間期はどのように細胞を分割する準備をしますか

細胞のライフサイクルは、細胞周期として知られています。それは、細胞の誕生と新しい娘細胞への分裂の間に発生した一連のイベントで構成されています。分裂するために、細胞はいくつかのタスクを完了する必要があります。最も重要な 2 つのターゲットは、DNA 複製とタンパク質合成です。これらの 2 つのターゲットは、細胞周期に見られる一連の一連のイベントを通じて完了します。真核生物の細胞周期は、間期、有糸分裂期、細胞質分裂と呼ばれる 3 つの連続した期間で構成されています。

この記事では、

1.間期とは
2.間期はどのようにして細胞の分裂を準備するのか
– G₁ フェーズ
– S 期
– G₂ フェーズ
– G₀ フェーズ

間期とは

間期は細胞周期の最初の段階で、細胞は次の核分裂の準備をします。 G₁ と呼ばれる 3 つのフェーズで構成されています。 S期、S期、G₂ 段階。 G₀ 段階は、細胞周期に入る前に細胞が休息する別の特別な段階です。 G₁中 段階では、細胞は適切なサイズに成長するために、より多くのリボソームとタンパク質を合成します. S 期では、DNA が複製され、DNA をパッケージ化するタンパク質がより多くの細胞膜物質とともに合成されます。 G₂中 相、オルガネラは分裂します。セルは G₀ を入力することもできます G₁ にある間のフェーズ 段階。通常、G₀ に入るセル 特別な機能に成熟するか、細胞周期に再び入ることはありません。 図 1 は間期の細胞を示しています .

図 1:間期細胞

間期は細胞の分裂をどのように準備するのか

次のセクションでは、間期のさまざまな段階を分析することにより、間期がどのように細胞の分裂準備を整えるかを調べます。

G₁ フェーズ

G₁ フェーズは、間期の最初のギャップ フェーズです。 G₁中 段階では、細胞は細胞のサイズを大きくするためにタンパク質を合成します。 G₁ における細胞内のタンパク質濃度 フェーズは約 100 mg/mL と推定されます。リボソームは、細胞内でタンパク質を合成する分子機械と見なされています。細胞内のリボソームの数も、G₁ の間に増加します。 段階。細胞は、S 期に必要な DNA パッケージングタンパク質を合成するのに十分な数のリボソームで構成されている場合にのみ、S 期に入ります。 G₁後期中 段階では、ミトコンドリアが融合し、ミトコンドリア ネットワークを形成して、細胞のエネルギーを効率的に生成します。タンパク質合成のメカニズムは 図 2 に示されています .

図 2:タンパク質合成

A G₁ 位相セルは G₁ によって準備されます サイクリン-CDK複合体は、S期サイクリンを促進する転写因子の発現を促進することにより、S期に入ります。 G₁ サイクリン CDK 複合体は、S 期阻害剤も分解します。 G₁のタイミング 相は、G₁ によって活性化されるサイクリン D-CDK4/6 によって調節されます。 サイクリン-CDK 複合体。サイクリン E-CDK2 複合体が細胞を G₁ から押し出す S期へ(G₁ /S 遷移)。サイクリン A-CDK2 は、細胞が G₁ にあるときに複製複合体を分解することにより、S 期の DNA 複製を阻害します。 段階。一方、G₁ によって /S チェックポイントでは、S 期の DNA 複製に十分な原料がリボソームとともに存在するかどうかをチェックします。 G₁の変遷 /S は、制限点として知られる細胞周期の律速段階です。

S期

細胞の DNA 複製が行われる合成期は、S 期と呼ばれます。 DNAはタンパク質によって核内にパッケージングされるため、これらのパッケージングタンパク質もS期中に連鎖的に合成されます。パッケージングタンパク質はヒストンです。 S 期の間、細胞は多数のリン脂質を産生します。リン脂質は、オルガネラの膜だけでなく、細胞膜の合成にも関与しています。リン脂質の量は、膜によって囲まれた 2 つの娘細胞を達成するために、S 期中に 2 倍になります。 DNA複製のメカニズムは図3に示されています .

図 3:DNA 複製

サイクリン A-CDK2 の大きなプールが G₂ の発生を活性化します

G₂ フェーズ

中間期の 2 番目のギャップ期は G₂ です オルガネラの複製が細胞内で起こる段階。細胞は、G の間にタンパク質のさらなる合成を可能にします 段階。 G₂ のセル フェーズは、G₁ の 2 倍の量の DNA で構成されています 段階。 G₂ フェーズにより、DNA が切断や切れ目なく無傷であることが保証されます。サイクリン B-CDK2 が G₂ を押す フェーズから M フェーズ (G₂ /M 遷移)。 G₂ /M 遷移は、細胞が有糸分裂に入る前の最終チェックポイントです。成長中の胚における DNA の同時複製は G₂ によってチェックされます /M チェックポイント、胚の対称的な細胞分布を取得します。

G₀ フェーズ

G₀ 段階は、有糸分裂の直後または G₁ の直前に発生する可能性があります 段階。 A G₁ フェーズ セルも G₀ に入る可能性があります 段階。 G₀ への入り口 フェーズは、細胞周期を離れると見なされます。つまり、G₀ フェーズは休止期であり、細胞は細胞周期を離れ、その分裂を停止します。 G₀ に入る細胞の一部 相は高度に特殊化された細胞に分化します。最終分化細胞は、二度と細胞周期に入ることはありません。ニューロンのような一部の細胞は、永久に休止状態のままです。ただし、一部のセルは G₀ を離れる可能性があります フェーズに戻り、G₁ に戻ります 相、細胞分裂を可能にします。腎臓、肝臓、胃の細胞などの細胞は半永久的に G₀ にとどまります 段階。上皮細胞のような一部の細胞は G₀ に入らない 段階。 図 4 は、真核細胞周期の段階の概要を示しています。 .

図 4:真核生物の細胞周期

間期が正常に完了すると、細胞は核分裂を行うために有糸分裂期に入ります。核分裂の後には、細胞質分裂である細胞質分裂が続き、親細胞と遺伝的および機能的に同一の 2 つの娘細胞が生じます。

結論

間期は、核と細胞小器官のためのスペースを提供することによって、細胞が分裂する準備をする細胞周期の期間です。スペースは、セルを拡大することによって提供されます。したがって、細胞は機能し、後でそれ自体で分裂することができます。間期には 3 つのフェーズが識別できます:G₁ S期、S期、G₂ 段階。 G₁中 段階では、細胞は必要な栄養素を細胞内に取り込み、細胞内のリボソームの数を増やします。したがって、タンパク質合成は G₁ の間に誘導されます。 段階。細胞は、その子孫全体で均一な倍数性を維持するために、その遺伝物質を複製します。新たに複製する DNA のパッケージングに必要なヒストンを合成するために、リボソームの数も増加します。 G₂中 段階では、細胞はオルガネラの数を増やすか、単にオルガネラの数を2倍にします。これは、2つの新しい細胞への分裂に必要です.各フェーズのシーケンシャルな性質と間期の最終的な結果は、各フェーズのサイクリン CDk とチェックポイントによって制御されます。

細胞の代謝率も間期全体で高くなります。間期が正常に完了すると、細胞は有糸分裂期に入り、そこで細胞の核分裂が起こります。核分裂の後に細胞質分裂が続く。細胞分裂の完了後、最終的な結果は、親細胞と遺伝的および代謝的に同一である 2 つの娘細胞です。

参照:
1. Nguyen D.H.、リーフ グループ。 「細胞周期の中間期で何が起こるか?」

画像提供:
1. Ymaiによる「Schinterphase」（著作権の主張に基づく）–自身の作品の推定（著作権の主張に基づく）、（CC BY-SA 2.5）Commons Wikimedia経由
2. 「タンパク質合成」英語版ウィキペディアの Mayera 著 (CC BY-SA 3.0)、Commons Wikimedia 経由
3. OpenStax による「0323 DNA 複製」 – (CC BY 4.0) Commons Wikimedia 経由
4. 「真核生物の複製サイクル」Bumphreyfr 著 – Commons Wikimedia による自身の作品 (CC BY-SA 3.0)