細胞分裂 生物の成長と健康に不可欠です。 ほとんどすべての細胞が細胞分裂に関与しています。 生涯に何度もそれを行う人もいます。 人間の胚などの成長する生物は、細胞分裂を利用して個々の臓器のサイズと特殊化を促進します。 引退した成人のような成熟した生物でさえ、細胞分裂を使用して体組織を維持および修復します。 細胞周期は、細胞が指定された仕事をし、成長して分裂し、結果として生じる2つの娘細胞でプロセスを再開するプロセスを表します。 19世紀、顕微鏡の技術的進歩により、科学者はすべての細胞が細胞分裂の過程を通じて他の細胞から生じていることを確認することができました。 これは最終的に、細胞が利用可能な物質から自発的に生成されるという以前に広まった信念を反証しました。 細胞周期は、すべての継続的な生命に責任があります。 洞窟の岩に付着している藻の細胞で起こるのか、腕の皮膚の細胞で起こるのかに関係なく、手順は同じです。
TL; DR（長すぎる; 読んでいない）
細胞分裂は、生物の成長と健康に不可欠です。 細胞周期は、細胞の成長と分裂の繰り返しのリズムです。 それは、間期と有糸分裂の段階、ならびにそれらのサブフェーズ、および細胞質分裂のプロセスで構成されています。 細胞周期は、各ステップ全体のチェックポイントで化学物質によって厳密に規制されており、 突然変異は起こらず、その細胞の成長は周囲の健康状態よりも速くは起こりません 組織。
細胞周期の段階
細胞周期は本質的に2つの段階で構成されています。 最初のフェーズは間期です。 間期の間、細胞はと呼ばれる3つのサブフェーズで細胞分裂の準備をしています G1 段階, S期 そして G2 段階. 間期の終わりまでに、細胞核の染色体はすべて複製されました。 これらのすべての段階を通して、細胞はまた、それらが何であれ、その日常の機能を実行し続けています。 間期は、数日、数週間、数年、場合によっては、生物の全寿命にわたって続く可能性があります。 ほとんどの神経細胞はGを離れることはありません1 間期の段階なので、科学者はGと呼ばれるそれらのような細胞のための特別な段階を指定しました0. この段階は、細胞分裂の過程に入らない神経細胞や他の細胞のためのものです。 これは、神経細胞や筋肉細胞のように、単に準備ができていない、または指定されていないことが原因である場合があり、それは静止状態と呼ばれます。 また、古すぎたり損傷したりすることもあり、それは老化状態と呼ばれます。 神経細胞は細胞周期から分離されているため、神経細胞への損傷は、 骨折、そしてこれが脊椎や脳の怪我をしている人がしばしば永久的なものを持っている理由です 障害。
細胞周期の第2段階はと呼ばれます 有糸分裂、またはM期. 有糸分裂の間、核は2つに分裂し、複製された各染色体の1つのコピーを2つの核のそれぞれに送ります。 四つあります 有糸分裂の段階、およびこれらは 前期, 中期, 後期 そして 終期. 有糸分裂が起こっているのとほぼ同時に、別のプロセスが起こります。 細胞質分裂、これはほぼ独自のフェーズです。 これは、細胞の細胞質とその中の他のすべてが分裂するプロセスです。 そうすれば、核が2つに分裂するとき、周囲のセルには各核に対応するすべてのものが2つあります。 分裂が完了すると、原形質膜はそれぞれの新しい細胞の周りを閉じてピンチオフし、2つの新しい同一の細胞を互いに完全に分裂させます。 すぐに、両方の細胞は再び間期の最初の段階にあります：G1.
間期とそのサブフェーズ
G1 ギャップフェーズ1の略です。 「ギャップ」という用語は、科学者が顕微鏡下で細胞分裂を発見し、有糸分裂の段階が非常に刺激的で重要であることに気付いたときから来ています。 彼らは、すべての細胞が他の細胞に由来する証拠として、核分裂とそれに伴うサイトカインプロセスを観察しました。 ザ・ 間期の段階ただし、静的で非アクティブに見えました。 したがって、彼らはそれらを休息期間、または活動のギャップと考えました。 真実は、しかし、そのG1 –およびG2 間期の終わりには、細胞の活気に満ちた成長期間があります。この期間では、細胞のサイズが大きくなり、「生まれた」方法が何であれ、生物の幸福に貢献します。 通常の細胞の役割に加えて、細胞はタンパク質やリボ核酸（RNA）などの分子を構築します。
細胞のDNAが損傷を受けておらず、細胞が十分に成長している場合、細胞は間期の第2段階に進みます。 S期. これは合成フェーズの略です。 この段階では、名前が示すように、細胞は分子の合成にかなりのエネルギーを費やします。 具体的には、細胞はそのDNAを複製し、その染色体を複製します。 人間の体細胞には46の染色体があり、これらはすべて生殖細胞（精子と卵子）ではない細胞です。 46の染色体は、一緒に結合されている23の相同ペアに編成されています。 相同ペアの各染色体は、もう一方の染色体と呼ばれます。 染色体がS期に複製されると、それらはヒストンタンパク質の周りに非常に緊密に巻かれます。 クロマチンと呼ばれる鎖。これにより、複製プロセスでDNA複製エラーが発生しにくくなります。 突然変異。 2つの新しい同一の染色体がそれぞれ呼ばれるようになりました 染色分体. ヒストンのストランドは、2つの同一の染色分体を結合して、一種のX字型を形成します。 それらが束縛される点はセントロメアと呼ばれます。 さらに、染色分体はまだそれらのホモログに結合されており、これもX字型の染色分体のペアになっています。 染色分体の各ペアは染色体と呼ばれます。 経験則では、1つのセントロメアに複数の染色体が結合することはありません。
間期の最終段階は G2、またはギャップフェーズ2. このフェーズは、Gと同じ理由でその名前が付けられました1. Gの時と同じように1 S期では、間期の作業を終了して有糸分裂の準備をしているときでも、細胞はステージ全体を通してその典型的なタスクで忙しいままです。 有糸分裂に備えるために、細胞はミトコンドリアと葉緑体（もしあれば）を分裂させます。 微小管と呼ばれる紡錘繊維の前駆体の合成を開始します。 それは、その核内の染色分体ペアのセントロメアを複製して積み重ねることによってこれらを作ります。 紡錘体繊維は、染色体が2つの分離する核に引き離されなければならない有糸分裂中の核分裂のプロセスにとって重要です。 正しい染色体が正しい核に到達し、正しいホモログとペアになっていることを確認することは、遺伝子変異を防ぐために重要です。
前期における核膜の破壊
細胞周期のフェーズと間期および有糸分裂のサブフェーズの間の分割マーカーは、科学者が細胞分裂のプロセスを説明できるようにするために使用する技術です。 自然界では、プロセスは流動的で終わりがありません。 有糸分裂の最初の段階はと呼ばれます 前期. それは、Gの終わりにあった状態の染色体から始まります2 セントロメアによって付着した姉妹染色分体で複製された間期の段階。 前期では、クロマチン鎖が凝縮し、光学顕微鏡下で染色体（つまり、姉妹染色分体の各ペア）が見えるようになります。 セントロメアは微小管に成長し続け、紡錘体繊維を形成します。 前期の終わりまでに、核膜が破壊され、紡錘体繊維が接続して、細胞の細胞質全体に構造ネットワークを形成します。 染色体は細胞質内で自由に浮遊しているので、紡錘体繊維はそれらが迷うのを防ぐ唯一のサポートです。
中期の紡錘体赤道
核膜が溶解するとすぐに、細胞は中期に移行します。 紡錘繊維は染色体を細胞の赤道に移動させます。 この平面は、スピンドル赤道または中期プレートとして知られています。 そこには具体的なものは何もありません。 これは、すべての染色体が並んでいる平面であり、細胞を水平方向または水平方向に二分します。 セルをどのように表示または想像しているかに応じて、垂直方向に（これを視覚的に表現するには、を参照してください）。 リソース）。 人間の場合、46個のセントロメアがあり、それぞれが染色分体の姉妹のペアに接続されています。 セントロメアの数は生物によって異なります。 各セントロメアは2本の紡錘繊維に接続されています。 2つの紡錘体繊維は、セントロメアを離れると発散するため、細胞の反対の極にある構造に接続します。
後期と終期の2つの核
細胞は、有糸分裂の4つの段階の中で最も短い後期に移行します。 染色体を細胞の極に接続する紡錘繊維は短くなり、それぞれの極に向かって移動します。 そうすることで、彼らは彼らが付着している染色体を引き離します。 セントロメアはまた、半分が各染色分体の姉妹と反対の極に向かって移動するときに2つに分割されます。 各染色分体には独自のセントロメアがあるため、再び染色体と呼ばれます。 その間、両方の極に取り付けられた異なる紡錘繊維が長くなり、セルの2つの極間の距離が大きくなり、セルが平らになり、伸びます。 後期のプロセスは、最終的に、細胞の各側に各染色体の1つのコピーが含まれるように行われます。
終期 有糸分裂の第4の最終段階です。 この段階では、複製の精度を高めるために凝縮された非常に密集した染色体が解き放たれます。 紡錘繊維が溶解し、細胞小器官と呼ばれる 小胞体 染色体の各セットの周りに新しい核膜を合成します。 これは、セルに2つの核があり、それぞれに完全なゲノムがあることを意味します。 有糸分裂が完了しました。
動物および植物の細胞質分裂
核が分割されたので、2つのセルが分離できるように、セルの残りの部分も分割する必要があります。 このプロセスは、 細胞質分裂. それはしばしば有糸分裂と同時発生しますが、それは有糸分裂とは別のプロセスです。 動物細胞が原形質細胞膜しか持たない場合、植物細胞は堅い細胞壁を持っているので、それは動物細胞と植物細胞で異なって起こります。 どちらの種類のセルでも、1つのセルに2つの異なる核があります。 動物細胞では、収縮性の輪が細胞の中点に形成されます。 これは、細胞の周りを締め付けるマイクロフィラメントのリングであり、分裂溝と呼ばれるものが作成されるまで、コルセットのように中央の原形質膜を引き締めます。 言い換えれば、収縮リングにより、セルは砂時計の形を形成し、セルが2つの別々のセルに完全にピンチオフするまで、ますます顕著になります。 植物細胞では、ゴルジ複合体と呼ばれる細胞小器官が小胞を作ります。小胞は、細胞を2つの核の間で分割する軸に沿った液体の膜結合ポケットです。 これらの小胞には、細胞板を形成するために必要な多糖類が含まれており、最終的には細胞板が かつては元の単一のセルを収容していたセル壁と融合し、その一部になりますが、現在は2つのセルがあります。 細胞。
細胞周期の調節
細胞周期は、細胞の内外で特定の条件が満たされない限り進行しないようにするために、多くの調節を必要とします。 その規制がなければ、チェックされていない遺伝子変異、制御不能な細胞増殖（癌）、およびその他の問題が発生するでしょう。 細胞周期には、物事が正しく進行していることを確認するためのいくつかのチェックポイントがあります。 そうでない場合は、修復が行われるか、プログラム細胞死が開始されます。 細胞周期の主要な化学的調節因子の1つは、サイクリン依存性キナーゼ（CDK）です。 この分子には、細胞周期のさまざまな時点で機能するさまざまな形態があります。 たとえば、タンパク質 p53 細胞内の損傷したDNAによって生成され、GでCDK複合体を非活性化します1/ Sチェックポイント。これにより、セルの進行が阻止されます。