決定する方法は不明のままであり、細胞質分裂を研究する科学者の間で激しい議論の対象となっている。
アクチン-ミオシン収縮環と呼ばれるタンパク質複合体は、細胞膜（および植物細胞の細胞壁）を細胞質分裂の溝に沿って成長させ、細胞を2つにつまむ。姉妹染色体が別々の側面に分離された状態で、分裂溝が正しい位置に形成された場合、姉妹染色体は現在、別々のセルにあります。
これらは現在、精子細胞または卵細胞（または植物の胞子細胞）として知られるユニークで多様な遺伝情報を含む4倍体の娘細胞です。
減数分裂はいつヒトで起こるのか？
減数分裂の最も興味深い側面の1つは、減数分裂が人間で発生する場合です。思春期の始まりを過ぎた男性の場合、減数分裂は絶えず起こり、1ラウンドあたり4つの半数体精子細胞を生成し、それぞれが卵細胞を受精させ、機会があれば子孫を生成します。
女性の人間になると、減数分裂のタイムラインは異なり、より複雑で、はるかに奇妙です。思春期から死まで絶えず精子細胞を生産し続ける男性の人間とは異なり、女性の人間はすでに卵巣組織内に生涯の卵の供給で生まれています。
待って、何？減数分裂の停止と開始
それは少し心を吹き飛ばしますが、女性の人間はまだ胎児である間に減数分裂Iの一部を受けます。これにより、胎児の卵巣内に卵細胞が生成され、その後、減数分裂は、ホルモン産生により誘発されるまで、本質的にオフラインになります 思春期.
その時点で、減数分裂は一時的に再開しますが、減数分裂IIの中期II期で再び停止します。卵が受精した場合のみ、バックアップが開始され、プログラムが完了します。
減数分裂プログラム全体では、男性のヒトに対して4つの機能的な精子細胞が生成されますが、女性のヒトに対して1つの機能的な卵細胞と、 極体.
ご覧のとおり、有性生殖には精子と卵子が出会う以上のものが含まれます。実際には、遺伝的シャッフリングのおかげで、潜在的な各子孫が適切な数の染色体を持ち、生存のユニークなチャンスを確保するために連携する非常に複雑な細胞分裂プログラムのセットです。