有糸分裂：定義、段階および目的

コンテンツ

• TL; DR（長すぎる;読まなかった）
• 有糸分裂と減数分裂
• 有糸分裂の4つの段階
• 前期：核膜が溶解する
• 中期：紡錘繊維は染色体に付着する
• 後期：姉妹染色分体が分離するとき
• テロフェーズ：新しい核膜の形成と細胞分裂

すべての生物は細胞で構成されています。バクテリア、古細菌、一部の植物、真菌、その他の単細胞生物など、細胞が1つしかないものもあります。すべての動物とほとんどの植物種を含む多くの生物は多細胞です。しかし、すべての種は、人間であっても単一の細胞として生命を始めます。細胞分裂がなければ、生命は存在できません。生物は、増殖するためだけでなく、増殖するために細胞分裂を使用します（生物が複数の細胞で構成されている場合）。体内の細胞は頻繁に、または分裂の準備をしています。セルの寿命の間に何十回も分割するものもあります。他の細胞は一生あなたと一緒にあり、それらが分裂するのはそれらが最初に別の細胞から分裂するときだけです。

細胞は分裂する速度が異なりますが、成長と細胞分裂の慎重に振り付けられたルーチンは、成長するヒト胚で起こるか、骨折が治癒するのを待つ大学生で起こるか、さらには細胞ごとに同じです最近芽を発芽させ始めたばかりの庭に種を植えました。この継続的に繰り返されるルーチンは細胞周期と呼ばれ、間期と有糸分裂という2つの主要な段階で構成されています。これらの2つの段階にはそれぞれいくつかのステップが含まれます。有糸分裂は、細胞が遺伝情報をコピーして核を複製する細胞周期の段階であるため、細胞は2つに分裂できます。

TL; DR（長すぎる;読まなかった）

細胞周期は、生細胞が成長および分裂する連続した繰り返し機能です。細胞周期の第1期は間期であり、ギャップ期1、合成期、およびギャップ期2の3つの段階で構成されます。第2期は有糸分裂であり、前期、中期、後期、終期の4つの期があります。有糸分裂の間、核はその遺伝物質を複製して分裂し、2つの同一の娘細胞をもたらします。

有糸分裂と減数分裂

有糸分裂と減数分裂という用語を混同することがよくあります。これらは両方とも細胞分裂に関係しているため、密接に関連する用語ですが、根本的に結果が異なる、異なるプロセスでもあります。違いを知ることが重要です。細胞周期は、生物の細胞が成長し、分裂の準備をし、分裂し、再び開始する継続的な更新プロセスです。有糸分裂は、分裂する細胞周期の段階です。細胞には倍数体と呼ばれるものがあります。これは細胞内の染色体の数です。これは変数Nで表されます。ヒトでは、染色体はペアでグループ化され、ヒト細胞（生殖細胞を除く）が2倍体、つまり2Nになります。有糸分裂は、元の細胞と遺伝的に同一である2つの娘細胞をもたらし、両方とも2N倍数性の数を持ちます。一部の種では、有糸分裂により、例えば4Nまたは7NまたはNの娘細胞が生じる場合がありますが、それらは常に親細胞と同じ倍数体数を持ちます。

減数分裂は、有性生殖に関与する種の細胞分裂の別個のプロセスです。配偶子形成に使用されます。これは、体が配偶子または性細胞を作成する方法です。ヒトでは、これらの細胞は精子（精子）と卵子（卵）です。 2N細胞は、娘細胞を生成するために、有糸分裂の細胞分裂と類似しているが同じではない一連の細胞分裂段階を経る。有糸分裂と減数分裂の両方において、細胞分裂の結果、親細胞が娘細胞に置き換わります。有糸分裂とは異なり、減数分裂は2つではなく4つの娘細胞をもたらし、遺伝情報を再結合するため、互いに同一ではありません。さらに、4つの娘細胞のそれぞれは、倍数のNを持っています。

多くの種は人間のように二倍体ではないため、他の種の配偶子娘細胞はNの倍数体数を持たない場合がありますが、親細胞の倍数体数の半分または半数体になります。これは、有性生殖中に、これらの半数体配偶子の1つが、通常は異なる性別の個体からの半数体配偶子と融合し、ユニークなゲノムを持つ二倍体接合子を形成するためです。人間では、これは、精子が卵子と融合して妊娠を開始したときに起こります。結果として生じる接合体は、胚、そして胎児に成長します。そして、生まれた結果として生じる人間は、減数分裂中に起こる遺伝子組換えのために、以前とは異なる遺伝子コードを持ちます。細胞の成長と有性生殖における有糸分裂と減数分裂の類似点と相違点に関する詳細をご覧ください。

有糸分裂の4つの段階

有糸分裂の4つの段階は次のとおりです。

それらは、有糸分裂期、または有糸分裂亜期としても知られています。前中期と呼ばれるステージが最初と2番目の間に追加されることがあります。いくつのステージが記述されているかに関係なく、分割は細胞レベルで何が起こるかに影響を与えない人工的なものです。科学者は、これらの段階が微生物学について互いに理解し、コミュニケーションをとるのに役立つと感じています。しかし、自然界では、細胞周期は、中期の終わりと後期の始まりを知らせる休止なしに、流動的かつ連続的に起こっています。有糸分裂が始まる前に、間期は終了しなければなりません。間期は、細胞が成長してその仕事をする細胞周期の一部であり、その仕事が植物幹の神経細胞、平滑筋細胞または血管組織細胞であろうとなかろうと。間期には3つの段階があり、これらは次のとおりです。

ギャップ期の間、細胞は成長します。 S期の間、細胞は日々の仕事を続けますが、DNAも複製します。これは、ゲノム内のすべての単一染色体のコピーを作成することを意味します。 S期の終わりまでに、核には2倍の染色体があります。染色体の各同一コピーはセントロメアと呼ばれるものによって結び付けられ、現在ではペア全体が染色体と呼ばれ、各個体は姉妹染色分体と呼ばれています。ギャップ期2の終わりに始まる有糸分裂の途中まで、彼らはこのようにとどまります。

前期：核膜が溶解する

前期は、有糸分裂の4つの段階の最初で最も長い段階です。前期は、ヒト細胞で完了するのに約36分かかります。中心小体は、細胞の核の近くにある微小管で作られた構造で、細胞の反対側に移動します。中心小体は中心体と呼ばれるより大きな構造の一部です。後に、これらは核の分割に重要な役割を果たすでしょう。核膜は溶解し、染色体は自由に浮遊します。 DNAはクロマチンの鎖の周りに非常に密に凝縮し、顕微鏡下で見ることができるように染色体をかさばります。細胞周期の他の時点では、それらは見えません。染色体が後の段階で細胞内を動き始めると、この凝縮は核分裂を単純化します。

中期：紡錘繊維は染色体に付着する

中期は短い段階で、わずか3分間続きます。中期では、細胞極の中心小体から成長（複製）している微小管が染色体に到達します。彼らは染色体に付着し始めます。それらは動原体と呼ばれる動原体上のタンパク質束に付着します。微小管は紡錘繊維とも呼ばれます。中心小体から成長する他の紡錘繊維があり、それらは染色体に付着しないが、反対側から成長する紡錘繊維に到達して互いに付着する。染色体に付着する紡錘体繊維は動原体微小管と呼ばれ、互いに付着するものは極間微小管と呼ばれます。動原体微小管は、中期プレートと呼ばれる細胞の中央面に沿って染色体を整列させます。これは、細胞極の各中心小体の中間にある想像上の線です。染色体はこのプレートに沿って並んでおり、次のステップに備えます。中期前期と呼ばれる中期前期の中間期に注目する科学者もいますが、中期前期のいくつかの特徴と中期のいくつかの特徴を取りますが、多くの科学者はそうではありません。

後期：姉妹染色分体が分離するとき

有糸分裂の第三段階は後期と呼ばれます。中期のように、それはわずか3分間続きます。後期は、中期に特定の条件が満たされた場合にのみ開始されます。各染色体には動原体があり、姉妹染色分体を結合しています。中期では、各中心体から発する1本の紡錘繊維（細胞の反対極の軸）が染色体の動原体に付着する必要があります。細胞は、各染色体に2本の紡錘繊維が付着するまで後期に移動しません。いずれかの染色体上の紡錘体の両方が同じ中心体からのものである場合、それはまた細胞が後期に移動するのを防ぎます。エラーは遺伝的変異を引き起こすため、細胞周期にはエラーが発生しないことを確認するための多くのチェックポイントがあります。

中期では、紡錘体繊維のそれぞれが、一方の姉妹染色分体または他方に固定されるように動原体に付着した。後期中に、紡錘体繊維が短くなり、これにより姉妹染色分体が分離し、細胞の反対側に向かって互いに離れます。それらが分離すると、セントロメアも分裂し、半分が各姉妹染色分体と一緒になります。倍数性は常に細胞内にある染色体の数のカウントであり、染色体の数は常に細胞内にあるセントロメアの数のカウントです。動原体が2つに分かれたとき、それらはそれぞれ独自の動原体になり、それは各姉妹染色分体がそれ自身の染色体になったことを意味します。それは今度は倍数が倍になったことを意味します。以前に2Nまたは46個の染色体があったヒトの体細胞（非生殖）細胞では、4Nまたは92個の染色体があります。 46がセルの一方の端に移動し、46がもう一方の端に移動します。後期中、極間微小管は細胞を押したり引いたりして細胞が伸びて楕円形になるように働きます。これにより、2つの中心体間の距離が広がります。

テロフェーズ：新しい核膜の形成と細胞分裂

終期は、有糸分裂の4つの段階の最終段階であり、ヒト細胞で18分間続きます。染色体は細胞の2つの極に向かって移動を終了します。これは、ヒトの細胞では、各極に46個の染色体が存在することを意味します。そこに染色体を引っ張った紡錘繊維が消散します。染色体は再び解きほぐされると同時に、2つのグループのそれぞれの周囲に核膜が形成されます。これにより、2つの新しい核が形成されます。同時に、細胞質分裂と呼ばれるプロセスが発生し、細胞の残りの部分が2つの別々の娘細胞に分割され、4Nから2Nの倍数体数が返されます。新しい細胞はそれぞれ元の親細胞と同じ数の染色体46）。

動物細胞では、細胞分裂は、分裂中期プレートの前の2つの極の中間点でフィラメントリングが形成されると発生します。 cleavage開溝が形成されるまで、細胞を収縮させ、中央で内側につまむ。これは、2つのグローブが2つの別々の球体に分かれるまで、接続通路がますます狭くなる砂時計のように見えます。植物細胞や細胞壁のある他の細胞では、ゴルジ装置は細胞の赤道に沿って細胞プレートを形成する小胞を合成します。細胞プレートは中期プレートと同じ場所にあり、フィラメントリングは動物細胞の細胞を収縮させます。時間が経つにつれて、細胞プレートは、細胞壁と連続した細胞膜に結合されます。機能的には細胞壁そのものになり、新しい娘細胞を別の娘細胞から分離します。どちらの細胞も元の細胞壁に囲まれています。細胞のタイプに関係なく、細胞は終期の終わりに、細胞周期の始まりである間期に戻ります。