怪我を治すためには、身体は損傷した細胞を健康な新しい細胞に置き換える必要があります...そして有糸分裂はこのプロセスで重要な役割を果たします。 有糸分裂は、あなたが生きて健康を維持するのに役立つ細胞分裂のプロセスです。 言い換えれば、細胞生物学の世界では、有糸分裂はある種重要なことなのです。
しかし、科学に関連するあらゆるものと同様、有糸分裂を初めて理解しようとすると、やや混乱する可能性があります。重要なアイデアは次のとおりです 有糸分裂のプロセスには 4 つの要素が含まれます フェーズ 、またはステップは、有糸分裂の仕組みを理解したい場合に理解する必要があります。
この記事では、有糸分裂の 4 つのステップを詳しく説明し、有糸分裂の段階について理解できるように、次のことを行います。
- 有糸分裂と真核細胞を簡単に定義する
- 有糸分裂の 4 つの段階を順番に分解します。
- 有糸分裂の段階の有糸分裂図を提供します。
- 有糸分裂の段階について詳しく学ぶための 5 つのリソースを提供します
さあ、飛び込みましょう！
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(マレク・カルティス/ ウィキメディア・コモンズ)
有糸分裂とは何ですか?
有糸分裂は、 細胞周期 。 細胞周期における有糸分裂の役割は、親細胞として知られる既存の細胞内の遺伝物質を複製し、その遺伝物質を娘細胞として知られる 2 つの新しい細胞に分配することです。 その遺伝物質を 2 つの新しい娘細胞に渡すために、親細胞は細胞分裂、つまり有糸分裂を起こさなければなりません。有糸分裂により、DNA を含む 2 つの新しい核が生成され、最終的には 2 つの同一の細胞になります。 細胞質分裂 。
有糸分裂が起こるのは、 真核（動物）細胞 。真核細胞には、細胞の遺伝物質を含む核があります。有糸分裂の重要な部分には、 核膜 DNA が複製されて新しい細胞に分離できるように、細胞の DNA を取り囲んでいます。他の種類の細胞、例えば 原核生物 、細胞 DNA を囲む核膜がないため、有糸分裂は真核細胞でのみ発生します。
有糸分裂の主な目的は、生物の細胞再生、細胞置換、および成長を達成することです。 。有糸分裂は、特定の生物内で生成されるすべての新しい細胞が同じ数の染色体と遺伝情報を持つことを保証するため、重要です。この目標を達成するために、 有糸分裂は、4 つの個別の一貫して連続した段階で発生します: 1) 前期、2) 中期、3) 後期、および 4) 終期 。
ここでは有糸分裂の概要を説明します。これは、有糸分裂とは何か、そしてそれがどのように機能するかについての入門です。有糸分裂についてまだ少し不安がある場合は、間違いなくそこから始めるべきです。
この記事では、有糸分裂の 4 つの段階、前期、中期、後期、終期、およびそれらの段階で何が起こるかについて詳しく説明します。それでは本題に入りましょう。
有糸分裂の 4 つの段階: 前期、中期、後期、終期
それでは、有糸分裂の段階は何でしょうか? 有糸分裂の 4 つの段階は、前期、中期、後期、終期として知られています。 さらに、有糸分裂に役割を果たす他の 3 つの中間段階 (間期、前中期、細胞質分裂) についても触れます。
有糸分裂の 4 つの段階で、1 つの細胞が 2 つに分裂するために核分裂が発生します。とても簡単そうに思えますよね?しかし、有糸分裂の各段階では異なることが起こり、各段階は細胞分裂が適切に起こるために重要です。つまり、細胞分裂が成功するかどうかは、細胞分裂の精度と制御にかかっています。 それぞれ 有糸分裂の段階。だからこそ、有糸分裂全体における各段階の役割を理解し、明確に表現できることが重要です。
また、有糸分裂の各部分が、有糸分裂段階、有糸分裂の段階、有糸分裂のステップ、あるいは他の何かと呼ばれているのを見たり聞いたりしたことがあるかもしれません。 これらのさまざまなフレーズはすべて、まったく同じプロセスを指します。 有糸分裂の段階/段階/ステップを覚えている限り、 いつも 同じ順序で発生するため、どのフレーズを使用するかは実際には重要ではありません。
次に、有糸分裂の 4 つの段階を順番に分類して、各段階で有糸分裂がどのように起こるかを理解できるようにします。
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間期: 有糸分裂の前に何が起こるか
間期は移行期と考えることができます。 間期 親細胞が有糸分裂の準備をするときです 。この段階は有糸分裂の一部とはみなされていませんが、間期で何が起こるかを理解すると、有糸分裂のステップをもう少し理解するのに役立ちます。
インターフェーズはオープニングアクトのようなものだと考えることができます。彼らは観に来たバンドではありませんが、メインイベントに向けて観客をウォームアップさせてくれます。
私 中間期は有糸分裂の開始前に発生し、ステージ G1 (最初のギャップ)、ステージ S (合成)、およびステージ G2 (2 番目のギャップ) と呼ばれるものを含みます。 。ステージ G1、S、および G2 は常にこの順序で発生する必要があります。細胞周期は、間期の一部である G1 期から始まります。
それでは、親細胞は間期にどのようにして有糸分裂の準備をするのでしょうか? 間期中、細胞は成長に忙しい 。 G1 期にタンパク質と細胞小器官を生成し、S 期に染色体を複製し、G2 期の有糸分裂に備えて成長を続けます。
細胞周期では、間期は細胞周期の前だけで起こるわけではありません。 有糸分裂 - 有糸分裂とも交互に起こります 。これは繰り返されるサイクルであることを覚えておくことが重要です 。 有糸分裂が終わると、間期が再び始まります。実際、細胞周期の大枠では、有糸分裂は間期よりもはるかに短い段階です。
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フェーズ 1: 前期
前期は有糸分裂の最初のステップです。 これは、細胞核内の遺伝線維、 クロマチン 、凝縮し始める そしてしっかりと圧縮されます 。
間期では、親細胞の染色体が複製されますが、まだ目に見えません。それらは、ゆるく集められたクロマチンの形でただ浮遊しているだけです。前期では、その遊離したクロマチンが凝縮して、目に見える個々の染色体を形成します。
c 構造体の構造体
親細胞の各染色体は間期に複製されるため、前期の細胞内には各染色体のコピーが 2 つ存在します。 クロマチンが個々の染色体に凝縮すると、遺伝的に同一の染色体が集まって X 字形を形成します。 姉妹染色分体 。
これらの姉妹染色分体は同一の DNA を持ち、中心 (X 形の中央) と呼ばれる点で結合しています。 セントロメア 。セントロメアは、有糸分裂の後期段階で姉妹染色分体を引き離すために使用されるアンカーとして機能します。そしてそれが前期中に核内で起こっていることなのです!
姉妹染色分体が形成された後、と呼ばれる 2 つの構造が形成されます。 中心体 お互いから遠ざかる 外 核の。 中心体は細胞の反対側に移動すると、中心体と呼ばれるものを形成します。 有糸分裂紡錘体 。有糸分裂紡錘体は、最終的に同一の姉妹染色分体を 2 つの新しい細胞に分離する役割を果たし、紡錘体と呼ばれる長いタンパク質鎖で構成されています。 微小管 。
前期後期: 前期中期
前中期は、後期前期と呼ばれることがよくあります。 (ただし、初期中期と呼ばれたり、完全に別の段階と呼ばれることもありますが!) いずれにせよ、前中期では細胞分裂を推進するいくつかの本当に重要なことが起こります。 そして それは中期で何が起こるかを説明するのに役立ちます。
前中期は、前期に続き、中期に先行する有糸分裂の段階です。 前中期で何が起こるかを簡単に説明すると、核膜が破壊されるということです 。
これが前中期で起こることの長いバージョンです: まず、 核膜または核膜 （つまり、核を取り囲み、核内の遺伝物質を包んでいる脂質二重層）は、一連の膜小胞に分解されます。核膜が破壊されると、核内に閉じ込められていた姉妹染色分体が解放されます。
核の保護膜がなくなった今、 動原体微小管 姉妹染色分体の近くに移動し、セントロメア (X の中心にあるスポット) で姉妹染色分体に付着します。 現在、これらの動原体微小管は細胞の両端の反対極に固定されているため、姉妹染色分体に向かって伸びて細胞の端の1つに接続しています。
これは釣り竿で魚を捕まえるのと似ています。最終的には染色分体が分離され、細胞の反対側に引き寄せられます。
そしてそれが前中期の終わりです。 前中期が終了すると、有糸分裂の 2 番目の正式な段階である中期が始まります。
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フェーズ 2: 中期
中期は、前期および前中期に続き、後期に先行する有糸分裂の段階です。中期が始まる 前中期中にすべての動原体微小管が姉妹染色分体のセントロメアに付着すると、
これがどのように起こるかというと、前中期中に発生する力により、微小管が姉妹染色分体を前後に引っ張り始めます。微小管は細胞の両端に固定されているため、微小管が姉妹染色分体の異なる側を前後に引っ張ると、姉妹染色分体は徐々に細胞の中央に移動します。
この等しい反対の張力により、姉妹染色分体は細胞の中央を下る想像上の (しかし非常に重要な!) 線に沿って整列します。セルを中央で分割するこの想像上の線は、 中期板または赤道面 。
さて、中期が後期に進むためには、姉妹染色分体がその中期板全体に均等に分布していなければなりません。そこで中期チェックポイントが登場します。 中期チェックポイントは、動原体が有糸分裂紡錘体に適切に付着していること、および姉妹染色分体が中期プレート全体に均一に分布して整列していることを保証します。 そうであれば、細胞は有糸分裂の次の段階に進むための緑色の光を受け取ります。
チェックポイントは、細胞が有糸分裂によって同じ DNA を持つ 2 つの新しい同一の細胞が確実に生成されるようにするのに役立つため、非常に重要です。細胞が中期チェックポイントを正常に通過した場合にのみ、 細胞は有糸分裂の次の段階である後期に進みます。
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フェーズ 3: 後期
中期に続き、終期に先行する有糸分裂の第 3 期は後期です。姉妹染色分体が付着し始めてから、 中心体 中期の細胞の両端では準備が整い、後期に遺伝的に同一の娘染色体の分離と形成を開始する準備が整っています。
スプリングモジュール
後期には、姉妹染色分体の中心にあるセントロメアが切断されます。 。 (実際よりもひどいように聞こえます!) 姉妹染色分体がどのように有糸分裂紡錘体に付着しているかを覚えていますか?紡錘体は微小管で構成されており、有糸分裂のこの段階で収縮し始めます。彼らは切断された姉妹染色分体を細胞の反対極に向かって徐々に引っ張ります。
後期では、各染色体が親細胞の DNA の同一のコピーを確実に受け取ります。姉妹染色分体はセントロメアの中央で分裂し、個別の同一の染色体になります。姉妹染色分体が後期に分裂すると、姉妹染色体と呼ばれます。 (実際には一卵性双生児に近いのです!) これらの染色体は、有糸分裂が完了すると、新しい別の細胞内で独立して機能しますが、依然として同一の遺伝情報を共有しています。
最後に、 後期の後半、極微小管が互いに押し合うにつれて細胞が伸長し始めます。 。新しい染色体セットが互いに離れるにつれて、1 つの丸い細胞のように見えるものから、卵のように見えてきます。
後期の終わりに、染色体は最大の凝縮レベルに達します。これは新しく分離された染色体を助ける 滞在する 分離され、核が再形成される準備をします。 。 。これは有糸分裂の最終段階である終期に起こります。
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フェーズ 4: 終期
終期は有糸分裂の最終段階です。 終期は、新たに分離された娘染色体が独自の個々の核膜と同一の染色体のセットを獲得するときです。
後期の終わりに近づくと、微小管が互いに押し合い始め、細胞が伸長します。これらの極性微小管は、終期中に細胞を伸長し続けます。その間に、細胞の両端に引っ張られながら分離された娘染色体は、最終的に紡錘体に到着します。
娘染色体が細胞の反対極に完全に分離すると、親細胞の古い壊れた核膜の膜小胞が形成されます。 新しい 核膜。 この新しい核膜は、2 組の分離された娘染色体の周囲に形成され、同じ細胞内に 2 つの別々の核が形成されます。
終期の出来事は、前期と前中期に起こる出来事の逆転と考えるかもしれません。前期と前中期とは、親細胞の核が崩壊して分離し始めることを意味していることを覚えていますか? 終期とは、各細胞の細胞質から新しい核を分離するために、新しい核の周囲の核膜が再形成されることです。
2 セットの娘染色体が新しい核膜に包まれると、再び広がり始めます。 。これが起こると、それは終期の終わりであり、有糸分裂が完了します。
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細胞質分裂: 有糸分裂後に何が起こるか
間期のように、 細胞質分裂 有糸分裂の一部ではありませんが、細胞分裂の完了に不可欠な細胞周期の重要な部分であることは間違いありません。場合によっては、細胞質分裂のイベントの発生が終期、さらには後期と重なることがありますが、細胞質分裂は依然として有糸分裂とは別のプロセスであると考えられています。
細胞質分裂は、細胞膜が 2 つの別々の細胞に実際に分裂することです。 。有糸分裂の終わりには、既存の親細胞内に 2 つの新しい核が含まれ、長方形に伸びます。つまり、この時点では、実際には 2 つの完全な核が 1 つの細胞内にぶら下がっていることになります。
では、どのようにして 1 つのセルが 2 つのセルになるのでしょうか?細胞質分裂は、これらの新しい核を取得し、古い細胞を半分に分離し、新しい娘細胞のそれぞれに新しい核の 1 つが確実に含まれるようにすることで、細胞分裂のプロセスを完了する責任があります。
細胞質分裂中に古い細胞の分離がどのように行われるかは次のとおりです。細胞の中央を走り、中期板と呼ばれる中心体を分割する想像上の線を覚えていますか?細胞質分裂中、中期板があった場所にタンパク質フィラメントでできた収縮性リングが発達します。
収縮リングが細胞の中央に形成されると、収縮が始まり、細胞の外側の原形質膜が内側に引っ張られます。これは、セルの中央を締め付け続けるベルトのようなもので、セルを 2 つのセクションに絞り込むようなものと考えることができます。 最終的に、収縮リングは非常に収縮するため、原形質膜がはぎ取られ、分離された核が独自の細胞を形成できるようになります。
細胞質分裂の終わりは、細胞周期の M 期の終わりを意味し、有糸分裂もその一部です。 細胞質分裂の終わりに、細胞周期の分裂部分が正式に終了します。
有糸分裂の段階をさらに研究するための 5 つの (無料!) リソース
有糸分裂は複雑なプロセスであり、有糸分裂の段階には多くの専門用語や馴染みのない概念が含まれているため、より詳しく知りたいと思われるかもしれません。有糸分裂の 4 つの段階についてさらに詳しく知りたい場合は、 有糸分裂のステップをさらに詳しく研究するために、以下で説明する 5 つの推奨リソースをご覧ください。
#1: 有糸分裂アニメーション オンライン
有糸分裂についてすべて読むことは間違いなく役立ちますが、視覚的に物事がどのように機能するかを理解するのに本当に役立つとしたらどうなるでしょうか?そこで、有糸分裂の Web アニメーションが役に立つかもしれません。 Web アニメーションを通じて有糸分裂の動作を観察すると、これらすべての言葉による説明が実際に何を意味するのかを理解するのに役立ちます。 また、実際の顕微鏡下で有糸分裂の段階がどのように見えるかをイメージするのにも役立ちます。
有糸分裂に関するウェブ アニメーションはおそらくたくさんありますが、次の 3 つをお勧めします。
Cells Alive の動物細胞有糸分裂アニメーションは、有糸分裂の段階をループしながらアニメーションを一時停止して、有糸分裂の仕組みを詳細に確認できるため、特に気に入っています。 Cells Alive のバージョンでは、有糸分裂段階のアニメーションと顕微鏡下で起こっている有糸分裂の映像を並べて表示しているため、研究室で細胞の有糸分裂を観察する任務を負ったことがあれば、何を探しているのかがわかるでしょう。
#2: 有糸分裂: 分裂するのは難しい クラッシュコースによる
分厚い資料を読むのに少し疲れていて、有糸分裂の段階をもっと理解しやすい言葉で説明してくれる人が必要な場合は、YouTube にアクセスして、Crash Course の有糸分裂に関する 10 分間のビデオをご覧ください。 有糸分裂: 分裂するのは難しい。
このビデオの良いところは、有糸分裂に関する他の YouTube ビデオよりももう少し詳しく説明されていると同時に、非常に面白いことです。さらに重要なことには、 有糸分裂を身近な日常的な生物学的プロセスの観点から説明します。 切り傷を負い、治癒するために体が新しい細胞を作る必要があるときのように。
研究室や試験のために暗記しなければならないことだけを超えて、有糸分裂段階の現実世界との関連性について考える助けが必要な場合、これは素晴らしいリソースです。
#3: 有糸分裂の段階 カーンアカデミー著
これは別の YouTube ビデオですが、カーン アカデミーによる有糸分裂の段階の説明のトーンとスタイルは少し異なります。有糸分裂の段階に関するこのチュートリアルを見ていると、生物学の授業に座って先生/教授が有糸分裂の図を描いているような気分になります。 その間 プロセス全体を通してあなたに話してくれます（ただし、この場合を除いて、先生はちょっとクールで、ネオンカラーを使って図を描くだけです）。
ゆっくりとしたペースで有糸分裂のステップを徹底的に扱うステップバイステップのチュートリアルをお探しなら、カーン アカデミーが最適です。
#4: の作成 有糸分裂フリップブック
一部の学習者にとって、自分の知識を示すために何かを作成するプロセスは、難しい概念を暗記したり、物事がどのように機能するかを完全に理解するのに役立ちます。だからこそ、有糸分裂の 4 つの段階についての知識を得るために、いくつかの昔ながらの戦略を試してみることをお勧めします。 有糸分裂の段階を学習するための実証済みのアプローチは、生物学の教師によって精査され、有糸分裂のフリップブックを作成することです。
Post-It では、有糸分裂のフリップ ブックを自分で作成する方法について段階的なガイドを提供していますが、それは非常に簡単です。描画するものを用意し、描画する小さなメモ カードや付箋をつかんで、絵を描くだけです。細胞周期の各段階が個々のメモカード/付箋でどのように見えるか!
カード上に有糸分裂の段階を描き終えたら、カードを貼り付けるか、テープで留めるか、ホチキスで留めるかすれば、出来上がりです。有糸分裂のフリップ ブックを最初から最後までめくって、4 つのフェーズを通して有糸分裂の進行を観察することができます。
このようなアクティビティは、有糸分裂の各段階がどのようなものかを記憶に刻み込むのに役立ちます。 さらに、パラパラ漫画を完成させると、学習ガイドの一部として持ち運んだり、クイズや試験の前に復習するための簡単なリソースとして持ち運べるポケットサイズのリソースが手に入ります。
#5: 有糸分裂研究セット by ProProfs フラッシュカード
もしかしたら、あなたは有糸分裂の段階についての知識についてかなり自信を持っているかもしれませんが、正式なクイズや試験の前にその知識をテストするために助けが必要だと考えています。そこです ProProfs フラッシュカードの有糸分裂研究セット、 有糸分裂の段階についての知識をテストするのに役立つ一連のフラッシュカードを提供するオンライン学習ガイドが登場しました。
このフラッシュカード セットの興味深い点は、有糸分裂に関する知識のどの段階にあるかに応じて、さまざまな評価スタイルを選択できることです。 フラッシュカード セットは、従来の質問と回答のフラッシュカード、暗記、多肢選択クイズ、マッチングに特化したフラッシュカード機能を提供します。 有糸分裂の段階でテストされる練習をしたい場合 前に 実際のテストについては、このリソースをチェックしてください。
ProProfs フラッシュカードには、有糸分裂に関連する、または有糸分裂に関連する他のトピックに関するいくつかの学習セットが用意されているため、4 つのフェーズを超えた有糸分裂の知識をテストする必要がある場合は、このリソースも役立ちます。
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有糸分裂と減数分裂の違いは何ですか ? 並べて比較して詳細をご覧ください。
セルのさまざまな部分とその機能を確認する必要がありますか? 細胞膜の機能について説明します。 小胞体 、 そして 液胞 。全体像を見ることでよりよく学ぶ場合は、動物細胞の完全なガイドを手元に置いて、個々の細胞の構造について読みながら参照できるようにしておくとよいでしょう。
細胞周期について学ぶのに役立つ従来のリソースが必要な場合は、 AP 生物学の学習に最適な書籍のリストに、すべてが網羅されています。
高校で科学の授業を受けること（そしてそこで良い成績を収めること）は、夢の大学に入学するための重要なステップです。 どの科学クラスを受講する必要があるかについては、この記事をご覧ください。 大学に出願する前に、どのクラスが自分に適しているかを判断してください。