細胞分裂は、細胞が自分自身を複製するために使用するプロセスです。細胞分裂には、有糸分裂と減数分裂の 2 つの主なタイプがあります。有糸分裂は、細胞が成長と修復のために自分自身を複製するために使用するプロセスです。減数分裂は、細胞が精子や卵子などの配偶子を作成するために使用するプロセスです。
私たちは小さな赤ちゃんとして生まれ、大人へと成長していきますが、この成長の背後にはどのようなプロセスがあるのでしょうか?さらに、私たちは皆精子と卵子について知っていますが、精子と卵子は同じプロセスで作られているのでしょうか、それとも違うのでしょうか?細胞周期には 2 つの方法があります。 1つ目は有糸分裂、2つ目は減数分裂です。有糸分裂は受精卵から完全に成長した成体へと私たちを導き、減数分裂は配偶子または性細胞、つまり精子と卵子を作ります。
細胞周期:間期と有糸分裂期
これら 2 つのプロセスを理解する前に、いくつかのことを知っておく必要があります。最初の項は細胞周期です。細胞周期は、細胞が最終的に分裂して 2 つの娘細胞を形成する前に発生する一連のイベントです。これには、間期と有糸分裂期として知られる 2 つの主要な段階があります。間期は、G1 (最初の成長)、S (DNA 複製)、および G2 (2 番目の成長) の 3 つの段階に分けられます。間期の間、細胞は有糸分裂の準備をしています。
細胞周期 (写真提供 – Simon Caulton/Wikimedia Commons)
一倍体と二倍体
次は一倍体と二倍体です。一倍体は細胞内の染色体の単一コピーを指し、二倍体は染色体の2つのコピーを指します。ヒト細胞は二倍体です。私たちは父から 1 部、母から 1 部を受け取ります。ただし、配偶子または性細胞は一倍体です。
一倍体と二倍体の染色体 (Piture Credit – Ehamberg/Wikimedia Commons)
最後に、有糸分裂/減数分裂で重要な役割を果たす細胞小器官を知る必要があります。それらは中心体です。中心体は、微小管と中心小体で構成されています。微小管は紡錘体繊維を形成し、中心小体は紡錘体を適切に形成するのに役立ちます。
ここで、細胞分裂プロセスに注意を払うことができます。どちらも同じ段階、すなわち、前期、前中期、中期、後期、終期、および細胞質分裂を持っています。
有糸分裂とは – 等式分割
細胞は成長し、中間期で有糸分裂に備えます。これには、中心体、染色体、およびその他の細胞小器官の複製が含まれます。染色体は複製し、セントロメアを介して中央で結合する姉妹染色分体を形成します。これらの染色分体は有糸分裂中に分裂し、2 つの娘細胞がそれぞれ 1 つになります。この複製と染色体の均等分割が、「均等分割」という用語の理由です。
- 前期 – クロマチンが凝縮し始め、中心小体が反対側に移動します。微小管繊維は細胞を横切り、有糸分裂紡錘体を形成します。
- 前中期 – 核膜の溶解から始まります。タンパク質はセントロメアに付着して動原体を形成し、繊維がそれらに付着します。動原体は染色分体ごとに 1 つあります。それらは染色体の中心にあります。結合すると、染色体は中心に向かって動き始めます。
- 中期 – 紡錘糸は、細胞の中心で染色体を一直線に並べるのに役立ちます。この線は中期板と呼ばれます。このような配列は、染色体の適切な分離に役立ち、各娘細胞が染色体の 1 つのコピーを確実に取得できるようにします。
- 後期 – この段階では、染色分体が動原体で分離します。分離した後、彼らは反対側に移動し始めます。この動きは、繊維に沿った動原体作用と極微小管の物理的相互作用の結果です。
- 終期 – 染色体が反対側の末端に到達し、拡張します。核膜の形成も始まります。最終的に紡錘体繊維が消失し、細胞質分裂が始まります。
- サイトキネシス – この手順は、2 つの娘細胞の分離です。アクチン (タンパク質) で構成されるファイバー リングが細胞の中心の周りに形成され、細胞を挟んで 2 つの二倍体 (46 本の染色体) の娘細胞に分割します。
有糸分裂の段階 (写真提供:Ali Zifan / Wikimedia Commons)
減数分裂とは – 減数分裂
減数分裂は、配偶子または性細胞を生成するために使用されます。関連する段階は有糸分裂の段階と似ていますが、独特な点はほとんどありません。このプロセスは 2 つの部分で行われます。
- 減数分裂 I – このプロセスにより、2 つの一倍体娘細胞が得られます。
- 前期 I – DNA 複製と姉妹染色分体の形成の後、相同染色体が対になってシナプスを形成します。これらの対になった染色体は二価染色体として知られています。キアズマが形成され、遺伝的内容が交換されると遺伝子組換えが起こります。このステップは、遺伝的多様性につながるため重要です。
- 前中期 I – 核膜が消失し、動原体が形成されます。各染色体には、各染色分体の代わりに 1 つの動原体があります。紡錘糸がくっつき、染色体が中央に移動します。
- 中期 I – 二価分子は中期プレートで一直線に並びます。親ホモログのいずれかが両側にある可能性があるため、染色体の方向はランダムです。
- 後期 I – それぞれ 2 つの染色分体を持つ染色体が分離し、反対の極に移動します。
- 終末期 I – 核膜が現れ、細胞質分裂が開始されます。これにより、2 つの一倍体娘細胞が得られますが、姉妹染色分体が 2 つあります。
減数分裂の段階 (写真提供:Ali Zifan / Wikimedia Commons)
減数分裂 2 では、S 期、つまり染色体の重複はありません。このプロセスは、2 つの姉妹染色分体が分離され、2 つの半数体娘細胞が単一の染色分体を持つ 4 つの半数体 (23 染色体) 細胞を形成するため、有糸分裂に似ています。この染色体数の減少が、減数分裂を「還元的」分裂と名付けた理由です。
