科学者たちは、1800年代後半に細胞分裂の過程を最初に観察しました。 細胞がエネルギーと材料を消費して自分自身をコピーして分裂させるという一貫した顕微鏡的証拠は、新しい細胞が自然発生から生じたという広範な理論を反証しました。 科学者たちは細胞周期の現象を理解し始めていました。 これは、細胞が細胞分裂によって「生まれ」、その後、細胞分裂を起こす時まで、日々の細胞活動を行って生活するプロセスです。
細胞が分裂を通過しないかもしれない理由はたくさんあります。 人体のいくつかの細胞は単にそうではありません。 たとえば、ほとんどの神経細胞は最終的に細胞分裂を停止します。そのため、神経損傷に耐える人は、永続的な運動障害または感覚障害を患う可能性があります。
ただし、通常、 細胞周期 は、次の2つのフェーズで構成されるプロセスです。 間期 そして 有糸分裂. 有糸分裂は細胞分裂を伴う細胞周期の一部ですが、平均的な細胞はその寿命の90％を間期に費やします。つまり、細胞は分裂せずに生きて成長しているということです。 間期には3つのサブフェーズがあります。 これらは G1 段階, S期、および G2 段階.
TL; DR（長すぎる; 読んでいない）
間期の3つの段階はGです1、これはギャップフェーズ1を表します。 合成フェーズを表すSフェーズ。 およびG2、これはギャップフェーズ2を表します。 間期は、真核細胞サイクルの2つのフェーズの最初のフェーズです。 2番目のフェーズは有糸分裂またはMフェーズであり、これは細胞分裂が発生するときです。 時々細胞はGを離れない1 それらは分裂している細胞のタイプではないため、またはそれらが死にかけているためです。 これらの場合、それらはGと呼ばれる段階にあります0、これは細胞周期の一部とは見なされません。
原核生物と真核生物の細胞分裂
バクテリアなどの単細胞生物は 原核生物、そして彼らが細胞分裂に従事するとき、彼らの目的は無性生殖することです。 彼らは子孫を作っています。 原核細胞の分裂は 二分裂 有糸分裂の代わりに。 原核生物は通常、核膜にさえ含まれていない染色体を1つしか持たず、他の種類の細胞が持っている細胞小器官を欠いています。 二分裂の間、原核細胞はその染色体のコピーを作成し、次に染色体の各姉妹コピーをその細胞膜の反対側に付着させます。 次に、膜に裂け目を形成し始め、陥入と呼ばれるプロセスで内側に挟み込まれ、2つの同一の別々の細胞に分離します。 有糸分裂細胞周期の一部である細胞は真核細胞です。 それらは個々の生物ではなく、より大きな生物の協力単位として存在する細胞です。 あなたの目や骨の細胞、猫の舌や前庭の草の葉の細胞はすべて
真核細胞. それらは原核生物よりもはるかに多くの遺伝物質を含んでいるので、細胞分裂のプロセスもはるかに複雑です。最初のギャップフェーズ
細胞周期は、細胞が絶えず分裂し、新たに生命を始めていることからその名前が付けられました。 細胞が分裂すると、それは有糸分裂期の終わりであり、それはすぐに間期を再開します。 もちろん、実際には、細胞周期は流動的に起こりますが、科学者は、生命の微視的な構成要素をよりよく理解するために、プロセス内のフェーズとサブフェーズを区別しました。 以前は単一のセルであった2つのセルの1つである、新しく分割されたセルは、Gにあります。1 間期のサブフェーズ。 G1 「ギャップ」フェーズの略語です。 Gというラベルの付いた別のものがあります2. これらはG1およびG2と書かれていることもあります。 科学者が顕微鏡下で有糸分裂の忙しい、基本的な細胞の仕事を発見したとき、彼らは 比較的劇的ではない間期は、細胞間の休止期または一時停止期であると解釈されました 部門。
彼らはGと名付けました1 この解釈を使って「ギャップ」という言葉でステージングしますが、その意味では誤称です。 実際には、 G1 より成長の段階です 休息の段階よりも。 このフェーズでは、セルはそのタイプのセルで通常行われているすべてのことを実行します。 白血球の場合、免疫系の防御作用を発揮します。 植物の葉の細胞であれば、光合成とガス交換を行います。 細胞は成長している可能性があります。 一部の細胞はG中にゆっくりと成長します1 他の人は非常に急速に成長しますが。 細胞は次のような分子を合成します リボ核酸（RNA） と様々なタンパク質。 Gの後半のある時点で1 ステージでは、細胞は間期の次のステージに進むかどうかを「決定」する必要があります。
間期のチェックポイント
サイクリン依存性キナーゼ（CDK）と呼ばれる分子が細胞周期を調節します。 この調節は、細胞増殖の制御の喪失を防ぐために必要です。 動物の制御不能な細胞分裂は、悪性腫瘍または癌を説明する別の方法です。 CDKは、細胞周期の特定のポイントでチェックポイントに信号を送り、セルを続行または一時停止します。 特定の環境要因は、CDKがこれらの信号を提供するかどうかに影響します。 これらには、栄養素と成長因子の利用可能性、および周囲の組織の細胞密度が含まれます。 細胞密度は、健康な組織成長率を維持するために細胞が使用する自己調節の特に重要な方法です。 CDKは、間期の3つの段階、および有糸分裂（M期とも呼ばれます）の間に細胞周期を調節します。
細胞が規制チェックポイントに到達し、細胞周期を進めるための信号を受信しない場合（たとえば、Gの終わりにある場合）1 間期にあり、間期にS期に入るのを待っている）、セルが実行できる可能性のある2つのことがあります。 1つは、問題が解決している間、一時停止する可能性があることです。 たとえば、必要なコンポーネントが損傷または欠落している場合、修理または補足が行われ、その後、チェックポイントに再び近づく可能性があります。 セルの他のオプションは、Gと呼ばれる別のフェーズに入ることです0、これは細胞周期の外側にあります。 この指定は、想定どおりに機能し続けるが、S期または有糸分裂に移行せず、したがって細胞分裂に関与しない細胞のためのものです。 ほとんどの成人の神経細胞はGにあると考えられています0 それらは通常S期または有糸分裂に進まないので、相。 Gのセル0 フェーズは静止状態であると見なされます。これは、それらが非分割状態にあることを意味します。または老化状態であると見なされます。これは、それらが死にかけていることを意味します。
Gの間に1 間期の段階では、細胞が進む前に通過しなければならない2つの規制チェックポイントがあります。 細胞のDNAが損傷しているかどうかを評価し、損傷している場合は、続行する前にDNAを修復する必要があります。 セルが間期のS期に進む準備ができている場合でも、作成する別のチェックポイントがあります 環境条件（セルのすぐ周囲の環境の状態を意味します）が 好ましい。 これらの条件には、周囲の組織の細胞密度が含まれます。 セルがGから進むために必要な条件を持っているとき1 S期になると、サイクリンタンパク質がCDKに結合し、分子の活性部分を露出させます。これにより、S期を開始する時期が来たことが細胞に通知されます。 セルがGから移動するための条件を満たしていない場合1 S期に入ると、サイクリンはCDKを活性化せず、進行を防ぎます。 DNAの損傷など、場合によっては、CDK阻害タンパク質がCDKサイクリン分子に結合して、問題が解決するまで進行を防ぎます。
ゲノムの合成
細胞が入ると S期、それは、Gに戻ることも撤回することもなく、細胞周期の終わりまでずっと続く必要があります0. ただし、セルがセルサイクルの次のフェーズに進む前に、ステップが適切に完了していることを確認するために、プロセス全体でさらに多くのチェックポイントがあります。 S期の「S」は、細胞がそのDNAの真新しいコピーを合成または作成するため、合成を表します。 人間の細胞では、それは細胞がS期の間に46本の染色体の全く新しいセットを作ることを意味します。 この段階は、エラーが次の段階に進むのを防ぐために注意深く調整されています。 それらのエラーは突然変異です。 突然変異は十分頻繁に起こりますが、細胞周期の規制はそれらのはるかに多くが起こるのを防ぎます。 DNA複製中、各染色体はヒストンと呼ばれるタンパク質の鎖の周りに極端に巻き付いて、その長さを2ナノメートルから5ミクロンに減らします。 2つの新しい重複した姉妹染色体は呼ばれます 染色分体. ヒストンは、2つの一致する染色分体をそれらの長さの途中でしっかりと結合します。 それらが結合するポイントはセントロメアと呼ばれます。 （これを視覚的に表現するには、「参考文献」を参照してください。）
DNA複製中に起こる複雑な動きに加えて、多くの真核細胞は二倍体であり、これはそれらの染色体が通常ペアで配置されていることを意味します。 生殖細胞を除いて、ほとんどのヒト細胞は二倍体です。 これらには、卵母細胞（卵子）と精母細胞（精子）が含まれます。これらは半数体で、23本の染色体を持っています。 体内の他のすべての細胞であるヒトの体細胞は、23対に配置された46本の染色体を持っています。 対になった染色体は相同対と呼ばれます。 間期のS期に、元の相同ペアからの個々の染色体が複製されると、 結果として得られた、元の各染色体からの2つの姉妹染色分体が結合され、2つのXが接着されたように見える図が形成されます。 一緒。 有糸分裂の間、核は2つの新しい核に分裂し、各染色分体の1つを各相同ペアからその姉妹から引き離します。
細胞分裂の準備
細胞がS期チェックポイントに合格した場合、これは特にDNAが損傷していないことを確認することに関係しており、 正しく複製され、一度だけ複製された場合、規制要因により、細胞は次の段階に進むことができます。 間期。 これはGです2、Gのようにギャップフェーズ2を表します1. セルが待機していないため、これも誤った呼び方ですが、この段階では非常にビジーです。 セルは通常の作業を続けます。 Gからそれらの例を思い出してください1 光合成を行う葉の細胞または病原体から体を守る白血球の。 また、間期を離れて有糸分裂（M期）に入る準備をします。これは、細胞周期の2番目で最後の段階であり、分裂して最初からやり直します。
G中の別のチェックポイント2 DNAが正しく複製されたことを確認し、CDKは、DNAがマスターを通過した場合にのみ前進することを許可します。 G中2、細胞は染色分体に結合するセントロメアを複製し、微小管と呼ばれるものを形成します。 これは紡錘体の一部になります。紡錘体は、姉妹染色分体を互いに離れて、新しく分割された核内の適切な場所に導く繊維のネットワークです。 この段階では、ミトコンドリアと葉緑体も細胞内に存在すると分裂します。 細胞がチェックポイントを超えると、有糸分裂の準備が整い、間期の3つの段階が終了します。 有糸分裂の間、核は2つの核に分裂し、ほぼ同時に、 細胞質分裂 細胞質、つまり細胞の残りの部分を2つの細胞に分割します。 これらのプロセスが終了するまでに、Gを開始する準備ができた2つの新しいセルができます。1 再び間期の段階。